如今,越来越多的私家车奔驰在大街小巷,而石油的过度开采造成全球储存量快速下降,汽车尾气的排放也使臭氧层不堪重负。生物乙醇是一种不错的石油替代品。不过,国外做生物乙醇的原材料一般是玉米和甘蔗等,结果直接导致近年来粮食价格大幅上涨。怎样才能多快好省地生产生物乙醇呢?
南林大教授金永灿领衔的研究团队开发了一种新技术:以秸秆等农业废弃物为原料,生产生物乙醇。
那么,一根粗糙、僵直的秸秆是如何成为酒精的呢?需要经过预处理、酶解和发酵三个过程。“先将秸秆浸泡在水、化学药品中,将秸秆中的木质素去除,结构松散,让纤维素和生物酶直接发生作用,把其中的纤维素降解成为葡萄糖,葡萄糖发酵后最终转化成生物乙醇。”
“生物乙醇可直接用制浆造纸的工艺和设备来制作,而且还能变废为宝。”金永灿说,在制浆造纸过程中,树叶、草往往是废弃物不能使用。“但是草叶中有纤维,只要是纤维原料就能拿来做酒精。”
除了对原料的废物利用更加彻底,制浆过程中的化学药品“绿液”也可以循环利用。“制浆结束后,可以从用过的‘绿液’和一些废液、废渣中提取有机物,这些有机物能转化成热能,蒸汽还能为工厂供热,无机物可以再用到预处理中。”
该研究团队的研究生杨林峰告诉记者,在实验室里,他们在麦草、稻草、玉米秸秆里加入弱碱或亚硫酸盐等化学物质,经过类似于制浆生产的预处理后,可以将原料酶水解的葡萄糖转化效率提高至75%以上。这项技术目前已经申请了1项专利,在国际权威期刊上发表了6篇学术论文。“由于采用了成熟可靠的设备与工艺,并且可以将废液回收加工利用,生物乙醇的生产成本就降下来了。”
“与汽油相比,生物酒精来自可再生能源,又是生物性原料,能减少二氧化碳的排放,完全可以替代一部分车用燃料。”但他表示,为确保发动机的热效能,汽油中的酒精含量一般不能超过15%。
生产生物乙醇过程中的产物还能继续开发,“例如酶解之后的木糖能做化工原料糠醛,还能做木糖醇。”
但生物乙醇实现规模化生产还有很长的路要走。“目前汽车发动机设计主要适用汽油,如果使用酒精还要进行改装。”
□通讯员 谌红桃 现代快报记者 金凤