生物燃料是指通過(guò)生物資源生產(chǎn)的適用于汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)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(chǎng)上以燃料乙醇和生物柴油最為常見(jiàn),。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(kāi)發(fā)日益受到許多國(guó)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(jìn)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(jī)翼涂料等用量激增。英國(guó)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(shí)制得約有2倍量的正丁醇未發(fā)現(xiàn)可利用價(jià)值,，丙酮、丁醇工業(yè)曾衰退停頓,，當(dāng)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(jì)五六十年代,，由于來(lái)自石油化工的競(jìng)爭(zhēng),，丙酮、丁醇發(fā)酵工業(yè)走向衰退,。但是70年代的石油危機(jī),，促使人們重新認(rèn)識(shí)到丙酮、丁醇發(fā)酵工業(yè)的重要性,。
2 優(yōu)勢(shì)
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(shì)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(shì)
(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(lái)將淀粉分解成糖類，再經(jīng)過(guò)復(fù)雜的生物化學(xué)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(jià)廉,，來(lái)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(duì)有限石油資源的消耗和依賴,。
2.2 生物丁醇的性能優(yōu)勢(shì)
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(jiàn)表1和表2。
表1 甲醇,、乙醇,、丁醇、汽油,、柴油幾項(xiàng)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(duì)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(shì)：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(duì)水的寬容度大,，對(duì)潮濕和低水蒸氣壓力有更好的適應(yīng)能力；③丁醇可在現(xiàn)有燃料供應(yīng)和分銷系統(tǒng)中使用,，而乙醇則需要通過(guò)鐵路,、船舶或貨車運(yùn)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(wú)需對(duì)車輛進(jìn)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(jì)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(huì)減少溫室氣體的排放,。與乙醇一樣,，燃燒時(shí)不產(chǎn)生SOx或NOx，這些對(duì)環(huán)境有利,；⑧丁醇作燃料會(huì)降低國(guó)內(nèi)對(duì)燃油進(jìn)口的依賴性,，體現(xiàn)燃料的多元性，有利于緩解國(guó)家之間因石油引發(fā)的關(guān)系緊張問(wèn)題,。
