中糧肇東纖維素乙醇中試裝置
“中國的纖維素乙醇產業對中國的潛在貢獻巨大，據麥肯錫2009年研究報告分析，到2020年可替代3100萬噸汽油，使得我國對外石油依存度下降10%，同時每年還能減排9000萬噸二氧化碳。”1月20日，在由中華全國工商業聯合會新能源商會主辦的第四屆中國新能源國際高峰論壇上，中糧集團的生化能源事業部副總經理郝小明這樣向記者介紹。
我國的生物燃料乙醇開發從2002年開始試點，雖然時間不長，但發展速度很快。《車用乙醇汽油“十五”發展專項規劃》提出短期內以陳化糧為主開展燃料乙醇的試點項目，在推廣時考慮使用商品糧作為變性燃料乙醇生產的原料。2004年2月，經國務院同意，國家發改委等8部門聯合頒布了《車用乙醇汽油擴大試點方案》和《車用乙醇汽油擴大試點工作實施細則》，把推廣使用車用乙醇汽油作為國家一項戰略性舉措。
目前，我國生物燃料乙醇生產技術已經成熟，黑龍江、吉林、遼寧、河南、安徽5省及湖北、河北、山東、江蘇部分地區已基本實現車用乙醇汽油替代普通無鉛汽油。我國已成為世界上繼巴西、美國之后的第三大生物燃料乙醇生產國。
從1代到1.5代燃料乙醇由熱轉冷
記者采訪的多位專家和企業界人士認為，中國在燃料乙醇產業已經由之前的1代過渡到1.5代，甚至開始向2代探索。
中國政府推廣燃料乙醇的最初設想出現在1999年，當時中國的糧食嚴重積壓，在北方這樣的情況尤為嚴重，當時北糧南運的規模很小，大量富余的糧食無法釋放，只有儲存起來。由于陳化糧含有大量的黃曲霉素致癌成分，國家對陳化糧的流通、采購都有著嚴格的規定。國家不僅要拿出大量資金去新建糧庫，還要對庫存的糧食提供每年每噸幾百元的補貼，財政不堪重負，如何解決陳化糧問題成了當務之急。
2001年，當時的國家計委等五部委頒布了《陳化糧處理若干規定》，規定陳化糧必須在縣級以上糧食批發市場公開拍賣，確定陳化糧的用途主要用于生產酒精、飼料等。于是在幾個糧食主產區，國家規劃了幾個大的乙醇生產項目，用陳化糧來生產乙醇，以滿足試點車用乙醇汽油所需變性燃料乙醇。在這樣的背景下，國家批準全國建立4個燃料乙醇企業：安徽豐原生化、中糧生化能源(肇東)有限公司(當時名為華潤酒精)、吉林燃料乙醇、河南天冠集團。
據2006年的國家發改委的統計數據，這4個生物燃料乙醇生產試點項目已經能夠實現年生產能力102萬噸左右，使用的主要是儲備糧中時間比較久的陳化糧(其中80多萬噸是用玉米、20萬噸是用其他糧食和薯類植物生產的)，可以混配1020萬噸生物燃料乙醇汽油，乙醇汽油的消費量已占全國汽油消費量的20%。
“當時的轉化效率是3噸陳化糧產生1噸燃料乙醇。”中糧集團科學研究院生化研發中心的武國慶博士向《經濟參考報》記者介紹。到2005年左右，隨著陳化糧食消耗殆盡，生產原料已逐步以玉米新糧為主，“2007年玉米新糧在生產原料里的比例已經上升到了86%左右，若進一步發展會造成‘與人爭糧’、‘與糧爭地’的問題。”郝小明向《經濟參考報》記者坦言。
2007年，國家發改委明確表示，將不再利用糧食作為生物質能源的生產原料，取代糧食的將是非糧作物。財政部印發的《可再生能源發展專項資金管理暫行辦法》也明確提出：“石油替代可再生能源開發利用，重點是扶持發展生物乙醇燃料、生物柴油等。生物乙醇燃料是指用甘蔗、木薯、甜高粱等制取的燃料乙醇。生物柴油是指用油料作物、油料林木果實、油料水生植物等為原料制取的液體燃料。”
以玉米、小麥為主的第一代燃料乙醇原料被叫停，各大燃料乙醇公司不得不尋找過渡性的非糧原料乙醇，木薯、甜高粱等原料成為發展的重點。木薯、甜高粱等被視作燃料乙醇原料的第1.5代，“因為木質纖維素燃料乙醇是業內公認的第二代燃料乙醇。”武國慶向《經濟參考報》記者介紹。
叫停玉米原料類燃料乙醇引發爭議不小，郝小明認為：“現在國家限制糧食原料來做燃料乙醇的主要原料，要求我們向非糧及纖維素方面去轉變。但非糧乙醇燃料的原料在中國也是有限的，所以我們還是希望能夠輔助發展。我覺得隨著種植技術和生產技術的提高，糧食產量總體趨勢是增加的，在保證國家糧食安全的基礎上適度發展糧食原料做燃料乙醇對于增加農民收入，調動農民種糧積極性，以及對于糧食的儲備與轉化，都是一個有效的途徑。我認為應該嚴格控制規模，而不應該一律禁止。”
兩院院士、中國農業大學教授石元春在接受媒體采訪時表示，發展非糧乙醇是由中國的國情所決定的。“首先，中國的人均耕地極其缺乏，只有美國的1/5。其次，中國的人均擁有糧食是美國的1/4；第三，中國大量進口使用油籽和食糖。針對這個國情我們提出的原則是中國燃料乙醇不爭糧地，才可以持續發展。中國燃料乙醇的發展，就是要‘試之糧，發之非糧’。”
清華大學新能源技術研究所副所長李十中教授告訴《經濟參考報》記者，產業發展到什么層次和技術緊密相關，現階段的狀況是以玉米等為原料的第一代燃料乙醇被認為影響糧食安全，第二代纖維素燃料乙醇的技術尚未成熟，被稱之為1.5代的甜高粱稈做燃料乙醇的技術正在投入工業化試用。
發展纖維素乙醇是遠期目標
木薯資源國內有限，只適合廣東和廣西附近區域種植。北方適合種植甜高粱，但原料生產周期和原料保存等問題，導致不能難以滿足的工業化連續生產線的穩定供應。過渡性原料仍舊沒有徹底解決資源問題。遠期最重要的路徑，就是利用木質纖維素原料生產乙醇，原料資源豐富，包括秸稈、干草、木材等農林廢棄物以及能源作物等，潛力巨大。但因技術難度大，國際上已研究二十多年，因成本過高，至今未實現大規模工業化生產。
“木質纖維素作為第二代燃料乙醇的原料，無疑是最符合各方利益的，”郝小明告訴《經濟參考報》記者，“與風能、太陽能相比，燃料乙醇燃燒雖然放出二氧化碳，但是由于生產燃料乙醇的植物在生長過程中本身又吸收二氧化碳，從循環角度來講是符合低碳概念的清潔能源。”
郝小明認為，從可再生能源替代角度來看，電能可以通過風能、太陽能、核能等能源來轉化生產，但是風能、太陽能、核能等是無法生產或替代車用液體運輸燃料。因此用秸稈中占60%的纖維素與半纖維生產附加值更高的燃料乙醇，剩余的木質素(25%)再用來發電將是更好的秸稈利用途徑，即做到“醇電聯產”的模式。“將秸稈原料‘吃干榨盡’，實現秸稈原料的價值最大化。”他對《經濟參考報》記者說。
如果說以玉米、小麥為代表的第1代燃料乙醇原料是淀粉類，甘蔗、甜高粱為代表的第1.5代燃料乙醇原料是糖類作物，那么秸稈等生物質為代表的第2代燃料乙醇原料則是木質纖維素。第2代燃料乙醇的生產工藝與之前幾代原料的生產工藝有很大的差別。
武國慶向《經濟參考報》記者介紹說：“不同之處在于前面的預處理和酶解糖化過程。淀粉類原料很容易被酶接觸到，就被淀粉酶和糖化酶酶解為葡萄糖(C6糖)，然后葡萄糖再被普通的酵母發酵生產出乙醇；而甘蔗類物質壓榨后直接就是葡萄糖，所以連酶解過程都省略了，因此巴西的甘蔗燃料乙醇成本是很低的，這與生產工藝環節少，流程短有很大的關系。”武國慶話音一轉，“但到了木質纖維素就完全不一樣了，其結構復雜，有三種組分：纖維素(35-37%)、半纖維(23-25%)和木質素(18-22%)組成。經過自然選擇和漫長進化，木質素將半纖維素和纖維素緊密包裹在內部，形成緊密結構，被天然‘設計’成可以抵御酶進攻的分子結構。因此與淀粉乙醇不同的是首先要有高溫高壓蒸汽或結合加酸堿等化學品的預處理技術將緊密結構打開，讓酶能夠接觸到纖維素和半纖維素。纖維素和半纖維素酶解后發酵可以生產出乙醇。纖維素酶解后可得到葡萄糖(C6糖)，半纖維素酶解后可得到木糖(C5糖)，淀粉類和纖維素都是由葡萄糖聚合成的長鏈結構，只是結合的方式不同而已，因此酶解過程需要的酶是不同的；而半纖維素是由C5糖聚合而成的長鏈結構，也需要特定的酶。纖維素及半纖維酶的成本更高，這也是導致木質纖維素乙醇成本比淀粉乙醇高的重要原因之一。”
“C6糖可以被普通酵母轉換代謝生產乙醇，但C5糖必須經過特殊的酵母菌種才能代謝生產出乙醇，目前這種特殊的酵母還不是很成熟，工業化應用有一定的難度，這也阻礙了低成本木質纖維素乙醇的生產。”
武國慶告訴記者，目前可以生產出木質纖維素乙醇，但就是生產成本太高。預處理環節增加了設備投資、化學品消耗和能耗，酶的用量大，成本所占比例高。能夠代謝C5生產乙醇的高效酵母菌種技術不成熟，導致原料中約占25%的半纖維素無法轉化為乙醇，原料單耗高，成本自然高企。但縱觀國內外木質纖維素乙醇發展歷程，近幾年技術進展迅速，接近產業化的技術在國外已經建設多套工業示范裝置，木質纖維素乙醇有望在未來3到5年內突破技術瓶頸，實現生物燃料乙醇產業化。
現在由于用秸稈等植物纖維生產燃料乙醇并未實現工業化，大量的秸稈被用來做生物質發電。武國慶坦言目前生物質直燃發電技術成熟，發電規模發展迅速，纖維素乙醇在產業化方面處于劣勢的一個最重要原因就是秸稈燃料乙醇尚未突破，轉化成本太高。“倘若技術一旦突破，無論從單位秸稈生產出產品的熱值還是產品的價值計算，都將優于生物質直燃發電。”
“生物質發電不是最好的秸稈利用方式，但目前是最可行的，并且因為國家有適度的補貼，所以秸稈發電項目紛紛上馬。”武國慶一語道破關鍵所在，“最近兩年，國家鼓勵以燃燒秸稈為代表的生物質發電，發電量優先接納并網，并在當地脫硫火電價格基礎上補貼0.25元/千瓦時，此外還有0.11元/度的臨時性補貼，而尚未形成工業化的木質纖維素燃料乙醇沒有產品，在國內自然是拿不到補貼的。”
燃料乙醇應用仍未大規模展開
燃料乙醇最廣泛和最近期的用途就是車用乙醇汽油。“我們生產出燃料乙醇，以90號汽油出廠價的91.11%賣給中石油或中石化，然后他們再以90%汽油加10%燃料乙醇的混配賣給終端消費者。”郝小明向《經濟參考報》記者如是解釋近十年來燃料乙醇的生產銷售應用渠道。
“由于燃料乙醇總產量少，沒有形成足夠的市場空間，國外已經開展起來的乙醇汽車產業在中國沒有發展起來。”武國慶說。
據公開資料，在巴西，新一代乙醇燃料汽車總量已經突破200萬輛大關。使用汽油和乙醇雙燃料混合動力的汽車，占全國汽車市場總量的77%。在巴西的任意一家加油站，是不銷售純汽油的，司機們有三種燃料可供選擇———純乙醇、低含量乙醇汽油和高含量乙醇汽油，乙醇汽油中含有25%或85%的乙醇成分。乙醇在價格上當然有絕對優勢，每升乙醇售價53美分，大大低于每升99美分的汽油價格。大部分司機都會選擇價格更低廉的乙醇。
而在中國，根據國家“十一五”發展規劃，到2010年我國汽油市場的規模預計將達到6650萬噸，其中，低比例混摻燃料乙醇的E10乙醇汽油(含10%的燃料乙醇)所占的市場份額近25%，只有6個省區和27個地市能夠使用E10乙醇汽油，國內尚未有更高摻混比例的乙醇汽油(如E25、E85等)。
政府應加大政策扶持力度
2007年之前燃料乙醇實施的是1370元/噸的固定財政補貼，但由于原料價格持續上漲，之后財政部制定了《生物燃料乙醇彈性補貼財政財務管理辦法》，對國家定點生物燃料乙醇生產企業實行彈性補貼政策。
《辦法》規定：當油價上漲，燃料乙醇銷售結算價高于企業實際生產成本，企業實現盈利時，國家不予虧損補貼。企業應當建立風險基金，風險基金要由企業專戶存儲，專項用于彌補今后可能出現的虧損。《辦法》還規定了彈性補貼標準的核定方法。當燃料乙醇銷售結算價低于標準生產成本，企業發生虧損時，先由企業用風險基金以盈補虧，風險基金不足以彌補虧損時，國家將啟動彈性補貼。
《辦法》出臺后，業內頗有爭議，因為實施彈性補貼后個別年份個別企業的補貼額度高于1370元/噸的定額補貼。據此有人認為此舉有可能使得財政補貼實質上不降反升。
郝小明認為，近兩年糧價漲幅較大，國內糧價早已完全市場化了，2008之后年玉米價格已從2006年之前的900-1200元/噸漲到1400(產區)-1800(銷區)元/噸，3噸玉米生產1噸乙醇，僅原料價格就已接近成燃料乙醇的銷售價格了。而國際原油價格起伏震蕩，在2009年國家發改委公布了《石油價格管理辦法(試行)》之前，國內成品油價格受國家行政調控，并沒有與國際原油價格形成聯動機制，國際原油價格上漲并沒有在國內成品油價格上體現出來。因此彈性補貼政策與個別企業補貼額度增加并不矛盾，而是更好的體現了因地制宜，保本微利的機制。“從國內燃料乙醇產業多年的補貼情況來看，總體補貼變化的趨勢是逐步減少的，這也是生產企業努力技術進步，降低成本的結果。”郝小明對《經濟參考報》記者說。
而清華大學新能源技術研究所副所長李十中教授則認為參照美國對生物能源的財政預算變化，中國應該進一步加大對包括燃料乙醇在內的生物質可再生能源的投入。他拿出一份2009年的美國能源部財政預算表向記者演示，美國在2009年做了2.17億美元的預算投入生物質能和生物煉制系統的研發，當年更是追加投資7.865億美元。無獨有偶，郝小明在第四屆新能源國際高峰論壇上也比照了美國政府對纖維素燃料乙醇產業的強有力支持：每噸150美元的信貸額度以及每噸341美元的纖維素乙醇補貼。
對于燃料乙醇受政府補貼所引發的爭議，郝小明坦言：“如果成品油定價機制能夠更加靈活，完全或者接近市場化，燃料乙醇生產企業完全可以不要國家補貼！”燃料乙醇產業的發展是需要大家共同維護的，他以降低國家補貼和收購燃料乙醇的0.911的系數為例，“燃料乙醇生產企業應該努力提高生產技術，節能降耗、節水減排，降低燃料乙醇成本，從而減少國家財政補貼；而油公司從長遠角度考慮也作出犧牲，逐步提高0.911這個系數。大家共同維護產業健康持續發展，最終過渡到向巴西燃料乙醇產業模式，做到取消國家補貼完全市場化”
記者注意到，因為關系到國家糧食安全，目前無論是燃料乙醇企業還是生物質發電，受國家批準建立的都是國有企業。2007年商務部放開了生物質液體燃料(燃料乙醇、生物柴油)生產對外資限制，但必須是中方控股，所以今后在液體生物燃料能源上或可見外資身影。