——自2007年1月1日起施行的《成品油市場(chǎng)管理辦法》和《原油市場(chǎng)管理辦法》明確規(guī)定:乙醇汽油,、生物柴油等替代燃料將納入成品油市場(chǎng)管理范疇,,實(shí)行統(tǒng)籌管理,。這說明生物質(zhì)燃料將正式可以替代傳統(tǒng)煤、石油以及天然氣等礦物燃料成為我們的常規(guī)使用燃料。
生物燃料是生物質(zhì)化學(xué)產(chǎn)品的一類,那么何為生物質(zhì)化學(xué)產(chǎn)品呢,?位于比利時(shí)布魯塞爾的歐洲生物質(zhì)工業(yè)協(xié)會(huì)將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化工藝分成4大類:直接燃燒、熱化學(xué)轉(zhuǎn)化工藝(包括熱解和氣化),、生物化學(xué)工藝(包括厭氧消化和發(fā)酵)以及物理化學(xué)加工(生產(chǎn)生物柴油的路線),。由這些工藝生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品,我們可以稱之為生物質(zhì)化學(xué)產(chǎn)品,。
生物質(zhì)燃料并不完全是綠色
生物質(zhì)燃料是我們最常接觸到的生物質(zhì)化學(xué)產(chǎn)品之一,。其由可再生農(nóng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化成的產(chǎn)品特點(diǎn),讓人們覺得相對(duì)于傳統(tǒng)的不可再生的煤,、石油以及天然氣等礦物能源而言無(wú)疑是非常綠色的產(chǎn)品,。世界各國(guó)目前都在大力推進(jìn)生物質(zhì)燃料的應(yīng)用與技術(shù)研究。以美國(guó)為例,,據(jù)催化劑集團(tuán)資源公司(CGR)分析,,在美國(guó),利用生物質(zhì)制取的化學(xué)品已占化學(xué)品總銷售額的5%,預(yù)計(jì)到2010年,,這一比例將提高到10%~20%,。
以生物質(zhì)燃料乙醇為例,乙醇可以通過玉米,、大麥、小麥,、甘蔗和甜菜等普通農(nóng)作物發(fā)酵獲得,,它價(jià)格低廉,是一種可再生能源,。
世界最大的乙醇生產(chǎn)國(guó)是美國(guó),。美國(guó)總統(tǒng)布什今年1月在國(guó)情咨文中提出,美國(guó)政府將鼓勵(lì)生物燃料發(fā)展,,計(jì)劃在2017年前將生物燃料生產(chǎn)量提高為當(dāng)前產(chǎn)量的5倍,。美國(guó)主要是利用玉米生產(chǎn)乙醇。世界第二大乙醇生產(chǎn)國(guó)和最大出口國(guó)是古巴,,主要是利用國(guó)內(nèi)主要農(nóng)作物甘蔗生產(chǎn)乙醇,。英國(guó)《獨(dú)立報(bào)》5日說,巴西40%的汽油消耗如今已被乙醇取代,。
燃燒清潔,、原材料可再生使生物乙醇燃料成為綠色化學(xué)產(chǎn)品的代表之一。然而對(duì)照美國(guó)《科學(xué)》雜志提出的綠色化學(xué)12條原則,,生物乙醇燃料雖然可以滿足“最大限度地使用或產(chǎn)生無(wú)毒或性小的物質(zhì)”,、“最大限度地利用資源”這幾項(xiàng)原則要求,卻無(wú)法避免利用與產(chǎn)生污染環(huán)境的物質(zhì),,其產(chǎn)生的環(huán)境影響通過量的累積可能也會(huì)是一項(xiàng)沉重的環(huán)境負(fù)擔(dān),。比如,種植玉米等原材料需使用化肥和殺蟲劑,,農(nóng)場(chǎng)還需使用汽油驅(qū)動(dòng)農(nóng)業(yè)器械運(yùn)作,,這些舉動(dòng)實(shí)質(zhì)上都涉及消耗化石燃料。根據(jù)世界自然保護(hù)聯(lián)盟給出的數(shù)據(jù),,種植玉米所能提供的燃料能量低于玉米種植過程中消耗的能量,。《獨(dú)立報(bào)》說,,一份研究報(bào)告表明,,生產(chǎn)玉米的能耗比它自身能提供的能量高30%。
生產(chǎn)1噸燃料乙醇需要3.3噸玉米,,完全用糧食玉米作為生產(chǎn)生物質(zhì)化學(xué)產(chǎn)品的原材料還面臨著倫理道德的質(zhì)疑,。美國(guó)政府計(jì)劃在2012年以前生物燃料的使用量達(dá)到75億加侖,谷物原料的消耗量大約為6800萬(wàn)噸,但這相當(dāng)于加拿大,、巴西或印度尼西亞各國(guó)谷物的總產(chǎn)量,。在中國(guó)這樣一個(gè)尚未完全解決人民溫飽的發(fā)展中國(guó)家而言,這個(gè)問題更是直接:到2005年底,,全中國(guó)農(nóng)村沒有解決溫飽的貧困人口還有2365萬(wàn)人,。
纖維素乙醇似乎是可以解決這個(gè)矛盾的一個(gè)方向。纖維素乙醇來(lái)源于農(nóng)作物秸稈及其他植物纖維,,原料中的木質(zhì)素可以燃燒,,為纖維素乙醇設(shè)施提供動(dòng)力。纖維質(zhì)乙醇生產(chǎn)的燃料和能源,,與汽油相比,,可減少溫室氣體排放90%;與石油類燃料相比,,生物燃料產(chǎn)生的二氧化碳一般減少50%以上?,F(xiàn)在該技術(shù)已經(jīng)逐步成為研究熱點(diǎn),如,,美國(guó)喬治亞技術(shù)研究院正著眼于實(shí)施纖維素乙醇生物煉油廠,。該院化學(xué)與生物分子工程學(xué)校的研究人員正在開發(fā)三種環(huán)境友好的溶劑和分離體系:氣體擴(kuò)張液體、超臨界流體和近臨界水,,以便以乙醇為原料生產(chǎn)特種化學(xué)品,、醫(yī)藥中間體和香料。受到殼牌公司資助的Volkswagen和加拿大的logen公司目前也在研究生產(chǎn)纖維質(zhì)乙醇的技術(shù),。Logen在加拿大現(xiàn)操作著世界上僅有的一套示范規(guī)模的纖維質(zhì)乙醇裝置,。
生物質(zhì)化學(xué)產(chǎn)品帶來(lái)的環(huán)境污染同樣嚴(yán)重
與生物質(zhì)燃料乙醇的廣為人知有所不同的是,生產(chǎn)我們?nèi)粘4┲褂玫娜R卡面料的中間產(chǎn)品THF也可以由玉米芯,、甘蔗渣等先水解成糠醛再脫羰基生成呋喃,,加氫制得。
糠醛又名呋喃甲醛,,糠醛能溶解很多有機(jī)溶劑,,主要用于糠醇的生產(chǎn)。作為選擇性溶劑,,應(yīng)用在石油工業(yè)上的精致潤(rùn)滑油,,動(dòng)力燃料及動(dòng)植物的精制,提煉油脂和溶解硝酸纖維素等,。以它為原料可再加工成樹脂,,合成纖維,合成橡膠,,合成香料,,西藥,,農(nóng)藥等。同時(shí)也是呋喃,、順酐,、糠酸等重要的有機(jī)原料,在石油煉制,、造紙工業(yè)等部門有著廣泛的用途,。糠醛作為化工原料用于生產(chǎn)糠醇,、四氫糠醇和四氫呋喃等呋喃族衍生物,,用于生產(chǎn)糠醛苯酚樹脂、糠醛丙酮樹脂和廣泛用于鑄造業(yè)的呋喃樹脂,。用作生產(chǎn)農(nóng)作物的殺蟲劑,防銹劑,,醫(yī)藥,,農(nóng)藥和獸藥;在合成樹脂生產(chǎn)中可以用來(lái)生產(chǎn)呋喃樹脂,、糠醛樹脂,、糠醇樹脂等;在助劑方面,,可合成橡膠硫化促進(jìn)劑,、橡膠及塑料的防老劑、防腐劑等,。此外,,糠醛在食品、香料,、染料,、造紙等工業(yè)中均有著廣泛的用途。
除中國(guó)以外,,全球運(yùn)行中的糠醛生產(chǎn)能力約為24萬(wàn)噸/年,,其中美國(guó)為7.3萬(wàn)噸/年,西歐8萬(wàn)噸/年,,其他國(guó)家8萬(wàn)噸/年,。中國(guó)的糠醛總生產(chǎn)能力超過20萬(wàn)噸/年,產(chǎn)量約10余萬(wàn)噸,。中國(guó)糠醛工業(yè)在世界上占有舉足輕重的地位,。
以玉米芯為主要原料的糠醛生產(chǎn)技術(shù),雖然利用玉米等農(nóng)業(yè)廢料作為主要原料,,避免了與人類口糧的爭(zhēng)奪,,似乎是環(huán)境友好型的產(chǎn)品技術(shù)。但其恰恰也是屬于重污染產(chǎn)業(yè),每生產(chǎn)1噸糠醛就產(chǎn)生含酸,、鹽及糠醛等有機(jī)物的廢水量約20~25噸,,蒸餾殘?jiān)?.1~0.2噸,含甲醇,、丙酮等廢氣和廢液0.5~0.8噸,,燒渣產(chǎn)生大量的含硫煙氣排空,會(huì)造成酸雨,,對(duì)環(huán)境的污染非常嚴(yán)重,。
中國(guó)吉林省是中國(guó)最重要的糠醛產(chǎn)地,調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,,中國(guó)吉林省糠醛企業(yè)年排放廢水約120萬(wàn)噸,,產(chǎn)廢渣約60萬(wàn)噸,對(duì)人們的生活環(huán)境造成了極大的污染,。有消息報(bào)道,,吉林省全省65家糠醛企業(yè)中只有一家大型的糠醛企業(yè)獲得了排污許可證,其他的(多數(shù)規(guī)模都很小,,年產(chǎn)量低于3000噸)都屬于違法排污,。為此,吉林省環(huán)保局明確指出到2007年10月末,,這些糠醛企業(yè)在擁有排污許可證的前提下年產(chǎn)量必須達(dá)到5000噸才能繼續(xù)生產(chǎn),,未獲得排污許可證或者年產(chǎn)量不達(dá)標(biāo)的企業(yè)必須被關(guān)閉。
國(guó)際上,,由于糠醛法的高污染,、高消耗性,已經(jīng)被逐漸淘汰,。如美國(guó)Penn公司,,從2000年開始采用購(gòu)得的BDO生產(chǎn)THF替代糠醛法。國(guó)外因該法消耗高,,污染嚴(yán)重,,已經(jīng)逐漸被淘汰。但是該設(shè)備被中國(guó)中石油前郭煉油廠技術(shù)引進(jìn),,并計(jì)劃于近期投產(chǎn),。
目前吉林省內(nèi)也開始大力發(fā)展消除糠醛生產(chǎn)環(huán)境污染技術(shù),并已有了初步的成功經(jīng)驗(yàn),。正在籌建中的松原市恒遠(yuǎn)石油鉆采工程技術(shù)服務(wù)有限公司年產(chǎn)3000噸糠醛建設(shè)項(xiàng)目,,對(duì)污染物排放情況采取了環(huán)保治理措施。企業(yè)生產(chǎn)廢水采用雙效蒸發(fā)方式處理,,污水匯集后先流入調(diào)節(jié)池,,在調(diào)節(jié)池中調(diào)節(jié)水量,,再進(jìn)入中和罐內(nèi)使用石灰石、石灰乳中和pH值,,之后進(jìn)入雙效蒸發(fā)系統(tǒng)蒸出大部分污染物,,從雙效蒸發(fā)出來(lái)的水再經(jīng)過冷卻后,進(jìn)入三級(jí)生化處理(AOBAF),,然后進(jìn)入反滲透裝置,。處理后的水用于鍋爐用水,殘液作融雪劑,。全廠廢水零排放,。對(duì)其它污染物,如固體廢物糠醛渣干燥后作鍋爐燃料,;精餾塔底排放的泥渣送至鍋爐房燃燒,。鍋爐廢氣采用高效脫硫除塵器處理后由40米高煙囪排入大氣中。項(xiàng)目產(chǎn)生的各種污染物經(jīng)處理后能達(dá)到國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求,。
總之,,為了讓綠色變得更純,認(rèn)真運(yùn)行環(huán)境污染減除設(shè)備,,減少環(huán)境污染;加速發(fā)展利用廢棄農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)轉(zhuǎn)化技術(shù)將是解決生物質(zhì)化學(xué)產(chǎn)品的綠色矛盾的最基本的方法,。