开发麻类等纤维质能源是解决能源危机的有效途径之一
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  • 开发麻类等纤维质能源是解决能源危机的有效途径之一  
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  • 开发麻类等纤维质能源是解决能源危机的有效途径之一 
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  • 30/08/2006 
  • 分类:
  • 产业前景分析 

目前,以能源为发展引擎的全球经济正在持续增长,对有限的石油资源构成了严重的威胁。据国内专家预测,目前地球里的石油贮藏量,只可开采40-60年。随着世界GDP的与日增长,开采年限还将大大缩短。我国通过改革开放近三十年的迅速发展,已成为继美国之后的第二大能源消费国。2000年我国石油消费总量2亿吨左右;2004年则突破3亿吨。按目前的能源需求增长势头,预计到2010年我国石油消费总量将达4亿吨。然而我国探明的石油总储量仅为23.8亿吨,如果按保持目前年开采石油2亿吨计,不到12年,石油资源将完全枯竭。为此,我国长期以来采取进口原油的方法来缓解经济发展速度与能源的矛盾,2004年我国进口石油1.23亿吨,为总消耗量的40%以上。然而这种竭泽而渔的方法,既波及全球经济的可持续性发展,又不能从根本上持久解决经济发展对能源不断增长的需求。能源供应安全问题,也成为制约我国乃至全球经济发展和社会进步的主要障碍之一。为此,各国均在争先恐后地寻找可替代石油的新能源,我国制订的《国民经济和社会发展第十个五年计划纲要》提出,要“开发石油替代品,采取措施节约石油资源”。据此,研究可再生的清洁生物质能源并经过能源形态转换用于交通和冶炼等行业,已成为我国科技发展的迫切需要。
一、生物质能应运而生,成为全球关注的热点
生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量,其开发利用已引起全球的关注。美国是研究生物质能源较早的国家之一,其国家农业利用研究中心通过采用基因工程技术,对木质纤维素进行了成功的乙醇转化。从1980年到2000年的20年内,美国的燃料乙醇生产量由17.5亿加仑增加到163亿加仑,2000年美国石油进口量减少7000万桶;仅1997年,就为农民增收45亿美元,增加就业人数19.52万个。尝到甜头的美国正在进一步加大对生物能源的深度研究,预计在5-10年后,美国的燃料乙醇生产应用将有大幅增长,特别是通过基因工程菌的应用,木质纤维素生产燃料乙醇将逐渐实现产业化,占据更大的市场份额。
我国开展微生物精制纤维素工作如于上世纪八十年代,形成了一批微生物发酵提取纤维素的成果和专利,可进一步借鉴美国的相关技术,形成清洁型生产纤维质能源的成套技术,应用于生产。“九五”期间,该项工作有了较大突破,中国农科院麻类所筛选的高效菌株具有繁殖速度快、产酶效率高和培养条件粗犷的优点,形成的多项发明专利,在生产上得到应用,效果明显。
二、麻类等木质纤维素是化解能源危机的理想原料
1、原料充足。木质纤维素原料分布广泛,麻类是其中最重要的木质纤维素原料之一,种植范围极广,北至黑龙江,南至海南、西至新疆,东至沿海都能种植,常年种植面积高达106万公顷;每公顷干物质产量23吨,其木质纤维素含量高达68-75%,可产木质纤维素13.7吨;且麻类耐盐碱、干旱、洪涝能力强,对土地的要求不高,适应性广,不与粮、棉、油、菜争地,我国有3500万公顷盐碱化土地和大量的低洼涝地,为麻类作物的扩种提供了极大的空间。因此,麻类木质纤维素为生产燃料酒精提供了充足的原料保障。
2、技术可行。中国农科院麻类所已选育出100多株具有高效脱胶的菌种,研究形成了14项有关麻类生物脱胶和草类生物制浆的科技成果,能有效地解决传统方法提取木质纤维素存在的问题。
三、开发我国纤维质能源的利用的建议
1、整合我国技术创新力量,促进自主开发生物能源
在开发利用纤维质能源方面,虽已有中国农科院麻类所、湖南尤特尔公司、中国农科院沼气研究所有所涉猎,形成了一批相关技术。但由于各部门条块分割,科技投入不够,相关技术整体没有突破,生产上得不到大量应用。因此在“十一五”期间,必须从组织机构,技术力量和资金投入方面家进一步整合科技创新力量,加大科技投入,加速我国生物能源开发研究进程,满足国家之急需。
2、加大能源植物的开发力度,促进关键技术的突破
我国植物资源的种类多达32万余种,要利用生物技术手段,从中筛选出效能更高和种植条件粗放的能源植物,而麻类作物分布地域广,生物产量高,易于种植。特别是苎麻,可年收3-4季,生物产量每公顷可达到18-20吨干料,纤维含量可达到50%以上,红麻主要种植于我国黄淮海地区,每公顷生物产量为15-18吨干料,并适宜于滩涂、盐碱等地种植,是环境友好型作物。然而,在能源植物的筛选、品种的选育技术、纤维素含量、产量等经济指标等方面,仍有一些关键技术尚尚待突破。
3、建设国家纤维质能源工程技术中心
中国农科院麻类所承担了“超临界酶处理提取麻纤维和变性基础研究”、“草本纤维生物提取与基础研究”、“麻类生物酶制剂与麻地膜试制研究”等国家级重大项目,积累了较为丰富的生物降解纤维素和纤维质利用的经验;“十五”期间,与湖南尤特尔生化有限公司通过国际合作研究,从美国引进了高产纤维素酶、木聚糖酶和果胶酶的基因工程菌株,建成了年产3000吨纤维素酶和半纤维素酶的生产线。;麻类脱胶酶制剂中试车间的建成,预计可年产酶制剂300吨。如国家在此基础上继续加大力度,建成“国家纤维质能源工程技术中心”,纤维质能源的开发速度将从倍提高。
4、加强国际合作与交流,引进国外的先进技术
美国、瑞典和德国是世界上生物能源开发较好的国家,在能源植物品种的筛选和纤维质生物降解等方面,一些技术已经成熟,并已在生产上广泛应用。科技无国界,国家要通过项目资助形式,加大与国外科学家的交流和合作,充分吸纳人类文明的一切成果,通过消化吸收,自主创新,促进纤维质能源的研究和开发。