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科学研究动态监测快报2009年2月10日第2期（总第8期）生物能源科技中国科学院青岛生物能源与过程研究所主办中国科学院青岛生物能源与过程研究所山东省青岛市崂山区松岭路189号邮编：266101电话：0532－80662641电子邮件：chengjing@qibebt.ac.cn生物能源科技快讯1目录【专栏】昀新“Bioliq”技术可降低植物制液体燃料的成本....................1【前沿】种植能源植物柳枝稷的土壤碳汇....................................2从米糠油中提取生物柴油产品......................................2从棕榈油脂肪酸精华中连续酯化生物柴油............................3玉米酒精生命周期能耗与温室气体排放..............................3从废弃物发酵中获得的生物制氢产品................................4橄榄果核的高温水蒸气气化以及工艺特点............................5【短讯】欧盟推进生物能源使用的政策进展..................................5生物柴油生产的不同催化..........................................6从二氧化碳中生产生物燃料的专利..................................6微藻生物燃料在美国通过飞行测试..................................6英国政府修改可再生交通燃料法规..................................7美国政府投资2500万美元用于生物质研究...........................7生物能源科技快讯【专栏】昀新“Bioliq”技术可降低植物制液体燃料的成本德国卡尔斯鲁厄技术研究所（KIT）的科学家开发了一种昀新的名为“Bioliq”的技术，这项技术可以从植物原料，例如木质材料或秸秆中生产出不同类型的液体燃料和化学品，可使其成本降低至0.56-1.04欧元/升。“Bioliq”技术中，首先需要在真空中高温分解，加热植物材料到500°C。这一过程可获得一种被称为“生物原油”的含有固体焦炭颗粒的粘稠油状液体。第二步对第一步产生的生物原油进行气化处理，气化过程将生物原油转化为由二氧化碳和氢气组成的合成气。将合成气净化后，就可以合成许多不同的化学物质和燃料，包括甲醇、氢气和成分各异的柴油。现在这一技术已经发展的非常成熟。在非洲，由煤和天然气制成的合成气生产液体燃料已经实现了商业化生产。Bioliq技术已经开始了其商业化应用的第一步。KIT与德国Lurgi过程工艺公司合作开始建设基于Bioliq技术的中试车间，将在2012年完成。技术实现中试后的下一个问题是如何将这一技术进行昀优化设计，使其在成本上可与化石能源竞争。NicolausDahmen领导的工作小组的科学家们用简单的经济学模型估算在Bioliq工厂的年产能大约为100万吨标准煤时的成本。这一规模是现在石油炼制工厂规模的十分之一，但与用石油和天然气炼制液体燃料的工厂规模相似。Dahmen和他的同事很快得出结论：在中心工厂中同时使用高温热解和气化技术不可行，因为远距离运输大量稻草和木材的费用太高。他们估计如果用卡车运输工厂所需要的原料，很快就会造成工厂周围交通阻塞。另一个可选择的工厂结构是：在大约50个分散的高温分解工厂中将原材料加工成生物原油，然后经过长距离运输到中心工厂中生产生物燃料。这种结构的优点是成本低，运输生物原油的成本比运输生物质的成本要低的多。以这种工厂结构进行成本估算后，每升生物燃料的成本大约是0.56-1.04欧元。这仍然高出传统方式生产汽油和柴油的成本，但是如果加上各种税费优惠政策，这一成本将会大大降低。苏郁洁程静编译自Henrichetal.“Costestimateforbiosynfuelproductionviabiosyncrudegasification.”JournalofBiofuelsBioproductsandBiorefining,2009;3(1):28DOI:10.1002/bbb.126.1生物能源科技快讯【前沿】种植能源植物柳枝稷的土壤碳汇种植柳枝稷作为生物能源作物的生命周期评价（LCAs）需要获得土壤有机碳变化和收获的碳产量数据以准确评估温室气体排放。柳枝稷的土壤有机碳变化是基于模式假设或是小规模实验研究的，但是这两种方法都没有考虑到空间的变化或是农业生态经济等方面。为了满足这种需要，M.A.Liebig的研究小组在美国中部和南部平原种植柳枝稷的区域（930km范围内），测量了土壤的有机碳变化和收获的碳产量。土壤有机碳变化是由收集种植柳枝稷的多层横断面的土壤样品来决定的，在种植五年后，柳枝稷就可成长为生物能源作物。在五年的研究中发现，收获的碳产量的平均值为每公顷2.5±0.7mg的碳。在选择的站点中，土壤有机碳在土壤深度为0-30cm（P =0.03）以及0-120cm（P = 0.07）时会显著增加，这种条件下，收获的碳产量每年每公顷的自然增长率分别为1.1mg和2.9mg的碳。土壤有机碳的变化随着不同的站点变化显著，这些变化在进行生命周期评价时需要考虑。生物能源作物的温室气体排放会根据时间和空间而变化。这种变化增加了能源生产对于农业的依赖性，这也强调了在主要的农业经济发展区域需要建立站点，进行长期的环境监控的重要性。程静编译自M.A.Liebig，M.R.Schmer,K.P.Vogel,andR.B.Mitchell.(2008).“SoilCarbonStoragebySwitchgrassGrownforBioenergy.”JournalofBioenergyResearch,1(3-4),pp.215-222.从米糠油中提取生物柴油产品LinLin等从米糠油（RBO）中通过酯交换反应成功提取了生物柴油。这个过程包括了三个步骤。首先，RBO的酸值在硫酸催化剂作用下，通过两步法预处理过程降低到了小于每克1mg氢氧化钾。其次，在第一步中准备好的产物通过碱性催化剂进行酯化反应。四种变量影响了其转化为甲酯的效率分别为甲醇与RBO的摩尔比率、催化剂数量、反应温度、反应时间。实验对甲醇的成分也进行了色谱分析。通过四个方面和三阶段测试参数的正交分析，得到了昀合适的酯交换反应条件，甲醇与RBO的摩尔比率为6：1，氢氧化钾的使用量为0.9%w/w，反应温度为60°C，反应时间为1hr。昀后，在第二步骤中获得的甲酯会经过精炼变为生物柴油。研究人员把RBO生物柴油的燃料特性与ASTMD6751-02和2生物能源科技快讯DINV51606生物柴油标准进行了对比发现，这种生物柴油的大部分燃料特性符合这两种标准。随后的发动机实验结果显示，与普通的柴油相比，这种生物柴油具有相似的动力输出，但消耗率会更高一些。排放测试显示，CO和PM有显著降低，但是NOX有一些增加。程静编译自LinLin，DongYing，SumpunChaitep,andVittayapadung.(2009).“Biodieselproductionfromcrudericebranoilandpropertiesasfuel.”JournalofAppliedEnergy,86(5),pp.681-688.从棕榈油脂肪酸精华中连续酯化生物柴油S．Chongkhong的研究小组发明了一种经济型的加工方法，使用连续搅拌釜式反应器（CSTR）从棕榈油脂肪酸精华（PFAD）中连续酯化生物柴油。在同样的条件下，连续生产与批量生产具有更高的产品纯度。通过实验发现，酯化加工的昀合适条件是在甲酯、PFAD与硫酸催化剂的摩尔比率为8.8：1：0.05，在75°C下滞留时间为60分钟。通过优化的酯化反应，PFAD中的游离脂肪酸（FFA）从93%wt减少到了小于1.5%wt。酯化的产品需要在10.24%wt的氢氧化钠的水溶液中进行中和反应，在80°C下进行20分钟反应，以减少残留的FFA和甘油酯。经过这种反应得到的脂肪酸甲酯（FAME），其成分和属性可以满足生物柴油燃料的标准要求。程静编译自S.Chongkhong,C.Tongurai.andP.Chetpattananondh.(2009).“Continuousesterificationforbiodieselproductionfrompalmfattyaciddistillateusingeconomicalprocess.”JournalofRenewableEnergy,34(4),pp.1059-1063.玉米酒精生命周期能耗与温室气体排放美国内布拉斯加林肯大学（UNL）的研究者在昀新的研究报告中指出，与汽油相比，玉米酒精可减少51%的温室气体排放。这个跨学科的研究小组是由UNL的Adam等组成的。他们评估了使用天然气进行生产的干法工艺酒精厂，而在美国，采用这项技术进行酒精生产的厂家占到了90%左右。研究量化了近期技术进展对玉米酒精生产过程的影响，包括了作物生产，生物精炼过程，以及副产品利用等。UNL大学的KenCassman主要负责这部分研究工作，他指出，“有些人认为玉米酒精只能作为能源生产的一小部分，与使用3生物能源科技快讯汽油相比，它对于减少温室气体排放的潜力很小。而通过实验得出，这些评论其实是不正确的。”Cassman还说，美国近期建立的新的高效能酒精加工厂占到了全部加工厂60%，到2009年底这一数字将变为75%。这些新型的生物精炼厂不但可以增加生产效能并且还可以通过技术进步来减少温室气体排放。许多工厂选择了靠近养牛场或牛奶加工基地等，这样可以有效地利用副产品酒糟作为牲畜饲料。例如，酒糟可以不用干燥以便于长途运输，烘干过程使用的能量占到了酒精加工厂总能耗的30%。程静编译自AdamJ.Liska,HaishunS.Yang,VirgilR.Bremer,TerryJ.Klopfenstein,DanielT.Walters,GalenE.Erickson,andKennethG.Cassman..(2008).“ImprovementsinLifeCycleEnergyEfficiencyandGreenhouseGasEmissionsofCorn-Ethanol.”JournalofIndustrialEcology,DOI:10.1111/j.1530-9290.2008.105.x.从废弃物发酵中获得的生物制氢产品厌氧发酵的一个主要缺点是获得厌氧发酵产氢微生物菌群的成本很高。在大规模的工化生产中使用废弃物作为培养材料时，可以在发酵系统中直接使用厌氧菌群。X.Gómez等从两种不同的厌氧培养基中获得了两种产氢菌群，并进行了实验。从废弃物污泥消化池获得的接种物与从实验室蒸馏锅处理屠宰场废弃物获得的接种物被用来测试产氢发酵系统。结果显示，接种物适应了屠宰场废弃物，并表现出很好的稳定性。但是由于这种原料有限的可用性，更多的研究关注了从市政废水处理厂获得的接种物。加工过程在混合和静态的条件下进行了评估。实验发现，低的有机负荷的应用可以更好的实施发酵系统，发生反应的生物质也可以减轻不稳定的表现。虽然这个发酵系统并不稳定，但是可以通过延缓加料过程和把pH值控制到5.0-5.5的范围内来复原反应过程。在温度冲击下，测试系统的复原能力可以充分阻断氢气生产。程静编译自X.Gómez,M.J.Cuetos,J.I.PrietoandA.Morán.(2009).“Bio-hydrogenproductionfromwastefermentation:Mixingandstaticconditions.”JournalofRenewableEnergy,34(4),pp.970-975.4生物能源科技快讯橄榄果核的高温水蒸