現(xiàn)在，這些技術(shù)尚未對(duì)石油行業(yè)形成威脅。在Licht的設(shè)計(jì)中，部分反應(yīng)堆的溫度高達(dá)1000℃，這一高溫需要特殊材料盛放相關(guān)構(gòu)件。其他的研究人員也在探索各種備選方案，研發(fā)可以利用太陽(yáng)光或是其他由可再生能源驅(qū)動(dòng)的、進(jìn)行相同化學(xué)反應(yīng)的催化劑，或是可以在室溫條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的催化劑。

其中的障礙之一是經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)前，油價(jià)依然不高，因此很難有動(dòng)力采用其他高端的、成本昂貴的選擇方案。但是勢(shì)不可擋的氣候變化及其相關(guān)效應(yīng)已經(jīng)吸引了全世界的研究人員探索太陽(yáng)能燃料?！斑@是一個(gè)非常熱門的領(lǐng)域?！奔又荽髮W(xué)伯克利分校化學(xué)家Omar Yaghi說(shuō)。正如Licht的反應(yīng)堆所證實(shí)的那樣，相關(guān)研究在不斷向前推進(jìn)?！拔覀冞€沒(méi)有到達(dá)那里，但是我們?cè)谙蛑_的方向前進(jìn)?！逼樟炙诡D大學(xué)化學(xué)家、正在研究低溫催化劑的Andrew Bocarsly說(shuō)。

生物質(zhì)合成氣發(fā)酵燃料乙醇，是以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)乙醇的一種新技術(shù)，該技術(shù)結(jié)合了熱化學(xué)和生物發(fā)酵兩種技術(shù)。先利用氣化裝置將生物質(zhì)氣化得到合成氣，這種合成氣一般包含H2、CO、CO2、CH4以及少量的NOx、硫化物、C2化合物和焦油等，得到合成氣后，再通過(guò)微生物發(fā)酵將其轉(zhuǎn)化為乙醇。

歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家生物質(zhì)氣化技術(shù)應(yīng)用廣泛，以發(fā)電和供熱為主。美國(guó)、德國(guó)、新西蘭等國(guó)家在生物質(zhì)氣化合成甲醇、甲烷、柴油、乙醇等燃料方面做出了很多研究，而且取得了一定的突破。

生物乙醇的合成主要有兩種方法，一種是生物化學(xué)方法，一種是熱化學(xué)方法。生物化學(xué)方法首先要利用酸水解、堿水解或蒸汽爆破等方法對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理，再對(duì)預(yù)處理后得到的可發(fā)酵糖進(jìn)行微生物發(fā)酵，最后得到生物乙醇。

行氣化得到合成氣，再利用化學(xué)催化合成途徑或微生物發(fā)酵途徑合成乙醇。

生物質(zhì)合成氣發(fā)酵燃料乙醇在生產(chǎn)成本上也具有很大優(yōu)勢(shì)。首先，所使用的原料是隨處可見(jiàn)的農(nóng)林廢棄物，如秸稈、廢木料、城鎮(zhèn)垃圾等，這些廢棄生物質(zhì)成本比較低。其次，在原料的預(yù)處理上，只需要簡(jiǎn)單的干燥、切割等操作，不需要酶、酸、堿等昂貴試劑，同樣降低了成本。

生物質(zhì)合成氣發(fā)酵燃料乙醇也具有很大的環(huán)境效益，可以大幅度減少CO2和SOx 等污染氣體的排放。生物質(zhì)生長(zhǎng)過(guò)程中吸收空氣中的CO2，原則上等同于氣化后產(chǎn)生的CO2，即使合成氣中的CO2不被利用，也只是自然界的一個(gè)物質(zhì)循環(huán)過(guò)程，不會(huì)增加大氣中CO2。

生物質(zhì)氣化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

生物質(zhì)氣化技術(shù)，可以追溯到1664 年ThomasShirley 所進(jìn)行的簡(jiǎn)單的氣化實(shí)驗(yàn)。這項(xiàng)技術(shù)真正受到重視是第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，特別是20 世紀(jì)70年代的石油危機(jī)發(fā)生時(shí)期，尋找新的能源開(kāi)發(fā)技術(shù)成為迫切要求。美國(guó)、日本、加拿大、歐盟等國(guó)在生物質(zhì)熱解氣化相關(guān)技術(shù)上做了大量的研究和開(kāi)發(fā)，并逐漸運(yùn)用于燃?xì)狻l(fā)電、化學(xué)合成生物燃料等領(lǐng)域。

生物質(zhì)氣化是生物質(zhì)原料在氣體介質(zhì)存在時(shí)在一定的溫度、氧氣等條件下使其由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程，整個(gè)過(guò)程分為干燥、熱解、氧化和還原。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家生物質(zhì)氣化技術(shù)應(yīng)用廣泛，以發(fā)電和供熱為主。中國(guó)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，氣化技術(shù)也已成熟，中國(guó)科學(xué)院廣州能源所、山東大學(xué)、大連環(huán)境科學(xué)設(shè)計(jì)研究院、華中科技大學(xué)等科研單位在國(guó)內(nèi)分別建立了多處示范工程。

從20 世紀(jì)80 年代開(kāi)始，科研工作者陸續(xù)從動(dòng)物糞便( 雞糞、兔糞等) 、農(nóng)業(yè)瀉湖、下水道污泥、煤漿等物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了能夠利用合成氣生產(chǎn)乙醇的微生物，這些菌種都是常溫菌，適宜生長(zhǎng)的溫度一般在37℃左右。

生產(chǎn)工藝及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展科研工作者對(duì)微生物利用合成氣發(fā)酵燃料乙醇做了很多的研究，包括影響生物質(zhì)氣化、發(fā)酵過(guò)程以及后期的物質(zhì)提煉等的各個(gè)因素，以求乙醇產(chǎn)率得到提高，符合工業(yè)化的需要。

美國(guó)的Coskata 擁有一個(gè)年產(chǎn)5000 萬(wàn)～ 1 億加侖乙醇的生產(chǎn)線，已于2009 年10 月投產(chǎn)。Coskata可以對(duì)包括木屑、柳枝稷、玉米秸稈、城鎮(zhèn)垃圾、廢舊輪胎等各種生物質(zhì)進(jìn)行氣化，氣化得到的合成氣通過(guò)過(guò)濾器通入到發(fā)酵反應(yīng)器中利用微生物進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵液利用膜技術(shù)分離乙醇，最終乙醇的純度可以達(dá)到99. 7%。

 

美國(guó)BRI 公司與美國(guó)能源部合作，對(duì)生物質(zhì)合成氣發(fā)酵乙醇技術(shù)進(jìn)行評(píng)估，于2003 年11 月在阿肯色州建立了一個(gè)示范工程，并于2005 年末開(kāi)始籌建商業(yè)化運(yùn)作裝置。美國(guó)密西西比乙醇公司以鋸末為氣化原料，已經(jīng)與美國(guó)能源部合作籌建甲醇合成工廠。

 

新西蘭Lanzatech 公司利用工業(yè)廢氣、生物質(zhì)合成氣為原料生產(chǎn)燃料乙醇的公司，可以將城市垃圾、工業(yè)有機(jī)垃圾、廢木料等生物質(zhì)氣化，使用其具有專利權(quán)的微生物能夠?qū)⑸镔|(zhì)中90% 以上的能量用于液態(tài)燃料的發(fā)酵。