从粮食到非粮——燃料乙醇行业的现实与困难
□ 河南天冠企业集团有限公司 杜风光 冯文生
燃料乙醇生产现状
燃料乙醇等生物质能源由于技术的可实现性、资源的可持续性以及环境的友好性已经成为各国替代能源重要的
发展方向，我国也将包括燃料乙醇在内的生物质能源发展作为能源供应多元化的一个重要方向。2004年世界燃料
乙醇生产总量达到2500万t，2005年超过了3000万t。2005年和2006年国内燃料乙醇市场供应量分别达到77.3
万t和133万t（详见表1）。
在我国4家定点燃料乙醇生产企业中，除河南天冠企业集团有限公司采用以小麦为主的原料外，其他3家都以
玉米为主要原料，生产乙醇的工艺差别主要在原料预处理及相关副产品的分离上。近年燃料乙醇企业通过原料和副
产品的综合利用及高新技术的引进，降低了综合成本，提高了企业的经济效益。河南天冠采用独创的低品质小麦提
取麸及蛋白，用酒精生产过程中产生的二氧化碳副产物合成全降解塑料；吉林燃料乙醇有限公司燃料乙醇生产的关
键设备从国外引进，采用奥地利奥高布殊公司的工艺技术；安徽丰原生化股份有限公司采用湿磨粉碎工艺，不仅得
到了玉米油和食用胚芽蛋白，还通过清液发酵分离延伸出高附加值的酵母精粉、酵母浸膏等产品；中粮生化能源（肇
东）有限公司采用国际先进水平的HNT技术和CIMS工程自动化控制进行燃料乙醇生产，产品涵盖DDGS高蛋白饲料、
玉米油和木糖醇等。
原料多元化探讨
由于以玉米等粮食作物为原料生产燃料乙醇存在“与人争粮”等问题，目前从政府到企业层面都在积极研究探
索燃料乙醇的原料多元化战略。
1．非粮作物
目前提出的生产燃料乙醇的非粮作物主要是指木薯、红薯、甜高粱、秸杆等，也有学者将马铃薯、甜菜、甘蔗
也归为非粮作物之列。
用木薯、红薯生产乙醇，首先是原料的稳定供应的问题，2004年我国薯类（包括马铃薯）总产量为3557.7万
t，全部使用理论上可生产300多万吨乙醇。实际上由于饲养业和食用等需求，根据中国酿酒协会酒精分会统计，
近年来我国使用薯类生产乙醇的产量每年在70万t左右。薯类使用的最大问题在原料品种、种植、收获和储存环
节，这是影响薯类大规模应用的关键。
甜高梁能量产出率高，对生长土壤要求低，被誉为燃料乙醇的理想原料，但是用甜高粱生产乙醇，则存在季节
性太强的弊端，收获期仅2个月左右，存放期仅1个月左右，难以连续生产。虽然有专家称已解决存储问题，但是
对企业来说，在收获期要储存6～10个月的原料需要付出极高的成本代价。
此外，我国可以种植非粮作物的边际性土地究竟有多少？开垦边际性土地的成本谁来承担？边际性土地的收益
低谁来补偿？可以说未来我们能够发展多大规模的燃料乙醇，首先取决于我国边际性土地的数量、质量，其次取决
于政府的决心。在不占用耕地的前提下开发边际性土地，需要极大的耐心和大量持续的投入，企业很难有耐心和实
力完成。
2．纤维素乙醇
用植物纤维生产乙醇虽然在技术层面上可行，但要实现产业化还需突破以下几方面的制约。
⑴开发廉价高效的木质纤维材料预处理技术 许多物理、化学预处理方法诸如高压热水、稀酸、低温浓酸、蒸
汽爆裂等被用于木质纤维材料的预处理。近年来发展迅速的蒸汽爆破、稀酸预处理等技术可高效破坏植物纤维结构，
提高微生物的降解转化率。通过条件优化，可使秸秆等纤维废物的酶解率超过90%。目前国内发展纤维素乙醇的当
务之急是开发廉价高效的预处理技术。
⑵纤维素酶的生产成本高，生产效率低 目前国内生产的纤维素酶主要用于纺织品处理等效益较高的行业，商
品售价在15000～20000元/t（酶活在100 FPAIU/g左右），还不能广泛应用于植物纤维产糖。纤维素酶用于植物纤
维产糖的合适添加量约为20 FPAIU/g秸秆原料，若以5t秸秆生产1t 100%的乙醇计，则需酶活为100 FPAIU/g左
右的纤维素酶约1t，即仅用商品酶成本就高达15000元/t以上，这显然是不经济的。如果用原酶液来水解木质纤
维素，若发酵后酶活在20 FPAIU/g以上，则吨乙醇用酶的成本可降至1500元～2000元，勉强可以使用。今后可
望通过菌种选育和工艺优化，进一步提高产酶和酶解的效率。
⑶戊糖的高效率发酵转化 戊糖一般不能被酿酒酵母发酵成酒精，目前国内外许多研究机构都借助于自然界中
存在的一些能发酵木糖为酒精的酵母菌，诸如管囊酵母、树干比赤酵母等，利用基因工程手段构建高效木糖发酵菌
的研究。美国普渡大学的何汪媛研究组成功地将与木糖代谢相关的木糖还原酶、木糖醇脱氢酶和木酮糖激酶等多种
酶的基因转录入酿酒酵母，使构建的工程菌能同时将葡萄糖和木糖发酵为酒精。
近年来，我国在纤维素乙醇领域开展了大量的研究工作。河南农业大学通过生物方法使秸杆燃料乙醇产率达到
12.54%。山东大学使NAN-127工程菌的木糖利用率达到82.1%，发酵液中乙醇含量达到52.1g/L。南京林业大学化
学工程学院建立了玉米秸秆蒸汽爆破预处理、纤维素酶水解和戊糖己糖同步发酵技术制取酒精的中间试验装置。国
内几家定点燃料乙醇生产企业已投资进行纤维素乙醇的研发与生产，河南天冠企业集团有限公司2006年初建成了
300t/a纤维素乙醇生产线，目前这一生产线的纤维素酶发酵水平达35 FPAIU/g，生产成本可控制在6500元/t，秸
秆产乙醇的产率可达18%。
发展规划及预期
1．原料供应多元化及燃料乙醇总量预期
未来燃料乙醇工业的发展将建立在以非粮为主的原料结构基础上，适当扩大使用饲料用粮、木薯等薯类、甜高
粱及甘蔗糖蜜等原料。2030～2050年我国燃料乙醇的生产能力预测见表2。
2．能源与化工并举
乙醇的整个生产过程伴生着3大产品：乙醇、二氧化碳、DDGS饲料。为了提高产品的附加值，可以在现有基
础上延伸产品链，例如由二氧化碳合成聚碳酸乙烯酯、聚碳酸丙烯酯、聚醚酮酯等，由乙醇合成乙烯、乙基叔丁基
醚、碳酸二乙酯等高分子树脂。天冠集团与中山大学合作成功开发出了二氧化碳合成聚碳酸亚丙酯生产技术，目前
已建成50t/a中试装置和5000t/a工业扩大装置，在未来5年内将建设10万t/a二氧化碳基全降解塑料项目。
3．燃料乙醇应用领域扩张
随着未来供应量的不断增加，燃料乙醇的应用领域将由现在的传统汽车向灵活燃料汽车、纯乙醇燃料汽车、柴
油车及燃料电池等方面过渡。目前巴西销售的灵活燃料汽车数量已超过普通汽车，欧盟和美国灵活燃料车也得到了
很大发展。我国河南省正在进行高比例车用乙醇燃料的应用尝试，2006年1月河南省南阳市与欧盟签订了相关协
议，在未来4年内将建立一个由100辆灵活燃料车组成的地方出租车队和一个由4辆E95乙醇燃料公共汽车组成的
车队。
结束语
目前，国家已限制使用粮食原料发展燃料乙醇，这将极大地影响到未来我国乙醇产业的发展。使用非粮食原料
无论是在经济上还是在供应量上都有很大的问题，如何解决要看未来几年国家推动非粮原料基地建设试点的力度和
决心。
表1 2005、2006年国内燃料乙醇生产商产量① 万t
企业名称 2005年 2006年
河南天冠企业集团有限公司 23.2 47.0
吉林燃料乙醇有限公司 29.9 38.0
安徽丰原生化股份有限公司 10.6 34.0
中粮生化能源（肇东）有限公司 13.6 14.0
合计 77.3 133.0
注①：数据来自中国酿酒协会酒精分会
表2 2030~2050年我国燃料乙醇生产能力预测 万t/a
年份 2030 2040 2050
粮食（饲料用粮） 200 300 400
木薯等薯类 200 300 450
甘蔗糖蜜 130 260 260
甜高粱 400 800 1600
秸秆、林残物类纤维质 450 575 900
总计 1380 2235 3610