觸手可及的廢紙變?nèi)加?/h1>
2010-09-14 07:05:04
資源再生 2010年4期
觸手可及的廢紙變?nèi)加?/p>
Waste Paper into Fuel is Near Us
在汽車界里沒有比“新能源”更重要的詞了，在能源和環(huán)保問題的壓力下，只有清潔能源的轉(zhuǎn)換才能使汽車業(yè)得到繼續(xù)發(fā)展。也許有一天你會發(fā)現(xiàn)，自己往汽車油箱里加入的，不再是汽油而是辦公室里的廢紙——當(dāng)然，你的汽車照樣可以奔跑如飛。
這種現(xiàn)象，距離成為現(xiàn)實(shí)已不再遙遠(yuǎn)了。
今年1月底，來自丹麥的全球最大工業(yè)酶制劑提供商——諾維信公司，將這種以辦公廢紙為原料的生物燃料汽車開到了華盛頓街頭。
事實(shí)上，在生物技術(shù)領(lǐng)域，生物燃料并不是一個(gè)新詞匯。早在上世紀(jì)70年代，幾乎與石油危機(jī)同時(shí)，人們就已經(jīng)開始用玉米、大豆、甘蔗等高淀粉和高糖含量的食物生產(chǎn)燃料乙醇。不過，這種被業(yè)界稱為“第一代生物燃料”的技術(shù)自誕生以來，就因與人爭糧爭地而飽受爭議，科研人員也從很早就開始著手研究如何從廢紙、秸稈等這些大量遭到廢棄的材料上獲取“第二代生物燃料”。但有一個(gè)難題一直困擾著科研人員。
玉米、大豆等之所以可以由食物變身為燃料乙醇，少不了一種神奇的物質(zhì)——酶。酶是一種帶有活性的蛋白質(zhì)（也有少數(shù)為RNA），可以在特定條件下起到生物催化劑的作用，高效率地催化各種生物化學(xué)反應(yīng)。正像初中生物課本所講述的那樣，當(dāng)我們細(xì)細(xì)咀嚼米飯時(shí)，會覺得有甜味，那是因?yàn)樵诳谇环置诘耐僖旱矸勖缸饔孟拢罪堉械牡矸坜D(zhuǎn)化成了帶有甜味的麥芽糖。生物燃料工業(yè)應(yīng)用的正是這種原理。人們利用工業(yè)化的酶制劑，高效率地將玉米、大豆等所含的淀粉轉(zhuǎn)化為糖（主要是葡萄糖）。而從糖到酒精（即乙醇）的過程，其應(yīng)用原理則與千百年來人們的釀酒原理并無二致——通過利用酵母發(fā)酵等，將糖分解成為酒精和水。燃料乙醇工業(yè)只不過比釀酒工業(yè)多了一個(gè)蒸餾脫水的過程。
但這種原理應(yīng)用，卻無法在秸稈、廢紙等生物廢棄物上得到復(fù)制。原因在于，與玉米、大豆等主要由淀粉組成不同，秸稈、廢紙等主要是由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成的。
在淀粉中，葡萄糖分子是以一種被稱為“α1-4”的模式結(jié)合和排列的。通俗來講，這是一種簡單的線性排列，葡萄糖分子像一群聽話的小學(xué)生，整整齊齊地以同一個(gè)姿勢排成了長長的一串。因此，工業(yè)酶制劑可以很輕易地將各個(gè)葡萄糖分子之間結(jié)合的化學(xué)鍵打斷，從而將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖。
而在纖維素中，葡萄糖分子則是以一種被稱為“β1-4”的模式結(jié)合和排列。在這種模式下，葡萄糖分子們雖然也排成了一串，但它們都成了調(diào)皮搗蛋鬼，以各種姿態(tài)相互結(jié)合和“串聯(lián)”，形成了錯(cuò)綜復(fù)雜的結(jié)合狀態(tài)。
更讓科研人員撓頭的是半纖維素和木質(zhì)素。半纖維素像是膠水，把不同的纖維素束緊緊地黏合在了一起，而纖維素和半纖維素又同時(shí)被木質(zhì)素編織的一張細(xì)密而緊實(shí)的網(wǎng)牢牢拴住——木質(zhì)素是植物具有硬度的基礎(chǔ)，如果植物中沒有木質(zhì)素，將都變得和棉花一樣，軟綿綿而沒有固定的形狀。
在這種狀態(tài)下，酶制劑會被木質(zhì)素和半纖維素?fù)踉谕忸^，而即使酶制劑突破了木質(zhì)素等的“封鎖”，葡萄糖分子組成的“β1-4”矩陣也會讓酶制劑摸不著頭腦，很難切斷葡萄糖分子之間的結(jié)合化學(xué)鍵。因此，盡管富含纖維素的廢棄物俯拾皆是，但幾十年來卻很少有人將其轉(zhuǎn)變成為綠色的生物燃料。當(dāng)然，在實(shí)驗(yàn)室里，科研人員也曾將秸稈轉(zhuǎn)化為工業(yè)乙醇，但昂貴的物料和復(fù)雜的流程讓人望而生畏。但現(xiàn)在，正如華盛頓車展上展示的生物燃料車所預(yù)示的那樣，今后，不管是木質(zhì)素，還是“β1-4”葡萄糖分子矩陣，都不再是難以克服的難題。
2月16日，距離華盛頓車展結(jié)束不足一個(gè)月，諾維信正式宣布，推出酶制劑產(chǎn)品 Cellic CTec2，成為全球首款可以實(shí)現(xiàn)纖維素乙醇商業(yè)化量產(chǎn)的工業(yè)酶制劑。
諾維信方面稱，應(yīng)用該酶制劑，每生產(chǎn)1加侖（1加侖≈3.79 升）纖維素乙醇所需酶的成本僅為50美分，從而將纖維素乙醇的生產(chǎn)成本降至2美元/加侖，與目前國際市場的汽油價(jià)格持平——這意味著，纖維素生物質(zhì)能源成為了極具競爭力的汽油替代品。
“酶制劑再也不是生物燃料的障礙，而成為了生物燃料產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要工具?！敝Z維信相關(guān)人士說，“我們相信加速先進(jìn)生物燃料的商業(yè)化，將有效幫助各國應(yīng)對緊迫的能源和環(huán)境挑戰(zhàn)?！?按照諾維信的測算，用秸稈、廢紙等制成的第二代生物燃料，能夠通過代替汽油或柴油，從而有效減少交通行業(yè)二氧化碳排放，減排率達(dá)到90%。僅在中國，隨著新品CTec2的推出，預(yù)計(jì)到2020年，纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)有望實(shí)現(xiàn)每年替代3 100萬噸汽油，使中國的石油進(jìn)口量降低10%，同時(shí)，還將幫助中國每年減少二氧化碳排放約9 000萬噸，并創(chuàng)造600萬個(gè)就業(yè)崗位。
不過，像所有新生的行業(yè)一樣，雖然在技術(shù)上獲得重大突破，但其市場如何仍需時(shí)間檢驗(yàn)。政府的扶持政策是這一新生行業(yè)目前最迫切的仰望。諾維信內(nèi)部曾做過一個(gè)測算，如果要在中國啟動生物燃料市場，需要在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)900億元人民幣的投資，以支持生物乙醇工廠的建設(shè)。
此外，建立這個(gè)產(chǎn)業(yè)，還涉及1 100萬農(nóng)民的習(xí)慣的改變，以及在全國范圍內(nèi)建立約2 500個(gè)代理點(diǎn)以收集和存儲生物質(zhì)，而這，如果沒有政府的大力支持，投資者的信心將很難保證。
book=58,ebook=2
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玉米、大豆等之所以可以由食物變身為燃料乙醇，少不了一種神奇的物質(zhì)——酶。酶是一種帶有活性的蛋白質(zhì)（也有少數(shù)為RNA），可以在特定條件下起到生物催化劑的作用，高效率地催化各種生物化學(xué)反應(yīng)。正像初中生物課本所講述的那樣，當(dāng)我們細(xì)細(xì)咀嚼米飯時(shí)，會覺得有甜味，那是因?yàn)樵诳谇环置诘耐僖旱矸勖缸饔孟拢罪堉械牡矸坜D(zhuǎn)化成了帶有甜味的麥芽糖。生物燃料工業(yè)應(yīng)用的正是這種原理。人們利用工業(yè)化的酶制劑，高效率地將玉米、大豆等所含的淀粉轉(zhuǎn)化為糖（主要是葡萄糖）。而從糖到酒精（即乙醇）的過程，其應(yīng)用原理則與千百年來人們的釀酒原理并無二致——通過利用酵母發(fā)酵等，將糖分解成為酒精和水。燃料乙醇工業(yè)只不過比釀酒工業(yè)多了一個(gè)蒸餾脫水的過程。
但這種原理應(yīng)用，卻無法在秸稈、廢紙等生物廢棄物上得到復(fù)制。原因在于，與玉米、大豆等主要由淀粉組成不同，秸稈、廢紙等主要是由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成的。
在淀粉中，葡萄糖分子是以一種被稱為“α1-4”的模式結(jié)合和排列的。通俗來講，這是一種簡單的線性排列，葡萄糖分子像一群聽話的小學(xué)生，整整齊齊地以同一個(gè)姿勢排成了長長的一串。因此，工業(yè)酶制劑可以很輕易地將各個(gè)葡萄糖分子之間結(jié)合的化學(xué)鍵打斷，從而將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖。
而在纖維素中，葡萄糖分子則是以一種被稱為“β1-4”的模式結(jié)合和排列。在這種模式下，葡萄糖分子們雖然也排成了一串，但它們都成了調(diào)皮搗蛋鬼，以各種姿態(tài)相互結(jié)合和“串聯(lián)”，形成了錯(cuò)綜復(fù)雜的結(jié)合狀態(tài)。
更讓科研人員撓頭的是半纖維素和木質(zhì)素。半纖維素像是膠水，把不同的纖維素束緊緊地黏合在了一起，而纖維素和半纖維素又同時(shí)被木質(zhì)素編織的一張細(xì)密而緊實(shí)的網(wǎng)牢牢拴住——木質(zhì)素是植物具有硬度的基礎(chǔ)，如果植物中沒有木質(zhì)素，將都變得和棉花一樣，軟綿綿而沒有固定的形狀。
在這種狀態(tài)下，酶制劑會被木質(zhì)素和半纖維素?fù)踉谕忸^，而即使酶制劑突破了木質(zhì)素等的“封鎖”，葡萄糖分子組成的“β1-4”矩陣也會讓酶制劑摸不著頭腦，很難切斷葡萄糖分子之間的結(jié)合化學(xué)鍵。因此，盡管富含纖維素的廢棄物俯拾皆是，但幾十年來卻很少有人將其轉(zhuǎn)變成為綠色的生物燃料。當(dāng)然，在實(shí)驗(yàn)室里，科研人員也曾將秸稈轉(zhuǎn)化為工業(yè)乙醇，但昂貴的物料和復(fù)雜的流程讓人望而生畏。但現(xiàn)在，正如華盛頓車展上展示的生物燃料車所預(yù)示的那樣，今后，不管是木質(zhì)素，還是“β1-4”葡萄糖分子矩陣，都不再是難以克服的難題。
2月16日，距離華盛頓車展結(jié)束不足一個(gè)月，諾維信正式宣布，推出酶制劑產(chǎn)品 Cellic CTec2，成為全球首款可以實(shí)現(xiàn)纖維素乙醇商業(yè)化量產(chǎn)的工業(yè)酶制劑。
諾維信方面稱，應(yīng)用該酶制劑，每生產(chǎn)1加侖（1加侖≈3.79 升）纖維素乙醇所需酶的成本僅為50美分，從而將纖維素乙醇的生產(chǎn)成本降至2美元/加侖，與目前國際市場的汽油價(jià)格持平——這意味著，纖維素生物質(zhì)能源成為了極具競爭力的汽油替代品。
“酶制劑再也不是生物燃料的障礙，而成為了生物燃料產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要工具?！敝Z維信相關(guān)人士說，“我們相信加速先進(jìn)生物燃料的商業(yè)化，將有效幫助各國應(yīng)對緊迫的能源和環(huán)境挑戰(zhàn)?！?按照諾維信的測算，用秸稈、廢紙等制成的第二代生物燃料，能夠通過代替汽油或柴油，從而有效減少交通行業(yè)二氧化碳排放，減排率達(dá)到90%。僅在中國，隨著新品CTec2的推出，預(yù)計(jì)到2020年，纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)有望實(shí)現(xiàn)每年替代3 100萬噸汽油，使中國的石油進(jìn)口量降低10%，同時(shí)，還將幫助中國每年減少二氧化碳排放約9 000萬噸，并創(chuàng)造600萬個(gè)就業(yè)崗位。
不過，像所有新生的行業(yè)一樣，雖然在技術(shù)上獲得重大突破，但其市場如何仍需時(shí)間檢驗(yàn)。政府的扶持政策是這一新生行業(yè)目前最迫切的仰望。諾維信內(nèi)部曾做過一個(gè)測算，如果要在中國啟動生物燃料市場，需要在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)900億元人民幣的投資，以支持生物乙醇工廠的建設(shè)。
此外，建立這個(gè)產(chǎn)業(yè)，還涉及1 100萬農(nóng)民的習(xí)慣的改變，以及在全國范圍內(nèi)建立約2 500個(gè)代理點(diǎn)以收集和存儲生物質(zhì)，而這，如果沒有政府的大力支持，投資者的信心將很難保證。
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