【深度访谈】用新原料新技术破乙醇汽油推广僵局 ——访清华大学中美生物燃料联合研究中心教授　李十中

【深度访谈】用新原料新技术破乙醇汽油推广僵局 ——访清华大学中美生物燃料联合研究中心教授　李十中

9月 13 日，国家发展改革委、国家能源局、财政部等十五部委联合印发《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》，到 2020 年在全国范围将推广使用 E10 乙醇汽油。当前生物乙醇汽油在推广过程还面临哪些障碍？应当如何抓住新政的机遇来促进产业发展，解决雾霾问题？怎样看待推广燃料乙醇的现实意义？清华大学中美生物燃料联合研究中心李十中教授近日接受了本刊记者的专访。

【CCN】十五部委联合发文促生物燃料乙醇的推广有何重大意义？

李十中：

在全国推广使用乙醇汽油不仅可以解决雾霾问题，更重要的是我国在引领全球控制气候变化、落实联合国2030可持续发展议程方面迈出了重要一步。燃烧1升乙醇仅排放0.02克颗粒物，而使用汽油排放的颗粒物是乙醇的10倍。欧盟刚刚发布的运输燃料中生物燃料含量对环境影响的报告显示，使用E10和E20乙醇汽油可使HC（碳氢化合物）、PM（颗粒物）、PN（颗粒数量）排放量比欧Ⅵ标准低80%，CO（一氧化碳）、NOX（氮氧化物）排放量分别比欧Ⅵ标准低50%~70%和18%~46%。

除此之外，乙醇汽油的推广还对推进农业和能源供应侧改革、促进农民持续增收、构建更可持续的粮食安全保障体系有重要意义，有利于改善生态环境和落实“一带一路”战略。

【CCN】全球燃料乙醇产业发展现状如何？我国在促进燃料乙醇的推广方面取得了哪些进展？

李十中：

从转变经济发展模式、创造就业岗位、实现能源自给、改善大气环境的角度出发，全球都在大力发展燃料乙醇产业。2016年，世界燃料乙醇产量7975万吨，其中美国生产了4560万吨，占汽油消耗的10.2%。巴西的甘蔗乙醇产量2189万吨，超过汽油消耗的40%，还带动了汽车产业的发展，目前巴西全国销售的汽车全部是既可使用乙醇又能以汽油为燃料的“灵活燃料”汽车，占汽车保有量的70%。我国最早发展的可再生能源就是燃料乙醇，2016年以玉米为主要原料生产了约253万吨。

我国燃料乙醇生产和车用乙醇汽油使用试点历经十余年，并在 6省(区)及其他 5省(区)的 31个地市基本实现车用乙醇汽油封闭推广，检测结果显示，E10乙醇汽油和普通汽油在功率、扭矩、油耗方面表现基本相当，而在污染物排放方面优势明显，初步奠定了生物燃料乙醇产业发展基础，成功探索了适应国情的发展模式，取得了显著的社会、经济、环境效益。

【CCN】新政的出台为燃料乙醇行业释放出积极的信号。当前燃料乙醇在推广过程中还面临着怎样的困境？

李十中：

过去一段时期，生物燃料乙醇在推广的过程中遭遇到一些阻力：用玉米和甘蔗大规模生产乙醇，会影响粮食安全，也因种植条件所限无法满足生物燃料替代石油的需求，而利用秸秆等木质纤维素生产的第2代生物燃料——纤维素乙醇尚不能商业化生产。美国RFS计划2016年生产42.3亿加仑纤维素乙醇，但调整为2.3亿加仑后仍未完成目标，在建纤维素乙醇项目被取消，已建成的工厂纷纷关闭。据Luxresearch的研究报告，杜邦年产9万吨纤维素乙醇工厂乙醇成本3.1美元/加仑，比玉米乙醇几乎高出1倍，主要原因是原料及预处理成本高。目前燃料乙醇产业处于进退维谷的阶段，玉米、甘蔗乙醇年产能已达7975万吨，再扩大产能潜力有限；而纤维素乙醇尚不能商业化生产。因此，亟需新原料和新技术来打破僵局，既可大规模生产乙醇，又不影响粮食安全，经济上还能和低油价竞争。

针对上述问题，清华大学中美生物燃料联合研究中心经过10年潜心研究，开发出国际领先的甜高粱加工技术，目前已在东营建成示范工厂。

6月29日，李十中（前排中）陪同国务院参事室专家考察东营示范厂

【CCN】甜高粱转化为乙醇技术在全球是否也有相关研究，您所在团队开发的技术乙醇收率如何？燃料乙醇的成本是否具有竞争力？

李十中：

甜高粱的茎秆和甘蔗一样，糖含量在10%~15%，能同时提供粮食、饲料和能源，被视为当前最有竞争力的乙醇原料。巴西已开始用甜高粱作为乙醇生产补充原料，孟山都等公司都在积极研发高糖含量的甜高粱品种。我国有5亿亩盐碱地，其中2亿亩易涝低洼地、海滨盐土地、盐渍水稻土适合种植甜高粱，且能够实现成方连片种植。

我们开发的技术采用世界上规模最大的连续固体生物反应器，于 2015 年在山东东营试车成功，平均16 吨鲜甜高粱秆可产1吨燃料乙醇，仅耗电432度；酒糟与青贮玉米营养成分相当，喂养肉牛日增重 1.3公斤，无废水排放；燃料乙醇成本仅 4184 元/吨（鲜秆收购价格 250 元/吨）。固体发酵过程物料在罐内停留时间24小时以内，比玉米乙醇（发酵时间为50小时）效率提高1倍；乙醇收率>91%（玉米乙醇为91%）。这项技术显著提升了甜高粱的经济价值，高粱米用于粮饲或酿酒，富含糖的茎秆则采用连续固体发酵技术生产燃料乙醇，酒糟替代青贮玉米做牛（羊）饲料，牛粪生产沼气和有机肥，形成现实版的、可循环利用的“种植-养殖-能源-有机肥”。我国计划到2020年调减玉米种植面积5000万亩，西北干旱地区有耕地 7321万亩，现有的 5亿亩盐碱地中有 2亿亩成方连片，都可种植经济价值较高的甜高粱，同时生产粮食、乙醇、饲料，切实推进农业和能源供应侧改革。

位于示范工厂的长约55米发酵罐是世界上最大的成功运转的固体发酵装置

甜高粱还对重金属有较强的吸收能力，每公斤甜高粱秆可吸收80.04毫克铯，44.66毫克砷，12.49毫克镉。采用联续固体发酵技术可以最经济地把吸收重金属后的甜高粱秆转化为乙醇，酒糟用于发电并从灰中回收重金属，实现甜高粱的两次能源利用，而高粱米中镉含量远低于0.1mg/kg，符合食用标准，仍可做粮饲之用。清华大学、中科院植物所在株洲等4个重金属污染严重地区做甜高粱种植试验，已筛选出9个高吸收镉品系，最高亩产茎秆10吨。我国有2.88亿亩被重金属污染的农田，治理10%就能满足全国使用E10汽油对乙醇的需求。

【CCN】要实现《方案》提出的目标，您有哪些建议？

李十中：

实际上推广乙醇汽油的目的之一就是消化陈化粮，前几年国家实施玉米临储收购政策，国内玉米产量稳步提升，库存高企，加之进口玉米冲击加大，全国玉米市场供应持续呈过剩态势，2016 年国内玉米过剩0.434 亿吨，玉米库存维持在 2 亿吨以上的高位。而调整临储政策后，玉米价格下跌，农民收入锐减。消化过剩玉米生产乙醇，不仅能提高我国对粮食生产、库存和价格的调控能力,为大宗农产品建立长期、稳定、可控的加工转化渠道，促进主要农作物及粮食产需平衡，而且有利于缓解当前的“谷贱伤农”和“卖粮难”问题。然而，乙醇的原料最终还是要聚焦在每年至少6亿吨秸秆上，但是以秸秆类木质纤维素为原料的纤维素乙醇尚不能商业化生产，成本比玉米乙醇几乎高1倍。因此，在加大对纤维素乙醇技术的科研资金投入、提高收率和降低成本的同时，可以先用在我国南北方分布较广的甜高粱作原料生产乙醇。

我们建议：一是将《方案》纳入“十三五”规划，在能源局设立专门机构对产业布局、装备制造、生态文明建设、扶贫、产业输出、海外资源基地建设统筹规划；结合农业部已将甜高粱纳入粮改饲品种名录，两部门配合鼓励适生区农民种植，支持用甜高粱秆酒糟替代青贮玉米作为肉牛饲料，甘肃武威已经有用甜高粱替代青贮玉米喂牛的成功经验。

二是扩大生物燃料乙醇生产要以利用盐碱地等边际土地、重金属污染耕地为主，保证乙醇供应和产业可持续发展。全国使用乙醇汽油，对乙醇的需求量巨大，仅靠玉米不能满足供应。因此必须利用盐碱地土地种植甜高粱、菊芋等高抗性作物生产乙醇及副产饲料，在重金属污染农田上种植甘蔗、甜高粱等含糖作物生产乙醇，并利用产乙醇后的蔗渣燃烧发电并回收重金属。切忌采用液态发酵法用镉污染稻谷生产乙醇，废水中微量重金属不能在污水处理过程去除，会造成二次污染。

三是推广使用车用乙醇汽油要考虑引领全球气候变化、紧扣落实“一带一路”战略。随着美国退出《巴黎协定》，我国体现大国责任，担纲领导全球控制气候变化大任，其实也是落实“一带一路”战略的契机。“一带一路”上的中亚、非洲国家非常适合种植甜高粱，高粱就原产于非洲。我们向沿途国家出口燃料乙醇技术、装备，既帮助所在国建立燃料乙醇产业以发展经济、改善民生、解决能源问题和应对气候变化，又能消化我国过剩产能，还可利用国外的水土资源生产乙醇运回国内满足市场需求。

内容来源：《中国化工信息》杂志