甜高粱将是生物质能源的主力军

时间:2010-05-22 00:09:56  来源:中国新能源网   作者:黎大爵  点击:

    最近发布的可再生能源发展“十一五”规划显示,以甜高梁茎秆、木薯等非粮原料生产燃料乙醇的技术已具备商业化发展的条件。规划还表示要加强能源作物生产组织体系的建设,合理组织好能源作物的选育、种植、栽培的规划工作,形成完善的能源作物种植、抚育管理和收购储存的产业化服务体系。因此,本文作者黎大爵教授通过对甜高梁选育和栽培成果等方面的介绍,为我们呈现了能源作物甜高梁解决能源问题的光辉前景。

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    甜高粱原是一种热带作物,但由于它的种质资源十分丰富,品种繁多,生育期自3-7个月不等,因此在热带、亚热带、温带地区均可栽培。我国是一个盛产高粱的国家,1993 年,我国粒用高粱栽培面积达282.8万公顷,总产量达703.4万吨,占全世界的10.73%。我国甘蔗的单位面积的产量与世界持平,甜菜的单位面积产量只有世界平均产量的54%,而粒用高粱的单位面积产量却为世界平均单产的285%。甜高粱的生物学特性与粒用高粱类似,实践也表明,我国非常适合于甜高粱的栽培。第四届世界能源协会国际座谈会会议中指出:甜高粱作为大规模的能源作物具备有利的特性,其前途很有希望。 字串5

用甜高粱生产酒精具有以下优点: 字串6

1. 产量高 字串8

    甜高粱的生长快、产量高,在生物量能源系统中,甜高粱是第一位的竞争者,在北京,甜高粱品种‘雷伊’,从 7 月 20日至 26日间,平均每天长高12 cm,其生长速度之快,实在令人赞叹!无愧于“高能作物”的光荣称号。阿根廷农业——工业实验站的试验表明,甜高粱碳水化合物的产量为玉米的二倍。据美国农业部的资料,用甜高粱生产酒精的其产量为500 加仑/英亩(单季),分别为玉米的234%、粒用高粱的400%、小麦的633%、黑麦的926%、燕麦877%、大麦的602%、水稻的286%、白马铃薯的167%、甜马铃薯的263%、甜菜的121%。因甜高粱的种子和茎秆均可用以生产酒精,是一种非常理想的作物。美国的实验结果表明,每公顷甜高粱可产酒精6106升,而被称为太阳能最有效的转化器的甘蔗,每公顷仅产酒精 4680 升,比甘蔗高30%。印度用甘蔗和甜高粱生产99.5%无水酒精,甜高粱的单位面积产量为5700-6500 升/公顷/年,比甘蔗的4000-4500升/公顷/年高30%左右。南斯拉夫联邦共和国的实验也表明,在水浇地每公顷可产8,000升酒精。中国科学院植物研究所植物园的试验也表明,甜高粱品种 ‘M81-E’、‘雷伊’、’凯勒’ 和 ‘泰斯’ 的酒精产量分别为每公顷5607、5981、6131和6159升。日人新川清星作过以下试验:若将以下作物每公顷、每天所合成的碳水化合物都转化为酒精的话,甜高粱为48升,而玉米、小麦和粒用高粱则分别为 15,3和 9 升。

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    同甘蔗比较,用甜高粱生产酒精有许多优点:在热带地区,甜高粱一年可收获2-3次,而甘蔗只有一次;甘蔗用茎秆繁殖,亩用500—800公斤的蔗茎,且不易机械化种植,而甜高粱用种子繁殖,每亩0.5 公斤种子即足,一台播种机一天可播种数百亩;甜高粱耐旱、耐涝、耐盐碱,它对水分的需要量仅为甘蔗的1/3,玉米的1/2。对肥料的需求只有甘蔗的35-40%。
    美国能源部在1979年制订的酒精产量计划中,拟逐步用甜高粱取代玉米生产酒精,因为甜高粱每英亩可产600加仑酒精,而玉米只能生产237加仑。在一些特殊的缺水、土壤贫瘠地区(巴西北部,非洲的一些地区和中国等等)用于生产酒精,甜高粱甚至是一种比甘蔗更有希望的作物(“撒哈拉生物酒精的前景和发展机会”的研究摘要,世界银行)。

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2.甜高粱是减排的优良作物 字串9

    开发甜高粱酒精燃料的另一个好处是降低了空气中二氧化碳的含量。近来大气中的二氧化碳的浓度已从工业革命前的280 ppm上升到2000年的416 ppm;20世纪80年代后平均增长率为0.4%,专家指出,如果温室气体在大气中增长速度保持在目前态势,那么至2100年温度将上升1.5—4.5C,全球海平面将可上升一米左右。世界上有些城市和岛屿,有可能招来灭顶之灾。巴西发展甘蔗,它每年吸收石化燃料所排放CO2 的20%,仅COPERSUCAR公司2001/02年度用甘蔗生产230万吨酒精,通过加工酒精和蔗渣,避免了270万吨碳/年的排放,甜高粱作为一种能源作物,其含硫量低 (S<0.01%),种植一公顷甜高粱,每年可吸收45吨的CO2。种一公顷甜高粱可生产11 吨油当量的净能而没有任何CO2 散发到大气中。

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3.甜高粱秆渣是造纸的好原料 字串4

    19世纪,造纸的主要原料为作物的秸秆,20世纪,造纸的主要原料为木头,21世纪,秸秆和甜高粱纤维将被用作造纸的主要原料。甜高粱纤维素结构具有很高的密度和产生同质片状物,非常适于高质量的纸张,特别适于作为造纸工业的原材料。甜高粱茎秆中含有 18-24%的纤维。甜高粱纤维素的产量每亩约900公斤。含有50%水分的纤维 (其热值为7 531千焦/千克) 可用作锅炉的燃料,每千克秆渣可生产2.4千克蒸气,只要燃烧一半的秆渣即可完成加工自身的任务而无须别的能源,另一半秆渣还可用以造纸。每产一吨酒精的甜高粱秆渣便可产5吨的纸浆 ,而玉米、木薯在这方面却无法与甘蔗和甜高粱相比。

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4.有助于产业结构的调整 字串7

    2005年我国总人口为130,628万人,占世界人口已达64.77亿的20.1 %,。而我们的耕地面积只占全世界耕地面积的7%,人均耕地占有面积只有世界平均水平的1/3。从1997年到2003年的7年间,我国耕地从19.5亿亩锐减到18.5亿亩,而这一时期我国人口却年平均增加1000万人。2001年我国玉米播种面积3.64亿亩,总产量11408.8万吨,其中68%用作饲料。设甜高粱以亩产6,000 kg鲜饲料和250 kg籽粒计算,可生产甜高粱秸秆粉1,870 kg(其热值为玉米的107%,马铃薯干粉的138%),这1870 kg就是我国2005年玉米平均单产352 kg的5.3倍,小麦平均单产285 kg的6.6倍!用0.5亿亩地种甜高粱生产甜高粱秸秆粉配合饲料,其产量比3.65亿亩玉米所产的饲料还多。甜高粱每亩还可收获150-500公斤籽粒,它本身就是粮食作物。因甜高粱是用其秸秆中的糖生产酒精,只要合理安排,不存在与粮争地问题。这样我们就能从根本上缓解了我国能源、粮食、环保问题。我国养殖业的结构极不合理甚至畸形,突出表现是食粮畜、禽比例过大。2002年我国猪肉的产量为4326.6万吨,占猪、牛、羊肉总产5191.9万吨的 83.3%,远远高于世界平均值的56.4%,更高于美国的 41.7%、巴西的21.8%、印度的14.2%和澳大利亚的12.8%。猪的饲料以粮食、蔬菜为主,饲料中的纤维素不得过高,而牛、羊则以吃草为主,牛、羊肉的成本较低且饲料利用效率较高,牛是两个胃的反刍动物,饲喂甜高粱秸秆粉更为合适。2005年12月,国际市场活猪的价格为11366元/吨,而菜牛的为20446元/吨,菜牛的价格比活猪高80%。这一年我国出口猪肉25万吨,出口平均价每公斤为1.6212美元,出口牛肉1.91万吨,出口价平均为每公斤2.1722美元,牛肉价格比猪肉高34%。猪食粮食价钱反而比牛肉低,不合算,因此,调整我国养殖业结构,大力推广甜高粱,发展牛、羊、兔、鹅、驼鸟等草食和节粮型家畜、家禽以提高我国肉类的总产,对于减少粮食压力并提供更多的肉食具有重大的意义。

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