生物燃料是指通過生物資源生產(chǎn)的適用于汽油或柴油發(fā)動機的燃料，包括燃料乙醇、生物柴油,、生物丁醇、生物氣體,、生物甲醇,、生物二甲醚等，目前市場上以燃料乙醇和生物柴油最為常見,。生物丁醇與乙醇相似,，可以和汽油混合，但卻具有許多優(yōu)于乙醇之處,，因此,，生物丁醇的研究開發(fā)日益受到許多國家的重視。

1 生產(chǎn)概述

工業(yè)上生產(chǎn)丁醇的方法有3種：①羰基合成法,。丙烯與CO,、H2在加壓加溫及催化劑存在下羰基合成正、異丁醛,，加氫后分餾得正丁醇,，這是工業(yè)上生產(chǎn)丁醇的主要方法。②發(fā)酵法。以淀粉等為原料,，接人丙酮-丁醇菌種,，進行丙酮丁醇(ABE)發(fā)酵，發(fā)酵液精餾后得產(chǎn)品正丁醇,。③醇醛縮合法,。乙醛經(jīng)縮合成丁醇醛，脫水生成丁烯醛,，再經(jīng)加氫后得正丁醇,。

發(fā)酵法生產(chǎn)丙酮和丁醇工業(yè)始于1913年。第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后,，丙酮用于制造炸藥和航空機翼涂料等用量激增,。英國首先改造酒精廠為丙酮丁醇工廠，繼而又在世界各地建立分廠,，以玉米為原料大規(guī)模生產(chǎn)丙酮,、丁醇。戰(zhàn)后由于與丙酮同時制得約有2倍量的正丁醇未發(fā)現(xiàn)可利用價值,，丙酮、丁醇工業(yè)曾衰退停頓,，當發(fā)現(xiàn)正丁醇是制造醋酸丁酯作為硝酸纖維素之最佳溶劑后,，此工業(yè)又獲得新生。20世紀五六十年代,，由于來自石油化工的競爭,，丙酮、丁醇發(fā)酵工業(yè)走向衰退,。但是70年代的石油危機,，促使人們重新認識到丙酮、丁醇發(fā)酵工業(yè)的重要性,。

2 優(yōu)勢

發(fā)酵法生產(chǎn)的生物丁醇可作為生物燃料替代汽油等石化能源,，其優(yōu)勢體現(xiàn)在生產(chǎn)方法和產(chǎn)品性能兩方面。

2.1 發(fā)酵方法上的優(yōu)勢

(1)化工合成法以石油為原料,，投資大,，技術(shù)設(shè)備要求高；而微生物發(fā)酵法一般以淀粉質(zhì),、紙漿廢液,、糖蜜和野生植物等為原料，利用丙酮丁醇菌所分泌的酶來將淀粉分解成糖類,，再經(jīng)過復雜的生物化學變化,，生成丙酮、丁醇和乙醇等產(chǎn)物，其工藝設(shè)備與酒精生產(chǎn)相似,，原料價廉,，來源廣泛，設(shè)備投資較??；

(2)發(fā)酵法生產(chǎn)條件溫和，一般常溫操作,，不需貴重金屬催化劑,；

(3)選擇性好、安全性高,、副產(chǎn)物少,，易于分離純化；

(4)降低了對有限石油資源的消耗和依賴,。

2.2 生物丁醇的性能優(yōu)勢

作為生物燃料,，丁醇與其同系物及其他燃料物化和燃燒特性的比較見表1和表2。

表1 甲醇,、乙醇,、丁醇、汽油,、柴油幾項基本物化特性的比較

注：1psi=6.895kPa,。 表2 正丁醇與甲醇、乙醇,、正丙醇的著火和燃燒特性對比

從表2數(shù)據(jù)可以看出,，丁醇具有較生物乙醇優(yōu)越的特性，可以作為汽油的替代品用于生物燃料,。

丁醇與乙醇相比具有以下優(yōu)勢：①能量含量高,，與乙醇相比可多走30%的路程；②丁醇的揮發(fā)性是乙醇的1/6倍,，汽油的1/13.5,，與汽油混合對水的寬容度大，對潮濕和低水蒸氣壓力有更好的適應能力,；③丁醇可在現(xiàn)有燃料供應和分銷系統(tǒng)中使用,，而乙醇則需要通過鐵路、船舶或貨車運輸,；④與其他生物燃料相比,，腐蝕性較小，比乙醇,、汽油安全,；⑤與現(xiàn)有的生物燃料相比，生物丁醇與汽油的混合比更高，無需對車輛進行改造,，就可以使用幾乎100%濃度的丁醇,，而且混合燃料的經(jīng)濟性更高；⑥與乙醇相比,，能提高車輛的燃油效率和行駛里程,；⑦發(fā)酵法生產(chǎn)的生物燃料丁醇會減少溫室氣體的排放。與乙醇一樣,，燃燒時不產(chǎn)生SOx或NOx,，這些對環(huán)境有利；⑧丁醇作燃料會降低國內(nèi)對燃油進口的依賴性,，體現(xiàn)燃料的多元性,，有利于緩解國家之間因石油引發(fā)的關(guān)系緊張問題。