美國(guó)《化學(xué)技術(shù)與生物技術(shù)(Chemical Technology & Biotechnology)》雜志于2011年4月22日發(fā)布評(píng)論認(rèn)為,,將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為纖維素乙醇是生物質(zhì)生產(chǎn)高辛烷值、環(huán)境友好的運(yùn)輸燃料最有效的應(yīng)用 ,。
從自然效率來(lái)看,,生物質(zhì)原料在美國(guó)和全球各地產(chǎn)量豐富,它含大量氧(約占40%以上),。為了最有效地利用這種生物量,,必須使整個(gè)原料轉(zhuǎn)化,包括氧,。纖維素乙醇是替代的運(yùn)輸燃料,,它保留了原料中絕大部分的氧。
基于光合成的基礎(chǔ)知識(shí)和熱力學(xué)簡(jiǎn)單法則,,生物質(zhì)原料現(xiàn)成可用,,并高含氧,它屬于木質(zhì)纖維材料,。對(duì)于從這種原料生產(chǎn)液體燃料或化工原料,,制勝戰(zhàn)略是生產(chǎn)的產(chǎn)品要能最高產(chǎn)率地使用整個(gè)原料,業(yè)已證明最有效和有廣泛用途的是生產(chǎn)乙醇,。
乙醇與生物質(zhì)中氧的配伍性和對(duì)碳較低的需求,,從而使與替代方案,如生產(chǎn)丁醇或烴類相比,,生產(chǎn)乙醇可以有較高的產(chǎn)率和較高的產(chǎn)熱量(BTU/供入的每t生物質(zhì)),。乙醇的理論產(chǎn)率為51%,正丁醇和異丁醇的理論產(chǎn)率為41%,,C 8辛烷烴類的理論產(chǎn)率為29.7%,。
轉(zhuǎn)化途徑:大部分的研發(fā)都集中在生物化學(xué)途徑或熱化學(xué)途徑,均可從生物質(zhì)生產(chǎn)乙醇,。生物化學(xué)途徑使用酶,,使經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化成糖類,,糖類然后再發(fā)酵成乙醇。熱化學(xué)途徑系將生物質(zhì)原料氣化以制取合成氣,,合成氣然后利用化學(xué)催化的化學(xué)反應(yīng)被轉(zhuǎn)化成乙醇,。
從二種轉(zhuǎn)化途徑的缺陷來(lái)看:
生物化學(xué)途徑受限于昂貴的預(yù)處理需求;不能使木質(zhì)素發(fā)酵(生物質(zhì)含有20%~25%木質(zhì)素),;纖維素轉(zhuǎn)化為葡萄糖具有生物學(xué)復(fù)雜性,;原料靈活性受限制。
熱化學(xué)途徑受限于催化劑的選擇性,;通過(guò)組合放熱反應(yīng)會(huì)造成熱力學(xué)低效率,,并且需采用特定的H2 :CO比例;需采用高壓(> 1000磅/平方英寸),,增大了設(shè)備的復(fù)雜性和資本費(fèi)用,;對(duì)雜質(zhì)具有敏感性。
一種新途徑也已脫颕而出,。Coskata公司的轉(zhuǎn)化途徑,,由氣化、合成氣發(fā)酵和分離組成,,因?yàn)樗性响`活性而具吸引力,;它能夠使用所有的原料;它產(chǎn)生溫室氣體少,;能選擇性地生產(chǎn)乙醇,;操作費(fèi)用低;投資費(fèi)用低,。
排放和發(fā)動(dòng)機(jī)的效率:許多研究和報(bào)告業(yè)已表明,,使用乙醇,可減少有害排放,,如一氧化碳,、揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)和硫氧化物,。乙醇的高辛烷值使之可使用較高的壓縮比,,尤其是專門使用乙醇的汽車。高的蒸發(fā)熱產(chǎn)生進(jìn)料的冷卻效果,,特別是在直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)中,,這又可允許使用更高的壓縮比。這種效應(yīng)因燃料數(shù)量增多而可提升,,釆用較多的燃料數(shù)量可補(bǔ)償乙醇較低的能量含量,。即使當(dāng)汽車未被優(yōu)化而發(fā)揮利用乙醇屬性的某些優(yōu)勢(shì),相對(duì)于汽油而言,,使用高的乙醇混合燃料,,乙醇較高的辛烷值和更快的火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤墒鼓芰啃剩ㄊ褂萌剂厦緽TU能量的行駛英里數(shù))提高,。平均而言,2010年車型的汽車,,使用E85,,能量效率可提高2%。不同的制造商之間有很大的差異,,例如通用汽車公司的產(chǎn)品,,能量效率平均可提高3.19%。(生物谷Bioon.com)