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存在的問題

通過調(diào)研，總結(jié)出了秸稈“五化”利用存在的問題，主要是：收儲(chǔ)運(yùn)服務(wù)體系不完善、利用技術(shù)不夠先進(jìn)、激勵(lì)扶持政策還有待完善等。“肥料化”、“飼料化”利用占比78.33%，雖然可以解決農(nóng)作物剩余秸稈，但利用率低、投入產(chǎn)出比不高，屬于低值化利用。而相對屬于高值化利用的能源化及原料化利用還處于比較低的水平。秸稈全域禁燒后綜合利用率要達(dá)到100%，一方面要擴(kuò)大“五化”利用，補(bǔ)上未“五化”利用的秸稈缺口238萬t，另一方面要高值化利用，尤其是能源化及原料化利用方面要加大力度。

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發(fā)展以玉米秸稈為原料的生物質(zhì)能勢在必行

2022年1月29日，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》中明確了“在能源低碳轉(zhuǎn)型方面，到2025年，非化石能源消費(fèi)比重提高到20%左右，非化石能源發(fā)電量比重達(dá)到39%左右”;“按照不與糧爭地、不與人爭糧的原則，提升燃料乙醇綜合效益，大力發(fā)展纖維素燃料乙醇、生物柴油、生物航空煤油等非糧生物燃料。”

汽油和柴油等化石燃料是把原來固定的碳通過燃燒使其流動(dòng)化，并以二氧化碳的形式累積于大氣環(huán)境，從而產(chǎn)生溫室效應(yīng);而以玉米秸稈為原料生產(chǎn)燃料乙醇是由植物的光合作用固定于地球上的太陽能，并把太陽能變成有機(jī)物而儲(chǔ)藏的能量。在這個(gè)過程中，相對于化石燃料，燃料乙醇可以顯著減少溫室氣體排放，改善大氣環(huán)境[2]。

近年來，纖維素燃料乙醇憑借其“清潔能源”和“綠色能源”的屬性也已得到社會(huì)各界的廣泛認(rèn)可和大力支持，不少專家學(xué)者提出通過燃料乙醇替代煤炭、石油和天然氣等燃料，不僅可以減少對傳統(tǒng)化石能源的依賴，還可以減少顆粒物質(zhì)排放、溫室氣體排放以及對水體和土壤的污染等，纖維素乙醇是具有發(fā)展?jié)摿Φ幕剂咸娲茉?。以玉米秸稈為原料的纖維素燃料乙醇，具有可再生性、低污染性和減少溫室氣體排放等優(yōu)點(diǎn)?！　“l(fā)展纖維素乙醇有著優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、改善生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要作用，符合我國建設(shè)清潔低碳、安全高效現(xiàn)代能源體系的要求，是我國倡導(dǎo)綠色低碳發(fā)展，實(shí)現(xiàn)“2030年碳達(dá)峰、2060年碳中和”目標(biāo)不可或缺的重要舉措之一。

目前，我國生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)還有待突破，經(jīng)濟(jì)性也有待進(jìn)一步提高。據(jù)有關(guān)方面預(yù)計(jì)，隨著我國研發(fā)技術(shù)水平和裝備水平的不斷提高，纖維素乙醇將有望在2025年實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。玉米秸稈、麥稈等農(nóng)林廢棄物的資源化利用，對促進(jìn)我國能源結(jié)構(gòu)的綠色轉(zhuǎn)型，防止環(huán)境污染和碳減排將具有重要的意義。

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發(fā)展建議

玉米秸稈轉(zhuǎn)化為乙醇這個(gè)看似并不太復(fù)雜的加工過程，其實(shí)困難重重。原料預(yù)處理、纖維素和半纖維素水解糖化、戊糖與己糖發(fā)酵、蒸餾脫水等環(huán)節(jié)都有一系列科學(xué)、技術(shù)和工程問題需要探索和解決。纖維素乙醇技術(shù)難以產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的主要原因在于原材料、能耗及環(huán)境成本居高不下，難以與第一代燃料乙醇競爭[3~5]。為了強(qiáng)化綠色低碳科技創(chuàng)新，助力我國“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，建議如下。

4.1要統(tǒng)籌解決高效預(yù)處理工藝、低成本纖維素酶生產(chǎn)以及戊糖高效利用乙醇菌種等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸問題，完善和優(yōu)化過程技術(shù)

(1)解決生物質(zhì)抗降解屏障解聚：可通過基因調(diào)控的手段改造能源作物、獲得木質(zhì)素含量較低或木質(zhì)素易解構(gòu)、糖含量高的生物能源生產(chǎn)原料;建立多種預(yù)處理方法，使得木質(zhì)素改性或者脫除，以便于后期木質(zhì)纖維素材料轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵糖[5]。

(2)開發(fā)低成本纖維素降解酶及酶解工藝：結(jié)合合成生物學(xué)技術(shù)的進(jìn)展，充分挖掘酶制劑的高效性與專一性，創(chuàng)建與處理工藝相匹配的酶制劑復(fù)配配方，協(xié)同開發(fā)預(yù)處理與媒介工藝，最終進(jìn)行工藝集成[5]。

(3)通過增加新的代謝通路提升發(fā)酵效率：菌株的選育和發(fā)酵工藝的優(yōu)化是研究重點(diǎn)，合成生物學(xué)可為乙醇發(fā)酵菌株開發(fā)提供新的手段，設(shè)計(jì)全新代謝途徑，從而實(shí)現(xiàn)碳原子經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)纖維素乙醇發(fā)酵工程的整體提升[5]。

4.2構(gòu)建纖維素燃料乙醇整合生物煉制系統(tǒng)，全面降低工藝成本、酶成本、能耗和環(huán)境成本

(1)重點(diǎn)從高效利用纖維素的微生物底盤出發(fā)，通過深入研究木質(zhì)纖維素降解規(guī)律，建立基于生物大數(shù)據(jù)和人工智能的數(shù)字細(xì)胞設(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)計(jì)構(gòu)建戊糖、己糖利用與乙醇、高級醇、脂肪酸、脂肪烴等能源化學(xué)品高效合成的途徑，重構(gòu)物質(zhì)與能量代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)碳流定向分配和快速轉(zhuǎn)化，使超過80%的碳流用于目標(biāo)能源化學(xué)品的合成，構(gòu)建出國際領(lǐng)先的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的木質(zhì)纖維素整合生物煉制(consolidated biomass processing，CBP)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)纖維素乙醇等萬噸級到十萬噸級的產(chǎn)業(yè)化示范，推進(jìn)作為低碳交通燃料的應(yīng)用[5]。

(2)運(yùn)用合成生物學(xué)技術(shù)，在代謝工程、基因組工程等層面，繼續(xù)深入研究纖維素乙醇生產(chǎn)制備過程中關(guān)鍵酶的催化機(jī)理，理性設(shè)計(jì)與定向改造重要底盤生物的生理生化性質(zhì)，進(jìn)行代謝調(diào)控與遺傳改造，高效定向設(shè)計(jì)構(gòu)建優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)纖維素乙醇的人工細(xì)胞、多細(xì)胞體系、生物與化學(xué)耦合系統(tǒng)[5]。

(3)結(jié)合過程工程技術(shù)，在生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)、生物反應(yīng)過程放大與系統(tǒng)控制等層面上，研究纖維素乙醇相關(guān)的生物發(fā)酵工藝優(yōu)化、智能發(fā)酵控制、發(fā)酵產(chǎn)品分離純化等，實(shí)現(xiàn)纖維素乙醇的高效低成本生產(chǎn)，從而在與石化能源的競爭中取得優(yōu)勢[5]。

石家莊宏勝達(dá)新能源有限公司，遵循可持續(xù)化發(fā)展要求，專注生物質(zhì)能源的研究，現(xiàn)主要生產(chǎn)大力士生物質(zhì)燃燒機(jī)、布袋除塵器、旋風(fēng)除塵器等生物質(zhì)能源設(shè)備;如果您的生物質(zhì)燃燒機(jī)使用中遇到任何問題，歡迎您來電咨詢。