迎難而上，積極推進(jìn)燃料乙醇產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展——訪中糧集團(tuán)總工程師、中國工程院院士岳國君

《生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)》：受化石能源枯竭和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力，生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨哪些機(jī)遇和挑戰(zhàn)?

岳國君：全球大范圍內(nèi)化石能源消費(fèi)的經(jīng)濟(jì)代價(jià)與日俱增，能源結(jié)構(gòu)升級(jí)與資源開發(fā)迎來了生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。事實(shí)上，化石能源是枯而不竭，石油頂峰論言之過早。供過于求、油價(jià)暴跌都說明在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，化石能源仍然是世界的主要能源。但從能源和資源角度來看，在總體趨勢(shì)不變的前提下，全球能源將從“烴經(jīng)濟(jì)”向“糖經(jīng)濟(jì)”轉(zhuǎn)變，化工原料將從“碳?xì)浠衔铮–H）”向“碳水化合物（CHO）”轉(zhuǎn)變。問題的癥結(jié)在于，中國經(jīng)濟(jì)過去三十多年的快速發(fā)展，欠環(huán)境的債太多，導(dǎo)致環(huán)境壓力越來越大。目前，人類面臨的主要問題就是環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的平衡。如果能正確處理好兩者的關(guān)系，就占得發(fā)展的先機(jī)。

在生命世界中參與化學(xué)循環(huán)的主要元素有C、H 、O 、N 、S等，其中碳元素尤為重要。碳的循環(huán)代表了資源的可循環(huán)性。1785年瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)及其推廣所帶來的能源革命與1776年亞當(dāng)．斯密的《國富論》所提倡“自由競(jìng)爭(zhēng)與自由貿(mào)易”的理論變革拉開了人類工業(yè)革命的序幕。然而大量使用化石能源破壞了自然界的碳循環(huán)體系。大氣中CO2濃度從工業(yè)革命時(shí)期的280ppm激增到目前的400ppm，引起全球變暖。而應(yīng)用生物質(zhì)能源將有助于人類逐步恢復(fù)這一循環(huán)體系，使人與自然和諧相處。

可再生能源將發(fā)揮不可替代的關(guān)鍵作用。生物質(zhì)能源不僅是一種潔凈而又可再生的能源，相對(duì)于水能、風(fēng)能、太陽能等可再生能源而言，也是唯一含碳的資源，構(gòu)成了整個(gè)碳水化合物的世界，在原料來源多樣性和產(chǎn)品多樣性等方面具有優(yōu)勢(shì)。

生物質(zhì)能源的發(fā)展機(jī)遇前所未有，但也蘊(yùn)含著多種挑戰(zhàn)。首先，各國都太看重GDP，盲目地將經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)作為發(fā)展的唯一考核指標(biāo)，忽視了環(huán)境污染等治理成本。事實(shí)上，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)是相互影響、相互制約的。

其次，要重視發(fā)展的綜合成本的概念。世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展導(dǎo)致人們往往只關(guān)注周遭事物的質(zhì)變，而忽視量變的過程，僅關(guān)注局部的改變，而不把握全局的改變。發(fā)展的綜合成本的概念常常被人們忽視。

再者，政策的傾斜對(duì)尚處于起步階段的生物質(zhì)能源的發(fā)展是最有效而直接的方式。成熟的石油工業(yè)可能是美國歷史上補(bǔ)貼最多的產(chǎn)業(yè)。美國通過開發(fā)更大的市場(chǎng)、讓乙醇與其他能源公平競(jìng)爭(zhēng)（糧食乙醇稅收抵減政策、征收乙醇進(jìn)口關(guān)稅、原產(chǎn)國標(biāo)簽等）、使用已驗(yàn)證的科學(xué)方法來監(jiān)測(cè)所有能源行業(yè)的環(huán)境影響三大政策作為乙醇行業(yè)的發(fā)展基石。即使在享受創(chuàng)紀(jì)錄利潤(rùn)的現(xiàn)在，美國石油工業(yè)仍耗費(fèi)國家數(shù)十億的國防開銷向海外轉(zhuǎn)移數(shù)千億的財(cái)富，不斷接受優(yōu)惠和補(bǔ)貼。美國政府采用糧食乙醇稅收抵減政策激勵(lì)石油公司混合乙醇和汽油，確保乙醇進(jìn)入市場(chǎng)。這項(xiàng)政策帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)，為美國納稅人提供優(yōu)厚的回報(bào)。

在機(jī)遇與挑戰(zhàn)面前，我們只有積極應(yīng)對(duì)，主動(dòng)出擊，才能正確處理好發(fā)展與環(huán)境的關(guān)系，保證我國經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

《生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)》：目前世界各主要國家燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況如何？

岳國君：據(jù)F.O.Licht的預(yù)測(cè)，2015年世界燃料乙醇產(chǎn)量將達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的7251萬噸。在車用乙醇燃料的生產(chǎn)與替代使用方面，目前全球已有八大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地（阿根廷、澳大利亞、巴西、中國、歐盟27國、印度、墨西哥和美國）在積極推進(jìn)。其中大多數(shù)要求在汽油中加入10%～15%的乙醇或者在柴油中加入生物柴油。

美國、巴西是最先發(fā)展燃料乙醇的國家，目前乙醇的產(chǎn)量遙遙領(lǐng)先于其他國家，位居全球燃料乙醇的前兩位。2015年美國燃料乙醇產(chǎn)量仍基本與2014年持平，達(dá)到4380萬噸（147億加侖）。雖然原油價(jià)格暴跌帶低了汽油價(jià)格，但美國政府強(qiáng)制推行RFS標(biāo)準(zhǔn)并采用生物燃料供給配額制，保證了美國燃料乙醇的高產(chǎn)量。早在2011年年底美國政府就停止了30多年來對(duì)玉米乙醇燃料行業(yè)的退稅補(bǔ)貼以及進(jìn)口關(guān)稅措施，實(shí)現(xiàn)完全市場(chǎng)化。2015年美國超過97%的汽油混合了燃料乙醇，乙醇消費(fèi)占美國汽油供應(yīng)量的10%。美國國內(nèi)可利用的生物質(zhì)潛力，可轉(zhuǎn)化為800億～1000億加侖乙醇。巴西的燃料乙醇產(chǎn)業(yè)最為成熟，源于兩次石油危機(jī)使原本大量依賴國外進(jìn)口的巴西重視以乙醇為主的新能源的開發(fā)，經(jīng)過多年的技術(shù)積累與巴西政府的大力支持，巴西政府已取消對(duì)燃料乙醇的補(bǔ)貼，完全實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。

由于國內(nèi)燃料乙醇價(jià)格與汽油價(jià)格掛鉤，受原油價(jià)格暴跌的影響，2015年我國燃料乙醇產(chǎn)量?jī)H約215萬噸，與領(lǐng)先國家存在不小的差距，國際競(jìng)爭(zhēng)力較弱。差距主要取決于原料資源、各國不同的發(fā)展模式和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水平。

《生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)》：您在燃料乙醇行業(yè)工作多年，請(qǐng)您簡(jiǎn)單介紹和解讀我國燃料乙醇發(fā)展現(xiàn)狀及政策？

岳國君：簡(jiǎn)單來講，中國目前還沒有真正意義上的纖維素乙醇裝置，因?yàn)镃5糖利用生產(chǎn)乙醇一直沒有在工業(yè)規(guī)模上得到實(shí)現(xiàn)。目前，我國燃料乙醇已在黑龍江、吉林、遼寧等6省區(qū)及湖北、山東、河北等5省區(qū)的30個(gè)市試點(diǎn)車用乙醇汽油。中糧集團(tuán)一直在積極推進(jìn)國內(nèi)燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)目前有7家燃料乙醇定點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)，中糧通過并購、重組、新建的方式，控股3家，參股1家，市場(chǎng)份額超過40%，是國內(nèi)最大的燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)。自2015年下半年起，國際油價(jià)暴跌，受油價(jià)牽連國內(nèi)燃料乙醇企業(yè)普遍虧損。為應(yīng)對(duì)行業(yè)困局，中糧聯(lián)合國內(nèi)燃料乙醇企業(yè)成立燃料乙醇行業(yè)協(xié)作組，從去糧食庫存、環(huán)保減排、能源替代等多個(gè)方面向國家獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。

我國燃料乙醇的推廣使用與國家多年的支持政策是密不可分的。但總體來說，國家政策對(duì)產(chǎn)業(yè)的支持力度相對(duì)于領(lǐng)先國家的力度不夠大，尤其是在纖維素乙醇方面，主要體現(xiàn)在以下三點(diǎn)。①補(bǔ)貼力度小。2009年美國在纖維素乙醇產(chǎn)品還沒生產(chǎn)時(shí)，就確定了1.01美元/加侖（折合約人民幣2000元/噸）的稅收抵免政策，而國內(nèi)制定的都是2年內(nèi)有效的短期政策：2013～2014年纖維素乙醇補(bǔ)貼800元/噸，2015～2016年減為600元/噸，2016年后再做調(diào)整，政策環(huán)境不明朗。②計(jì)劃不清晰。美國提前制定出10年的纖維素乙醇的生產(chǎn)消耗計(jì)劃，支持政策，而中國尚未出臺(tái)相關(guān)長(zhǎng)期的支持計(jì)劃。③規(guī)劃的可操作性不強(qiáng)。相較于美國等國家為燃料乙醇發(fā)展規(guī)劃的保障措施與可執(zhí)行性，我國針對(duì)玉米、纖維素等原料生產(chǎn)燃料乙醇的規(guī)劃操作性相對(duì)較弱，進(jìn)一步阻礙了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如美國提出靈活燃料機(jī)動(dòng)車要求，推廣E15、E85乙醇汽油，制定可再生燃料標(biāo)準(zhǔn)等政策，以開發(fā)更大的市場(chǎng)。

《生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)》：纖維素乙醇是我國近年來力推的生物質(zhì)能源利用項(xiàng)目，中糧為什么要做纖維素乙醇？

岳國君：中糧集團(tuán)在燃料乙醇的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化上一直走在國內(nèi)前列，緊緊圍繞原料和技術(shù)兩個(gè)最重要的產(chǎn)業(yè)問題，緊跟國家政策，充分結(jié)合政策的指引，迅速做出反應(yīng)，執(zhí)行相關(guān)的項(xiàng)目。生產(chǎn)纖維素乙醇是中糧燃料乙醇的戰(zhàn)略選擇，也是被原料和技術(shù)兩個(gè)環(huán)節(jié)逼出來的。

1990年我國建立了糧食專項(xiàng)儲(chǔ)備制度，進(jìn)行宏觀調(diào)控，以保證糧食的市場(chǎng)供給。但是由于周轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)，陳糧數(shù)量逐年增多，隨即出現(xiàn)了“陳糧”問題。中糧肇東公司［中糧生物能源（肇東）有限公司］以及2007年中糧集團(tuán)控股安徽豐原生物化學(xué)股份有限公司［現(xiàn)改名為中糧生物化學(xué)（安徽）股份有限公司］，改造了32 萬噸/年的玉米燃料乙醇項(xiàng)目，裝置均以陳糧為原料。

隨著糧食貯藏等技術(shù)手段的提高，國家陳糧問題基本解決。裝置生產(chǎn)將會(huì)采用新糧，隨之會(huì)出現(xiàn)原料的問題。為此，2006年中糧燃料乙醇拓展到木薯原料，建設(shè)并運(yùn)營了廣西中糧20萬噸木薯燃料乙醇裝置，這是世界上唯一的一套木薯燃料乙醇裝置，創(chuàng)造了多個(gè)第一。后來國家2012年發(fā)布的《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中提出支持建設(shè)具備條件的木薯乙醇、甜高粱莖稈乙醇、纖維素乙醇等項(xiàng)目。同年，中糧生化（安徽）執(zhí)行國家“發(fā)展生物燃料乙醇要堅(jiān)持非糧為主”的產(chǎn)業(yè)政策，在集團(tuán)自有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行集成優(yōu)化，將以玉米為原料的15萬噸/年玉米燃料乙醇裝置改造為木薯燃料乙醇裝置。但木薯原料國內(nèi)資源有限，進(jìn)口將受制于人。因此中糧將資源更豐富的農(nóng)作物廢棄秸稈作為原料生產(chǎn)燃料乙醇提上日程。

2006年，中糧集團(tuán)在黑龍江肇東啟動(dòng)建設(shè)500噸/年纖維素乙醇中試裝置，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國際先進(jìn)水平，是世界上首次將連續(xù)汽爆技術(shù)用于纖維素乙醇制備。2010年，建成了國家能源生物液體研發(fā)（實(shí)驗(yàn)）中心。中心投入1.5億元，目前已經(jīng)擁有5萬噸/年纖維素制備乙醇完整的生產(chǎn)工藝包，可為5萬噸級(jí)示范裝置的建設(shè)提供技術(shù)支撐。從技術(shù)角度來說，建設(shè)的條件都已經(jīng)齊備，考慮到國家政策的支持力度與油價(jià)的浮動(dòng)，中糧還在等待時(shí)機(jī)正式工業(yè)化推廣該套裝置。

《生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)》：據(jù)了解中糧在開發(fā)燃料乙醇方面做了大量工作，請(qǐng)您簡(jiǎn)單介紹一下中糧纖維素乙醇工程化研發(fā)經(jīng)驗(yàn)？

岳國君：首先，中糧秉持貫有的系統(tǒng)性、前瞻性的態(tài)度對(duì)待項(xiàng)目的研發(fā)與實(shí)施。2006～2007年，國內(nèi)的纖維素研究集中于菌種，新菌種接連被發(fā)現(xiàn)。很多專家片面地認(rèn)為只要酶的問題解決，其他問題皆可迎刃而解。事實(shí)上，酶是以技術(shù)研發(fā)為推動(dòng)力的商業(yè)模式，是面向底物的產(chǎn)品。酶的基礎(chǔ)研究只是其中一個(gè)研究方向。企業(yè)發(fā)展需要審視自己的優(yōu)勢(shì)并從長(zhǎng)遠(yuǎn)來考慮。中糧選擇工程化作為切入點(diǎn)，展開了一系列的技術(shù)研發(fā)，包括預(yù)處理、酶解、發(fā)酵、精餾、環(huán)保。

其次，研發(fā)需要執(zhí)著的科學(xué)精神，做好長(zhǎng)期默默無聞的準(zhǔn)備，切忌浮躁。要認(rèn)清方向，有堅(jiān)定執(zhí)著的精神，跟上最新的信息，有沉淀有積累。目前，中糧擁有了三代反應(yīng)器。第一代為活塞式爆破反應(yīng)器，是全世界第一套連續(xù)爆破式反應(yīng)器，是斥資120萬美元購置的。第二代是與北京化工大學(xué)合作研發(fā)的。第三代是由中糧自主研發(fā)的反應(yīng)器，僅反應(yīng)器的材質(zhì)選擇就歷經(jīng)兩年時(shí)間。目前，這套500噸/年的試驗(yàn)裝置已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行三年半，穩(wěn)定性試驗(yàn)與腐蝕性試驗(yàn)表現(xiàn)良好，其他各項(xiàng)指標(biāo)也表現(xiàn)良好。

最后，做科研需要悶下頭，克服隨時(shí)可能面臨的困難，但也一定要與外界廣泛交流，集成創(chuàng)新。目前，中糧與全國超過10個(gè)大學(xué)、15個(gè)研究所進(jìn)行研發(fā)合作。由30位博士組成的研發(fā)團(tuán)隊(duì)從2006年至今，一直在不斷地探索。500噸/年中試裝置的建立并非一帆風(fēng)順，原料預(yù)處理、酶解、發(fā)酵、精餾、污水處理等一系列技術(shù)難關(guān)是中糧聯(lián)合國內(nèi)十多所大學(xué)、丹麥諾維信公司、美國普渡大學(xué)等一同攻克的。

《生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)》：中糧在發(fā)展節(jié)能減排方面做了哪些卓有成效的工作？

岳國君：中糧早在2009年就聘請(qǐng)了2家國外的咨詢公司針對(duì)檸檬酸、淀粉兩種產(chǎn)品的全生命周期的碳足跡進(jìn)行分析，當(dāng)時(shí)有相關(guān)意識(shí)的公司并不多。

中糧所提倡的全產(chǎn)業(yè)鏈意味著高效利用資源，有效整合價(jià)值鏈，響應(yīng)了國家低碳經(jīng)濟(jì)的號(hào)召。中糧500噸/年的醇電一體化試驗(yàn)裝置，投入5噸秸稈原料，產(chǎn)出1噸燃料乙醇。該工藝所消耗的電和氣是由總裝置中的殘?jiān)a(chǎn)生的熱量來提供的，基本無需再投入其他能源。中糧在企業(yè)不斷壯大的同時(shí)，一直秉持著對(duì)環(huán)境負(fù)責(zé)任的態(tài)度，掌握低碳經(jīng)濟(jì)的技術(shù)突破口，努力通過技術(shù)創(chuàng)新、開發(fā)新能源等多種手段節(jié)能減排。

10.3969/j.issn.1674-0319.2016.02.008