发展木本油料植物 加快微生物油脂研究 倡导油料作物发展
“在我国发展生物柴油产业,不仅是应对日益严峻的能源形势所必须,也是舒缓能源消费结构矛盾的客观要求,还可促进我国环境保护和农业产业结构调整。但要突破生物柴油产业发展的原料瓶颈,制定科学的发展战略,必须深入研究国情,理性分析自然和资源条件,从多方面着手,狠抓油脂资源的开发,发展创新油脂生产技术。”中科院大连化物所赵宗保研究员这样说。
作为柴油替代能源之一,由各种动植物油脂经酯化或转酯化工艺而得的生物柴油,具有能量密度高、润滑性能好、储运安全、抗爆性好、燃烧充分等优良使用性能,和可再生性、环境友好性及良好的替代性能,是最具发展潜力的大宗生物基液体燃料。目前,美国和欧洲、亚洲一些国家和地区,陆续建立商品化生物柴油生产基地,并把生物柴油作为代用燃料广泛使用。欧洲生物柴油已占成品油市场份额的5%。德国2002年底就形成了200万吨规模生物柴油的生产能力,美国、日本也都形成了几十万吨规模的生产能力。世界各国纷纷根据本国国情,选择合适的油脂原料发展生物柴油产业,如欧洲的菜籽油、美国的大豆油、东南亚的棕榈油、巴西的蓖蔴籽油等。
赵宗保指出,我国“十五”纲要提出需发展各种石油替代品,将发展生物基液体燃料确定为国家产业发展方向。海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源发展公司等,先后建立了年产生物柴油万吨级规模的装置。然而,我国现有油料作物年产油脂1000万吨左右,尚不足以满足国内食用油消费市场需求;近几年油脂进口量逐年递增,2004年超过700万吨,成为全球最大的食用油进口国。虽然目前多数国家是以油料作物或食用油所产生的废油为原料,但我国人均耕地不到0.1公顷,要完全以农产品为原料生产生物质燃料油并不现实,开拓油脂资源成为我国未来生物柴油产业发展的瓶颈。
赵宗保建议,应从以下三个方面着手保障我国未来油脂原料供应:首先,大力发展木本油料植物。木本油料植物抗逆性强、管理粗放,具有巨大的开发潜力和广阔的发展前景;在我国广大山区、沙区栽种乔灌木油料植物,不仅可以为我国生物质燃料油工业提供丰富的可再生原料,还可改善生态环境、增加农民收入。我国木本含油植物种类丰富,可用作建立规模化生物质燃料油原料基地的乔灌木种有近30种,而分布集中的可建作原料基地,并能利用荒山、沙地等宜林地进行造林,建立规模化良种供应基地的生物质燃料油植物10种左右。其中,麻疯树、黄连木、光皮树、油茶等适于在占我国国土面积约69%的山地、高原和丘陵地区生长,不与粮食争地,而且栽种一次、收获多年,是很好的生物柴油原料树种。
其次,加快微生物油脂研究。许多微生物,如酵母、霉菌和藻类等在一定条件下,能将碳水化合物转化为油脂贮存在菌体内,称为微生物油脂,大部分微生物油脂组成情况和一般植物油相近。最新研究表明,微生物油脂发酵能高效利用半纤维素和纤维素水解得到所有碳水化合物,和当前乙醇发酵工艺相比具有明显的原材料资源优势,对解决生物质经济公认世界难题之一“全糖转化利用”很有价值。我国农林废弃物资源丰富,仅作物秸秆年产量近10亿吨,是生物转化生产微生物油脂的潜在原料。同时,微生物油脂发酵技术还将为能源作物提供新的下游转化支撑技术。甘薯、木薯、菊芋等粗放种植的高糖植物,也是未来微生物油脂发酵的理想原料。微生物油脂发酵周期短,不受场地、季节、气候变化等的影响,基本不占用额外耕地资源,易于连续工业化生产,对我国油脂资源开发具有特殊的意义。目前基因工程改造技术不断进步、发酵成本不断下降,加快了微生物油脂规模化生产的进程。
第三,继续倡导油料作物发展。我国油脂资源短缺,进一步发展油料作物种植和品质改良,不仅可以舒缓油脂供应的紧张局势,对生物柴油产业也有一定的促进作用,是一项长期的任务。我国有丰富的草本油料作物资源,如油菜、大豆、棉花、蓖蔴等;但在扩大油料作物种植时,重点要放在可利用非耕地或利用农闲地的品种,以较好地协调我国粮食安全与能源安全的矛盾。如在长江流域和黄淮地区发展的冬油菜,仅利用耕地的冬闲季节生长,基本上不消耗地力,不影响主要粮食作物生产,不与主要粮食作物争地,是非常具有发展潜力的作物。据估计,我国有2670万公顷耕地可用于发展能源油菜,每年可为1700万吨生物柴油提供原料。
赵宗保最后强调,我国要解决油脂资源问题,保障生物柴油产业的健康发展,必须在理性认识综合国情的前提下科学决策,加大科技投入,发展创新的油脂生产技术。
优质木本油料——油茶
微生物产油“利器”——含油酵母菌
传统油料“大户”——油菜