——自2007年1月1日起施行的《成品油市場管理辦法》和《原油市場管理辦法》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管理范疇,,實行統(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?位于比利時布魯塞爾的歐洲生物質(zhì)工業(yè)協(xié)會將生物質(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,,讓人們覺得相對于傳統(tǒng)的不可再生的煤,、石油以及天然氣等礦物能源而言無疑是非常綠色的產(chǎn)品,。世界各國目前都在大力推進生物質(zhì)燃料的應(yīng)用與技術(shù)研究。以美國為例,,據(jù)催化劑集團資源公司(CGR)分析,,在美國,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,,它價格低廉,是一種可再生能源,。
世界最大的乙醇生產(chǎn)國是美國,。美國總統(tǒng)布什今年1月在國情咨文中提出,美國政府將鼓勵生物燃料發(fā)展,,計劃在2017年前將生物燃料生產(chǎn)量提高為當(dāng)前產(chǎn)量的5倍,。美國主要是利用玉米生產(chǎn)乙醇。世界第二大乙醇生產(chǎn)國和最大出口國是古巴,,主要是利用國內(nèi)主要農(nóng)作物甘蔗生產(chǎn)乙醇,。英國《獨立報》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。然而對照美國《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)生無毒或性小的物質(zhì)”,、“最大限度地利用資源”這幾項原則要求,卻無法避免利用與產(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是一項沉重的環(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)場還需使用汽油驅(qū)動農(nóng)業(yè)器械運作,,這些舉動實質(zhì)上都涉及消耗化石燃料。根據(jù)世界自然保護聯(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,。《獨立報》說,一份研究報告表明,,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,。美國政府計劃在2012年以前生物燃料的使用量達到75億加侖,谷物原料的消耗量大約為6800萬噸,,但這相當(dāng)于加拿大,、巴西或印度尼西亞各國谷物的總產(chǎn)量。在中國這樣一個尚未完全解決人民溫飽的發(fā)展中國家而言,,這個問題更是直接:到2005年底,,全中國農(nóng)村沒有解決溫飽的貧困人口還有2365萬人。
纖維素乙醇似乎是可以解決這個矛盾的一個方向,。纖維素乙醇來源于農(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。現(xiàn)在該技術(shù)已經(jīng)逐步成為研究熱點,,如,,美國喬治亞技術(shù)研究院正著眼于實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)上的精致潤滑油,動力燃料及動植物的精制,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,。同時也是呋喃,、順酐、糠酸等重要的有機原料,,在石油煉制,、造紙工業(yè)等部門有著廣泛的用途??啡┳鳛榛ぴ嫌糜谏a(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。
除中國以外,,全球運行中的糠醛生產(chǎn)能力約為24萬噸/年,,其中美國為7.3萬噸/年,西歐8萬噸/年,,其他國家8萬噸/年,。中國的糠醛總生產(chǎn)能力超過20萬噸/年,,產(chǎn)量約10余萬噸。中國糠醛工業(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,、鹽及糠醛等有機物的廢水量約20~25噸,,蒸餾殘渣0.1~0.2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,,會造成酸雨,,對環(huán)境的污染非常嚴(yán)重。
中國吉林省是中國最重要的糠醛產(chǎn)地,,調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,,中國吉林省糠醛企業(yè)年排放廢水約120萬噸,產(chǎn)廢渣約60萬噸,,對人們的生活環(huán)境造成了極大的污染,。有消息報道,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)量不達標(biāo)的企業(yè)必須被關(guān)閉,。
國際上,,由于糠醛法的高污染、高消耗性,,已經(jīng)被逐漸淘汰,。如美國Penn公司,從2000年開始采用購得的BDO生產(chǎn)THF替代糠醛法,。國外因該法消耗高,,污染嚴(yán)重,已經(jīng)逐漸被淘汰,。但是該設(shè)備被中國中石油前郭煉油廠技術(shù)引進,,并計劃于近期投產(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,。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)項目,,對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,再進入中和罐內(nèi)使用石灰石,、石灰乳中和pH值,,之后進入雙效蒸發(fā)系統(tǒng)蒸出大部分污染物,從雙效蒸發(fā)出來的水再經(jīng)過冷卻后,,進入三級生化處理(AOBAF),,然后進入反滲透裝置。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,。項目產(chǎn)生的各種污染物經(jīng)處理后能達到國家有關(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,。