作者: 张晶晶 来源: 中国科学报 发布时间:2019-4-1
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乙醇汽油已来,甲醇汽车又到?

 

■本报记者 张晶晶

今年3月,国家八部委联合下发《关于在部分地区开展甲醇汽车应用的指导意见》,提到加快推动甲醇汽车应用,实现车用燃料多元化,保障能源安全。但同为醇类汽油,甲醇汽油的推广从整体上看并没有乙醇汽油顺利。

3月初,山西宣布将在京津冀大气污染传输通道涉及山西省的太原、阳泉、长治、晋城等市先期进行试点,积极稳妥推广使用车用乙醇汽油。按照“试点先行、全面推行”思路,2019年1月到12月分别进入设施建设和改造阶段以及试点推广阶段。2020年1月起,进入全面推广阶段,山西省全面推广使用车用乙醇汽油。所有加油站禁止向终端用户销售非车用乙醇汽油(军队特需、国家和特种储备用油除外),一律改售车用乙醇汽油。

距离2017年9月15日各部委联合提出《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》已经过去了一年半的时间,那么,到2020年将在全国范围内推广使用车用乙醇汽油、基本实现全覆盖的目标能够实现吗?

而就在乙醇汽油呼声渐涨的同时,国家又布局了甲醇汽车的应用。那么,乙醇汽油与甲醇汽油能否“联手”占领清洁能源市场?

清洁低碳,减轻对石油依赖

乙醇汽油是将燃料乙醇以一定比例添加到汽油中,形成车用乙醇汽油。生物燃料乙醇属于生物质能,是通过对生物质原料进行加工转化而产生的一种生物液体燃料。生物燃料乙醇不含硫、无灰分且具有良好的环保性。同时,生物燃料乙醇还具有可再生性。上述特征使其在当前化石能源资源日益短缺、石油安全形势日益严峻和全球碳减排压力不断加大的背景下,成为各国为实现传统交通燃料向清洁化和低碳化转型的优先选择。

以国标乙醇汽油E10为例,是普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成。根据交通部汽车运输行业能源利用监测中心的测试结果,使用E10乙醇汽油后,排放的尾气中一氧化碳减少了19.7%,碳氢化合物减少了16.4%。对于常规排放污染物,研究发现,掺混比为10%的乙醇汽油可使汽车尾气中苯污染的排放减少25%。

除了清洁低碳,从能源安全角度看,发展乙醇汽油有重要战略意义。中科院大连化物所所长、中国工程院院士刘中民表示:“我国采用乙醇汽油,可以减少原油消耗,从而减轻对石油的依赖。”

江苏大学生物质能源研究所副研究员常福祥在接受《中国科学报》采访时介绍说,目前国际上推行乙醇汽油比较成功的案例有美国和巴西。其中,美国是全球最大的生物燃料乙醇生产国和消费国。20 世纪70 年代,由于石油价格的不断上涨和对进口石油的依赖,美国下定决心发展包括生物燃料乙醇在内的新型能源,以优化本国的能源结构,保障自身能源安全。为此,美国联邦政府颁布了一系列政策措施来推动生物燃料乙醇产业发展。经过多年的发展,如今已建立了完善的生物燃料乙醇产业链和政府管理体系,为美国生物燃料乙醇的持续发展提供了保障。美国也由此成为全球生物燃料乙醇产量最多的国家,2017 年生物燃料乙醇产量高达4720万吨,约占全球总产量的58%。

巴西对于燃料乙醇的使用早在上世纪20年代就开始了,1931 年,更是以法令形式在全国强制实施汽油中添加2%~5% 的无水乙醇。上世纪70年代遭受石油危机打击之后,为实现能源自给,巴西开始加速实施以生物燃料乙醇为重点的能源替代战略,并于1975 年启动了“国家乙醇计划”,通过授权巴西石油公司在汽油中按一定比例添加乙醇来加速普及生物燃料乙醇与汽油的混合应用。该计划的实施保障了燃料乙醇产业的发展,使巴西的燃料乙醇工业跃居全球领先地位。2017年巴西生物燃料乙醇的产量达到2109万吨,约占全球总产量的26%。同一年巴西新增注册使用的汽车总量达到200万辆,其中“灵活燃料”汽车193 万辆,电动汽车3296辆,汽油车68900辆,新增使用乙醇汽油的车辆占新增车辆的96.5%。

原料成了问题

燃料乙醇来源可分为生物与非生物两大类。常福祥介绍说,生物燃料乙醇主要有两种来源,分别是富含淀粉糖类,以玉米、小麦等粮食作物为原料的粮食乙醇(称为“Ⅰ代”);和富含纤维素,以玉米芯、玉米秸秆等纤维素物质为原料的农作物秸秆乙醇(称为“Ⅱ代”)。以木薯、甘蔗、甜高粱茎秆等经济作物为原料的第1.5代非粮乙醇。此外,还存在非生物燃料乙醇。

刘中民告诉《中国科学报》,推广乙醇汽油受困的一个重要原因是燃料乙醇供应不足。“不与人争粮”是我国发展燃料乙醇的基本方针,《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》中强调,扩大生物燃料乙醇生产,要着力处理超期超标粮食。我国目前存储期超过3年的陈化玉米超过5000万吨,主要集中在东北地区。按照目前3.5吨玉米生产1吨乙醇计算,约可生产1400万吨乙醇。若在全国推行乙醇汽油,现有超期陈化粮库存消化后,燃料乙醇生产原料接续将成问题。

常福祥告诉《中国科学报》,从生产工艺上看,我国燃料乙醇生产技术有待提高。“以玉米生产燃料乙醇,我们目前生产1吨乙醇需要消耗3吨以上的玉米,美国只需2.8吨,而且废水量大大降低。进口美国生产的燃料乙醇到我国的到岸完税价格,比我国出厂要低几百元。”

Ⅱ代纤维素乙醇使用纤维素物质为原料,经预处理后通过高转化率的纤维素酶,将原料中的纤维素转化为可发酵的糖类物质,然后经特殊的发酵法制造燃料乙醇,在技术上与粮食乙醇完全不同。通过利用玉米芯、玉米秸秆等农林废弃物,充分发掘生物质资源的价值,目前是燃料乙醇的新兴研究方向,且已有国内企业规模化量产。

常福祥介绍说,Ⅱ代纤维素乙醇目前提得比较多,但同样面临很多问题。“瓶颈很多,比如秸秆等原料收集的问题,超过100公里成本就非常高了。不像美国农业机械化程度高,原料回收成本会相对降低。再有,原料的预处理能耗目前也比较高,占一半以上的费用,将燃料乙醇的生产成本带上去。”

甲醇汽车来了

关于汽油,今年3月,国家八部委联合下发《关于在部分地区开展甲醇汽车应用的指导意见》,提到加快推动甲醇汽车应用,实现车用燃料多元化,保障能源安全。其中指出,在山西、陕西、贵州、甘肃等资源禀赋条件较好且具有甲醇汽车运行经验的地区,加快M100甲醇汽车的应用。

同为醇类汽油,甲醇汽油的推广从整体上看并没有乙醇汽油顺利。美国、日本、德国等国先后尝试过推广甲醇汽油,但因出现机油恶化、轴承腐蚀、油耗增加、低温启动困难等问题,导致甲醇汽油被限制或者禁止使用。

刘中民指出,作为有毒物质,与在工业领域使用不同,甲醇进入民用领域存在风险。常福祥解释说,从能源结构看,我国煤炭资源相对丰富,并且其中40%以上是高硫煤,不适宜直接作为发电或工业燃料,但却可用于生产甲醇。2017年我国甲醇产能已达8351万吨,资源充足,生产技术成熟。从能源多元化的角度考虑,推广甲醇汽车不难理解;考虑到甲醇汽车此前的推广进程并不顺利,消费者对于甲醇汽车及汽油仍存在不小抵触,后期甲醇汽车的应用或进一步扩大,推广难度不可小觑。

《中国科学报》 (2019-04-01 第7版 能源化工)
 
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