能源甘蔗_生产燃料酒精的最佳原料

1、甘蔗2004年第11卷第2期专题讨论30文章编号:10052927X(2004)0220030203(,):,它需用的土地比其他作物的少,其甘蔗产量一般为thm2年-1,最高达280thm-2年-1,故其发酵糖量高达20.25-29.70thm-2年-1,可产酒精9.06-10.87t(11323-13587L)hm-2年-1,高的可达12.08t(15097L)hm-2年-1。蔗农乐意种植能源甘蔗,酒精厂愿意收购能源甘蔗。关键词:能源甘蔗;产量;燃料酒精;土地利用率;光能利用率中图分类号:S566.1;S126文献标识码:A国家把开发再生能源列入了“十五”发展计划纲要1。所以,2001年,我

2、国启动了“十五酒精能源计划”,并要求在汽车运输行业中推广使用燃料酒精。国家有关部门也制订并颁布了变性燃料乙醇、车用乙醇汽油等标准2,燃料酒精已成了一种可以再生的、能替代石油等不可再生的矿物能源的清洁能源。酒精的生产原料十分广泛,既可用稻米、小麦、玉米、大麦、红苕、木薯、高粱等淀粉类作物生产,也可用甘蔗、甜菜、甜高粱等糖类作物生产。黑龙江省率先在我国实施燃料酒精项目;随后,广东省投巨资(7亿元)启动了年产50万t燃料乙醇的项目,广东遂溪特级酒精酿造有限公司开始实施15万亩(1万hm2)能源甘蔗示范基地项目;福建糖业股份有限公司与福建农林大学甘蔗综合研究所合作实施万亩能源甘蔗示范基地项目;2003

3、年底,广西科委也启动了能源甘蔗研究项目。虽然生产酒精的原料特别多,酒精产率高的原料也不少,但这些原料中,哪一种作酒精原料最佳?国内外的科研部门经过20多年的探索,最后从众多酒精原料作物中筛选出了生物产量和酒精产量都高、占用土地少、工厂愿意收、农民愿意种的最佳酒精原料作物能源甘蔗。1能源甘蔗对自然资源的利用率较其他作物高1.1能源甘蔗的光能利用率高太阳能是人类最先寻找和利用的再生能源。作物是利用太阳能的高手,它能把太阳能转变为化学能,贮藏在形成的有机化合物中。甘蔗是作物中对太阳能利用率最高的作物之一。因为甘蔗的CO2补偿点一般在5×10-6(质量分数)以下,仅为水稻的16分之一;光呼吸

4、极低,不到水稻的50分之一;其净光合强度高,一般为34.44-86.40mgdm-2h-1,平均达52mgh-1,比C3作物的5-20mgdm-2h-1高3-10倍;其光饱和点高,超过1000003Lux,是水稻(40000Lux)的两倍半,小麦(20000-30000Lux)的3-5倍。而甘蔗在自然光dm收稿日期:2004203227作者简介:谭显平(1956-),高级工程师。研究方向:甘蔗遗传与育种。-2专题讨论甘蔗2004年第11卷第2期31照下往往不会出现光饱和现象,因而甘蔗能充分利用夏季的强烈阳光;甘蔗的光补偿点低,一般为577-1841Lux,比C3作物小麦、水稻等的700-200

5、0Lux低3,因而甘蔗能利用较弱的阳光。所以甘蔗的光能利用率远较C3作物高,达2%-3%,而能源甘蔗的光能利用率更高,达6%以上3,4,是C3作物的5-10倍。2.2能源甘蔗占用的土地少2能源甘蔗的生物产量、可发酵糖量和酒精产量高2.1能源甘蔗的生物产量特别高甘蔗是C4作物,其光饱和点高,CO2补偿点低,净光合效率高,故其生物产量高。能源甘蔗是甘蔗中的最优秀者,其光合强度、光合效率、光合产量、干物质产量等各项生理指标都较其他作物甚至糖蔗和水果型甘蔗高。在水肥充足的条件下,能源甘蔗的单产一般都在150-180t-2-1-2-1hm年,高的超过200thm年。20世纪70年代,L60-1426个月

6、单产391t6-25,美国育成的L79-1002的生物产量超过220thm-2年-1,26.9个月的H69-hm9103甘蔗产量达508thm-2。20世纪70年代,我国育成的甘蔗品种的蔗茎产量创下了世界之最:18个月的海蔗4号株高768cm(最高910cm),茎径3.33cm(最大4.50cm),有效茎80745株hm-2,蔗茎产量高达425.22thm-2,年(12个月)产量283.48thm-2;17个月的粤蔗7号株高714cm(最高804cm),茎径4.29cm(最大5.70cm),有效茎63405株-2-2-27。如此高的经济产量,是hm,蔗茎产量415.95thm,年(12个月)产

7、量293.62thm其他任何一种酒精原料作物都无法相比的。2.2能源甘蔗的可发酵糖量高甘蔗特别是糖蔗,其糖分含量都较其他作物(甜菜除外)高,一般都在13%以上,高的超过16%。糖蔗主要用于生产结晶糖。蔗茎中能结晶的糖只有蔗糖,蔗茎中的果糖、葡萄糖等都不能结晶,也就不能用于生产结晶糖。糖蔗的产量一般为75-90thm-2年-1,故其单位面积上的可发酵糖只有9.75-14.85thm-2。而能源甘蔗的糖分含量虽然与糖蔗的差不多,但由于能源甘蔗主要用于生产燃料酒精,其蔗茎中的蔗糖、果糖和葡萄糖都可通过发酵转化成酒精;而能源甘蔗的蔗茎产量远高于糖蔗,故其单位面积土地上的可发酵糖产量不仅远远高于其他酒精

8、原料作物,而且也远高于糖蔗和水果型甘蔗。能源甘蔗的糖分与糖蔗的相当,一般为13%-16%,加上果糖和葡萄糖等还原糖0.5%-1.5%,其可发酵糖为13.5%-16.5%。能源甘蔗的单产一般为150-180thm-2年-1,则公顷年发酵糖量高达20.25-29.70t,是糖蔗的两倍多。由此可见,能源甘蔗是最佳的燃料酒精原料作物。2.3能源甘蔗的酒精产量高由于能源甘蔗的糖分含量与糖蔗的相当,蔗茎产量又特别高,故其可发酵糖量超过糖蔗1甘蔗2004年第11卷第2期专题讨论32倍以上。这些可发酵糖,通过酒精生产工艺,都可转化成酒精。所以,能源甘蔗的酒精产量远较糖蔗的高。印度和美国20世纪80年代实施印美

9、协作计划后育成的能源甘蔗品种的公顷酒精产量高达12000L以上6。广州甘蔗糖业研究所的研究表明,蔗糖分14.78%的蔗茎8.28t可产酒精500kg(625L)8,公顷可产酒精7.50t(9375L)。若是能源甘蔗,其酒精产量则可大幅度提高,达9058kg(11323L)-10870kg(13587L)hm-2,高的可达L)-2hm。如此高的酒精产量,。33.1150-180元t-1之间,糖蔗单产一般75-90thm-2,甘蔗产值为11250-16200元hm-2。能源甘蔗的产量比糖蔗高1倍以上,为150-180t-2-2-2hm;蔗价与糖蔗相当,其产值为22500-32400元hm。若单产超

10、过200thm,则其产值最高可达36000元hm-2以上。即使能源甘蔗的价格比糖蔗低30元t-1,其产值仍比糖蔗高6750-16200元hm-2。获得高效益是蔗农所追求的目标,能源甘蔗能使蔗农实现这一目标。所以,能源甘蔗对蔗农更有吸引力,蔗农都乐意种植。3.2酒精厂更愿收购能源甘蔗用能源甘蔗生产燃料酒精,13.89-16.23t蔗茎就能生产1t酒精。按目前国内糖厂原料蔗价计算,1t酒精的原料成本为2084-2921元。这一原料成本比稻米低408-2479元t-1,比小麦低1768-2679元t-1,比玉米低966-1654元t-1,比甜菜低416-829元t-1。若蔗价比糖厂的原料蔗价低30元

11、t-1,则1t酒精的原料成本只有1667-1948元,比用糖蔗的低416.7-486.9元,比用稻米的低1113-1783元,比用小麦的低1543-2381元,比用玉米的低1383-2141元,比用甜菜的低832-1316元。而且能源甘蔗作酒精原料时,其蔗渣可作酒精生产中加热、浓缩蔗汁等所需能源的燃料,能提供酒精生产中所需的热能和部分电能9。这些都可使酒精的加工成本大大降低。若将剩余的一半蔗渣用于生产蔗渣碎粒板、中密度纤维板,造纸,提取木糖醇、低聚木糖醇等,则可为酒精厂创造更大的利润。参考文献1李松,杨荣仲,谭裕模,等.我国发展能源甘蔗研究生产的现实意义J.广西蔗糖,2003(3):44-45.3苏广达,叶振都,吴伯,等:甘蔗栽培生物学M.北京:轻工业出版社,1983.171-229.4莫家让,周承圣.甘蔗栽培育种的生理基础M.福州:福建科学技术出版社,1984.81-92.7邓绍同