中国热点化工产品市场分析333

燃料乙醇产业发展进入瓶颈期
□  中国石油吉林石化研究院  米多     中国石油吉林石化公司有机合成厂  刘立群

　　进入新世纪以来，世界各国不约而同地把目光聚焦到生物燃料乙醇和生物柴油两种战略产品上。燃料乙醇等
生物质能源由于其技术的可实现性、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的重要发展方向，
特别是美国、西欧、巴西、阿根廷等国家，生物能源产业取得长足发展。我国生物燃料乙醇开发从2002年开始
试点，虽然时间不长，但发展速度很快，目前已成为继巴西、美国之后的第三大生物燃料乙醇生产国。
　　然而，在生物燃料发展的进程中，产生了危害粮食安全的问题。特别是生物燃料乙醇大国——美国，以玉米
产量的一半多生产燃料乙醇，遭到广大发展中国家和国际组织的反对。我国粮食制乙醇产业发展也遇到了类似问
题，国家最初批准全国建立4 个燃料乙醇企业，主要目的是消化各地的陈化粮。但到2005年，随着陈化粮食消
耗殆尽，生产原料已逐步以玉米新粮为主，若进一步发展会造成与人争粮、与粮争地的局面。2007年，国家发改
委明确表示，将不再利用粮食作为生物质能源的生产原料，取代粮食的将是非粮作物。于是，许多企业和研究机
构开始探索非粮燃料乙醇的生产途径。迄今，人们把以粮食 ( 包括小麦、玉米、甘薯、木薯等)为原料生产的生
物燃料乙醇，称为“第一代生物燃料乙醇”。
　　由于粮食燃料乙醇在其发展中遭遇到难以逾越的障碍，许多国家把发展生物燃料乙醇的希望转向纤维素燃料
乙醇，即“第二代生物燃料乙醇”。 纤维素是地球上资源量最丰富的可再生资源，每年仅陆生植物就可以产生纤
维素约500亿t；纤维素资源还是最主要的生物质资源，占地球生物总量的60%～80%。我国纤维素原料非常丰富，
每年产量达7亿多t。纤维素原料制取燃料乙醇是一个具有巨大潜力的新领域，实现了废物资源化、无害化，对
于改变能源结构、保护生态环境、替代化石能源具有广阔的前景和深远意义。


A. 起步晚 发展快
　　我国生物燃料乙醇开发从2002年开始试点，目前生产技术已经成熟，黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽五
省及湖北、河北、山东、江苏、广西部分地区已基本实现车用乙醇汽油替代普通无铅汽油。至2010年，我国已
形成了189万t/a燃料乙醇产能，还有大批待建项目等待批复，其中以玉米为原料的达到167万t/a。2010年我
国燃料乙醇生产企业产能统计见表1。
　　2007年发改委叫停粮食燃料乙醇，加之我国政府对气候变化和能源保障问题的高度重视，近年国家在政策层
面上不断加大鼓励和保障力度，积极鼓励以非粮生物质为原料进行燃料乙醇生产。“十一五”期间，在东北、山
东等劣质土地资源丰富的地区，集中种植甜高梁，发展以甜高梁茎杆为主要原料的燃料乙醇；在广西、重庆、四
川等地重点种植薯类作物，发展以薯类物作为原料的燃料乙醇；同时开展以农作物秸秆等木质纤维素为原料的生
物燃料乙醇生产试验。
　　为争取在下一步发展中获得先机，很多企业和科研院所都开展了非粮乙醇的研究和产业化示范。2007年吉林
燃料乙醇有限公司在山东东科试种了500～600亩甜高梁，并投资建设了3000t/a甜高梁茎秆制乙醇示范项目；
2007年中粮集团与英国BP公司在河北黄骅、山东阳信和内蒙五原分别搞了甜高梁试验田；河南天冠集团通过技
改形成了20万t/a薯类燃料乙醇产能。中油公司正在积极推进江苏盐城10万t/a红薯燃料乙醇项目和浙江舟山
30万t/a木薯燃料乙醇项目。目前我国部分维素乙醇中试装置情况见表2。
　　迄今为止，国内各企业在二代燃料乙醇商业化生产的探索都止步于千吨级试验装置。在上述工业化示范装置
的试运行过程中，各企业遭遇到了原料、技术、成本、运输等多项难题，致使多数项目并未按预期的时间表顺利
进入万吨级工业化生产。同时，广西木薯项目也遭遇原料供应紧张问题，发展以薯类物作为原料的燃料乙醇的路
途也变得前途未卜。但各种各样的困难并未能阻挡国内企业对非粮燃料乙醇产业发展的热情，国内拟建装置统计
见表3。
　　上述第二代纤维素乙醇项目中，最引人注目的是中粮集团与中石化集团、丹麦诺维信公司合作，将于2011
年三季度在黑龙江肇东市投建的首个植物秸秆纤维素制乙醇万吨级装置。中粮集团认为，经过5年的实验，纤维
素制乙醇技术已经成熟，具备了商业生产的能力。目前纤维素乙醇制造成本远低于目前约7元/L的市场普通汽油
价，酶的成本占据项目总成本的25%左右，水耗在2.5～3L/t。中粮计划在这个万吨工业化试验装置试验成功后，
上马5万吨级的新工厂，并有计划在其他地点复制新项目。
　　与中粮对未来乐观的估计相反，部分业内专家则对此持相反态度，认为纤维素制乙醇3～4年内产业化不太
现实。他们认为，二代生物燃料乙醇若要实现大规模商业化生产，必需还要从技术、成本和运输上取得较大的突
破和进展。据了解，秸秆制燃料乙醇不仅在中国，在世界上也是一个难题，目前世界各国仍然未能将纤维素制乙
醇产业化。
　　在企业热衷于上马纤维素乙醇项目的同时，也有部分企业在发展二代燃料乙醇的过程中遭遇到了资金、技术、
政策壁垒等各种各样的问题，滨州光华生物能源集团5000t/a、新疆莎车30万t/a、中石化井岗山10万t/a项
目已停车或停建。
     表1  2010年我国燃料乙醇生产企业产能统计    万t/a
企业                             装置地点          原料      产能
河南天冠集团                    河南南阳市      小麦玉米薯类    50
吉林燃料乙醇有限公司            吉林省吉林市      玉米        55
安徽丰原集团                    安徽省蚌埠市    小麦玉米    42
中粮生化能源（肇东）有限公司    黑龙江省肇东      玉米        22
广西中粮生物质能源有限公司        广西北海          木薯        20
合计                                                        189

        表2  目前我国部分纤维素乙醇中试装置情况     t/a
公司                      原料              工艺来源        产能    
河南天冠集团              秸杆           国内多所高校        3000
河南天冠集团              秸杆           国内多所高校        5000
吉林燃料乙醇            高粱秸杆       华东理工大学        3000
吉林燃料乙醇            玉米秸杆         吉林大学        3000
安徽丰原集团              秸杆                自有        5000
山东泽生生物科技有限公司  秸杆           自有、中科院        3000

               表3  国内拟建燃料乙醇项目表
项目名称                               原料              备注
中油江苏盐城10万t/a                    红薯              筹建
中油浙江舟山30万t/a                   木薯              筹建
中粮生化能源（肇东）有限公司1万t/a       秸杆        预计2011年三季度建成
特弘生物有限责任公司 3万t/a        甜高粱秸秆          筹建
中兴能源（内蒙古）有限公司 3万t/a     甜高粱秸秆    
百麦绿色生物能源有限公司 5万t/a       秸杆        2009年6月建成示范生产线


B. 面临瓶颈一一细数
    我国生物燃料乙醇产业发展还处于起步阶段，其发展尚面临诸多困难和问题，如原料不足，技术产业化基础
薄弱，产品市场竞争力不强，政策和市场环境不完善以及二代生物燃料乙醇的发展面临诸多困境等等。

    1．原料瓶颈
    燃料乙醇产业经过了蓬勃的发展初期后就一直受限于原料供应问题。
　  玉米 目前，我国燃料乙醇的生产原料以玉米为主。长期以来，我国玉米市场供大于求，庞大的库存费用成
为国家财政的一项重要负担。并且，我国一直是世界上的主要玉米出口国，每年出口玉米300万～600万t。可
以看出，发展玉米燃料乙醇在当时具有原料上的优势。然而，国内玉米市场供求近年来发生变化，随着以淀粉深
加工和燃料乙醇行业为主的玉米深加工业的发展，玉米需求量开始急剧增加。目前，以玉米为原料的燃料乙醇生
产已面临着原料短缺、与人争粮的境地。陈化粮消耗殆尽之后，深加工企业玉米需求已经从以陈化粮为主转向正
常品级的玉米为主了。为此，国家从2006年底开始，采取多种措施对玉米燃料乙醇的发展进行规范引导。在限
制乙醇新产能扩张的同时，也对未来燃料乙醇的发展方向进行了规划，即以发展非粮乙醇为主。由于原料优势的
消失，以玉米为原料难以成为今后燃料乙醇的发展方向。
　　木薯  2007年6月，发改委停止审批以玉米、小麦为原料的粮食燃料乙醇项目，各大燃料乙醇公司不得不寻
找过渡性的非粮原料乙醇，木薯、 甜高粱等原料成为发展重点。2007年，中粮在广西北海建设了国内惟一一家
以木薯为原料的20万t/a燃料乙醇项目。木薯制酒精具有工艺成熟、非粮的特点。但是，从木薯乙醇在广西的
实际运行看，随着木薯燃料乙醇的投产，在淀粉厂、饲料厂、酒精厂的竞争收购之下，近年来木薯价格上涨幅度
较大，国内木薯产量难以满足市场的需要，导致进口木薯数量不断上升，木薯乙醇的原料成本优势也消失殆尽，
再加上木薯燃料乙醇在综合利用方面远逊于以玉米为原料的乙醇生产。木薯制乙醇虽然也是以非粮为主，但随着
木薯价格的上升，木薯生产与粮争地的现象也开始出现，木薯乙醇的生产与玉米为原料的生产遭遇了相同的困境。
广西中粮生物质能源有限公司自投产以来也一直面临原料供给不足的尴尬。
    为了应对原料供应问题，安徽丰原集团积极出走，到东南亚国家购买当地木薯来供给企业生产所需原料。有
专家表示，实施“走出去”战略，的确是解决乙醇生产原料困境的途径之一，但需要承担比国内更大的风险，除
了自然环境的风险以外，还涉及当地政府政策、劳动力成本、运输成本等一系列问题。

    2．二代生物燃料乙醇难以实现产业化
　  尽管秸秆生产燃料乙醇已纷纷被国内外专家看作是未来发展方向，而且国内不少企业不遗余力地参与其中，
但从目前的情况看，秸秆制乙醇在技术、成本上并未取得实质性的突破，仍过多地停留在概念炒作上。制约二代
生物燃料乙醇产业化有如下几个原因：  
　　纤维素水解酶的系列开发存在的重大技术瓶颈 从木质纤维素出发生产燃料乙醇，必须将生物大分子降解为
能够被酵母利用的小分子糖类物质，然后生成乙醇。木质纤维素的降解技术可以采用酸水解和酶水解两条不同的
技术路线来实现。酸解法需要高温、高压，而且抑制物多、发酵困难，还存在环保问题。酶解法相对来说比较温
和，只需要在常温条件下水解，其选择性高、抑制物少，糖的纯度也高。但纤维素水解酶的获取和使用不仅存在
价格高的问题，还因为对应性强，存在选择问题，预处理技术非常复杂。
　　用于五碳糖发酵技术工程的菌株开发技术不成熟 不论是用粮食还是用秸秆生产燃料乙醇，都需要微生物发
酵。秸秆制乙醇主要是利用纤维素和半纤维素，半纤维素水解生成五碳糖（戊糖、木糖）再生产乙醇。但是现在
五碳糖发酵菌株的转化率很低，五碳糖不容易生成乙醇。这就需要找到好的五碳糖发酵菌株，专门用于吃掉“粗
粮”。现在还没有开发出能同时高效代谢戊糖和已糖的发酵菌株，五碳糖的利用是影响纤维乙醇综合成本的关键
因素。
　  优化和提高木质纤维素预处理技术  研究天然纤维素结构中纤维素、半纤维素和木质素三者有效分离技术，
解决抑制酵母的生长和代谢、影响燃料乙醇产率的问题。目前多数预处理方法成本较高，更为理想的预处理方式
应该是特异的针对不同类型木质纤维素的独特特征并且要降低经济费用。最终的目标是木质纤维素组分的高效分
离并获得高值、浓缩的复合物。
  　提高纤维素乙醇成熟醪酒度问题 目前，纤维素乙醇成熟醪酒度一般水平为3％～4%，较高水平可达到6%，
生产1t燃料乙醇将消耗30～60t水，同时产生几乎同样数量的废液，污水处理难度大、成本高。
  　原料运输半径问题  纤维素生物材料具有中空、弹性大的特点，每立方米的堆重只有100～200kg，而每立方
米玉米的堆重是720～750kg。如果粉碎，去掉纤维素生物材料应力的加工过程要产生能耗，再加上运输过程也要
大量耗能。因此，纤维素生物材料运输半径不超过50km比较合理。如果运输半径扩大，就会导致原料收购成本
上升，失去经济性。而且甜高粱、秸秆等纤维素生物材料的体积很大，也会带来的储存和加工上的不便。
  　总之，二代生物燃料乙醇若要实现大规模商业化生产，必需还要从技术、成本和运输上取得较大的突破和进
展。据了解，秸秆制燃料乙醇不仅在中国，在世界上也是一个难题。目前世界各国仍然未能将纤维素制乙醇产业
化，美国十几年前已经进行了3000t/a的试验化生产，到现在还没有产业化，其原因就是经济性差。

    3．缺乏市场竞争力
　  在现有技术水平和政策环境条件下，开发利用生物燃料乙醇成本较高,加上资源分散、规模小、生产不连续
等特点，在现行市场规则下生物燃料乙醇缺乏市场竞争力，需要政策扶持和激励。目前原料占燃料乙醇生产成本
的70%～80%。中国农业水平较为落后，原料价格较高以至乙醇成本也随之升高。如果没有国家补贴，生物燃料乙
醇生产企业将亏损。我国目前依靠国家政策来保护国内燃料乙醇行业的发展，但在培育出成熟的乙醇汽油市场之
后，能否对抗来自巴西、美国的进口冲击，关系到生产企业的生存。

    4．资源评价、技术标准、产品检测和认证等体系不完善 　
    我国于2001年颁布了变性生物燃料乙醇(GB 183502-2001)和车用乙醇汽油(GB 183512-2001 )两项强制性国
家标准，在技术内容上等效采用了美国材料测试协会标准(ASTM)。由于制备生物燃料乙醇的原料的多样性，生产
工艺也不尽相同，这就造成所得生物燃料乙醇在某些技术指标上会有所差异，目前制订的生物燃料乙醇标准仅是
从食用性淀粉基原料考虑。为适应生物燃料乙醇原料多元化和大规模生产，加强生物燃料乙醇的生产和使用管理，
在现有标准的基础上及时制订不同生物质原料来源的生物燃料乙醇相关基础标准，生产过程、 工艺控制等标准
就显得极为迫切。

    5．市场环境和保障机制不够完善
  　我国生物燃料乙醇发展缺乏明确的发展目标，没有形成连续稳定的市场需求，目前还处在“以产定销、 计
划供应”阶段，与市场化竞争和运作尚存在较大的距离，相关企业尚缺乏相应的市场操作经验和思想准备。市场
推广面临诸多瓶颈。目前，国内生物燃料乙醇从生产到销售的各个环节都受到了政府部门的严格控制，是政策性
的封闭运行，尚未形成真正意义的市场化。