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编译服务: 农业立体污染防治 编译者: 金慧敏 编译时间: Feb 15, 2015 浏 览 量: 8

可再生生物燃料产业正如火如荼地发展着,世界各国政府出台了很多鼓励政策,风险投资蜂拥而至。但是随着环境污染、耕地减少,世界范围内已出现了粮食危机。同时出于对清洁能源的需求,世界各国纷纷开发新能源燃料,全球生物乙醇的生产一直在持续增加。尽管生物乙醇被广泛认为是增加未来能源安全的方式,但生物乙醇生产的快速扩张已引起生产作物的土地利用方面和由此引起的粮食价格上涨方面的争议。

然而一组日本学者已开发出一项技术,可以由同一种作物同时生产生物乙醇和动物饲料而不需额外的生产设施。

所用工艺就是著名的固态发酵系统(SSF),将生长到用作动物饲料的全部水稻植株打包做成一个含有酶、酵母和细菌的不透水的塑料包。发酵期间,水稻植株内糖和淀粉在酵母作用下,不断积累然后排水产生蒸馏燃料乙醇。剩下的塑料包内青贮饲料可用作牲畜饲料。按照发表于《生物燃料的生物技术》的这一研究,试验期间,经6个月的发酵,每一包稻草经这一工艺产生最多12.4kg的纯乙醇。这是传统青贮饲料生产乙醇数量的10倍。传统的青贮饲料一包也可以流出乙醇,但每包只产生1.7kg乙醇。

尽管发酵需要比平常更长的时间,但这一过程不需要额外的能量输入,并且乙醇不含不溶性颗粒,更容易处理。

来自日本国立研究所农业环境部的第一作者 Mitsuo Horita认为,第二代生物燃料生产的瓶颈包括需要巨大设备、大量原料运输和复杂的处理过程,都是花费高、消耗能量大的过程。他们研发的这种可移动纤维素乙醇生产装置采用“固态发酵工艺”,展示了一个潜在替代石油燃料并不与粮食资源竞争的生产方式。

试验期间,经过6个月的发酵,每捆秸秆可生产12.4kg乙醇,后续还有持续有约1.7kg酒精从圆捆包中流出。尽管该装置需要的发酵时间较长,但不需要消耗其他能量,通过真空蒸馏器蒸馏后,可得到圆捆包中流出乙醇的86%。研究人员称,该装置小巧灵活,农民可以单独购置,并持续生产生物燃料,可以广泛应用于发展中国家。

“我们演示的是一个完全的、按比例放大的系统,它显示了在一般农场条件下的应用潜力。我们的系统建立在农民传统的生产动物饲料的青贮工艺基础上,不需要特殊设施和复杂工艺。工艺产生高产量的乙醇,同时生产优质的饲料,且无废物产生。”第一作者Mitsuo Horita如是说。

美国农业政策与贸易研究所的Jahi Chappell农业政策主任说SSF系统可能无法解决来自生物燃料短缺的挑战。Jahi在一篇SCI论文中说,如果这一工艺导致适于农业活动的土地变成生产生物燃料和饲料的土地,那么就会产生降低粮食安全的竞争。

研究人员强调未来需要更深入开发以提高乙醇产量和回收率,并在系统大量推广之前对生物圈的环境进行评估。引述第一作者Horita的观点,大量使用SSF的主要挑战是技术成本。农民也需要有权使用发电站,这样才能销售他们生产的乙醇。

  
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