巴西正在加快建立可持續(xù)發(fā)展的生物乙醇、生物柴油和生物電力工業(yè),。
截至2007年6月,,巴西擁有的生物乙醇工廠己超過300座。
新一代技術(shù)將纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成燃料和化學(xué)品預(yù)計將在30年內(nèi)實現(xiàn),。
巴西已成為世界領(lǐng)先的生物乙醇和生物柴油生產(chǎn)國,,現(xiàn)生產(chǎn)的大多數(shù)集中在南部圣保羅地區(qū)。
巴西將組合生物乙醇-生物柴油煉制廠,,以生產(chǎn)高附加價值化學(xué)品,。
巴西汽車已試用70%石油基柴油和30%生物柴油的B30柴油燃料。生物柴油由75%大豆油和25%蓖麻油生產(chǎn),。
乙醇生產(chǎn)首屈一指
Santa Elisa公司在圣保羅西部200英里的Ribeir?o Prêto附近擁有世界最大的生物乙醇生產(chǎn)區(qū)中心,,該地區(qū)擁有圣保羅州128套生物乙醇工廠中的26座,生產(chǎn)巴西乙醇約70%,。Santa Elisa公司的生產(chǎn)工廠平均規(guī)模加工600萬噸/年甘蔗,。
Santa Elisa公司的工廠生產(chǎn)47.5萬噸/年糖類,并留下1噸的蔗皮(甘蔗渣),。Santa Elisa公司的工廠聯(lián)產(chǎn)糖類,、乙醇和電力,構(gòu)成生物能源工業(yè)的一體化體系,。該公司的工廠生產(chǎn)約6600萬加侖/年乙醇,。
2006年巴西乙醇產(chǎn)量為45億加侖,美國2007年可望生產(chǎn)60億加侖乙醇,。美國和巴西總計占世界生物乙醇生產(chǎn)量約70%,。但兩國生產(chǎn)方法略有不同。美國生物乙醇從谷物淀粉生產(chǎn),,涉及稍為較多的復(fù)雜過程,,需采用酶將淀粉轉(zhuǎn)化成葡萄糖,葡萄糖再去發(fā)酵,。采用較多的步驟意味著巴西的方法更為高效和低成本,。巴西的生產(chǎn)方法是將來自破碎機的甘蔗漿汁物流稀釋成20%的糖溶液,,泵送至大型發(fā)酵罐中。8小時后,,酵母將糖類發(fā)酵成6%~10%的乙醇溶液,。酵母除去,循環(huán)之,,用于使更多的糖類發(fā)酵,,或干燥之,用作動物飼料,。然后將乙醇進(jìn)行逐級蒸餾和脫水,,得到大于99%的純度,送至燃料分銷商,。
在美國,,汽油典型的調(diào)以10%乙醇(E10),有助于抑制煙霧,,大多數(shù)汽車發(fā)動機無需作任何改裝,。但汽油調(diào)以85%乙醇(E85)需使用“柔性燃料”汽車,這些轎車和卡車需設(shè)置調(diào)整火花塞和燃料噴射器定時的傳感器,,以便使發(fā)動機運行平穩(wěn),。
在巴西,“柔性燃料”汽車用乙醇可以采用不同比例調(diào)入汽油,,可高達(dá)25%乙醇(E25),。巴西另一種類型的燃料是水合生物乙醇,屬純的生物乙醇(E100),,含有少量水,。乙醇是吸水性物質(zhì),會從空氣中吸收水分,。在美國,,水分被認(rèn)為是一個問題,因為水分會導(dǎo)致燃料管線,、貯罐和汽車發(fā)動機腐蝕,。為此,生物乙醇在美國被單獨運送給當(dāng)?shù)氐姆咒N商,,然后再與汽油調(diào)合,,從而增加了成本。在巴西,,水合生物乙醇被精細(xì)操控??傮w上看,,巴西汽車有28%可采用這些生物乙醇方案中的一種行駛。生物乙醇現(xiàn)占巴西運輸燃料高達(dá)12.6%,而美國占3.5%,。
甘蔗加工后的甘蔗渣在巴西用于燃燒發(fā)電,。將來,酶工藝技術(shù)的發(fā)展可望將這種纖維素材料轉(zhuǎn)化為更多的乙醇,。剩余的爐灰撒在甘蔗田里作為化肥,。在美國,來自谷物加工生成乙醇的剩余生物質(zhì)稱為干餾粒料,,通常用作動物飼料,。將來,甘蔗渣和干餾粒料可望通過酶轉(zhuǎn)化成燃料或化學(xué)品,,或者經(jīng)氣化或熱解制取燃料,。
美國的生物乙醇工廠典型情況僅耗用電力,巴西Santa Elisa公司的乙醇工廠產(chǎn)生60MW電力,,約19MW用于工廠電力,,其余外供給當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)。
據(jù)預(yù)測,,到2025年世界可望使用生物乙醇替代汽油需求量的10%,。
2006年,巴西出口其生物乙醇約20%,,大多數(shù)出口到美國,。巴西采用現(xiàn)有技術(shù)僅可望供應(yīng)2025年世界乙醇需求目標(biāo)值的一半,即270億加侖,,而其他國家將供應(yīng)另外一半,。
巴西規(guī)劃將建設(shè)615座乙醇裝置,預(yù)計到2007年底約為400座,,需種植2200萬公頃甘蔗,,接近現(xiàn)作物種植面積的4倍。每一座新的生物乙醇煉制廠的建設(shè)和運營需投資1.4億美元,,但這項總的計劃將使巴西產(chǎn)生年出口效益310億美元,,解決530萬人就業(yè)問題。
加快發(fā)展生物柴油
巴西Biocapital公司在Charqueada擁有生物柴油工廠,,該工廠是許多生物柴油工廠中的第一批之一,,巴西將采用植物油和/或動物脂肪生產(chǎn)生物柴油。生物柴油生產(chǎn)采用反酯化工藝,,使三甘油酯的長脂肪酸鏈截短形成甲酯,,甲酯生成生物柴油。過程采用2%甲醇鈉(NaOCH3)為催化劑,,甲醇為溶劑,。反應(yīng)30分鐘后,,粗的生物柴油從甲醇中分離出來,副產(chǎn)物甘油(1,2,3-丙三醇)來自三甘油酯的丙基主鏈,,并得到其他剩余物,。生物柴油由減壓蒸餾提純,得到最終產(chǎn)品,。甘油副產(chǎn)物現(xiàn)已可生產(chǎn)丙二醇和環(huán)氧氯丙烷,。
Biocapital公司的工廠現(xiàn)生產(chǎn)生物柴油能力為6萬噸/年,到2008年初該公司將使產(chǎn)量提高到25.2萬噸/年(7600萬加侖),。該公司計劃成為一體化的生物燃料公司,,同時生產(chǎn)生物柴油和生物乙醇。
巴西較多地依賴于柴油,,柴油占巴西運輸燃料市場58%,。巴西現(xiàn)進(jìn)口其柴油用量約15%,但將很快改變這一狀況,,法規(guī)規(guī)定,,到2008年,巴西的柴油必須含有2%生物柴油,,這表明,,需要約2.1億加侖/年生物柴油,到2013年摻加量要求增大到5%,,即約需6.35億加侖/年生物柴油,。
相對比較,美國2006年生產(chǎn)生物柴油約2.5億加侖/年,。據(jù)美國貿(mào)易委員會預(yù)測,,到2015年美國生物柴油年生產(chǎn)量將增加到6.5億加侖/年。
巴西選用油類作物種籽生產(chǎn)生物柴油,,包括大豆,、棉籽、葵花籽,、油菜籽,、蓖麻籽、芝麻籽等,。這些種籽每年每公頃約可產(chǎn)油0.5噸,。巴西的目標(biāo)是在今后10年內(nèi)每公頃產(chǎn)油2噸,30年內(nèi)每公頃產(chǎn)油5噸,。
現(xiàn)在,,巴西96%的植物油來自大豆,約3%來自棕櫚油,,其余1%來自各種含油的種籽,。
據(jù)稱,,來自引進(jìn)的非洲棕櫚和巴西本土棕櫚的果實其含油量比大豆高出12倍,。這些棕櫚已在東南亞,、非洲和巴西北方地區(qū)廣泛種植,從棕櫚生產(chǎn)的油的數(shù)量僅次于大豆油而居第二位,。使用棕櫚油生產(chǎn)生物柴油也面臨一些技術(shù)挑戰(zhàn),,如棕櫚樹需種植約5年才能結(jié)果。20年后棕櫚樹大量產(chǎn)油才能達(dá)到頂峰,。由純棕櫚油生產(chǎn)的生物柴油,,油的熔點高,這種生物柴油在世界上許多地方不能使用,。