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存在的問題

通過調研，總結出了秸稈“五化”利用存在的問題，主要是：收儲運服務體系不完善、利用技術不夠先進、激勵扶持政策還有待完善等。“肥料化”、“飼料化”利用占比78.33%，雖然可以解決農作物剩余秸稈，但利用率低、投入產出比不高，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到100%，一方面要擴大“五化”利用，補上未“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“在能源低碳轉型方面，到2025年，非化石能源消費比重提高到20%左右，非化石能源發(fā)電量比重達到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化，并以二氧化碳的形式累積于大氣環(huán)境，從而產生溫室效應;而以玉米秸稈為原料生產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物而儲藏的能量。在這個過程中，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各界的廣泛認可和大力支持，不少專家學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?！　“l(fā)展纖維素乙醇有著優(yōu)化能源結構、改善生態(tài)環(huán)境、促進農業(yè)發(fā)展的重要作用，符合我國建設清潔低碳、安全高效現(xiàn)代能源體系的要求，是我國倡導綠色低碳發(fā)展，實現(xiàn)“2030年碳達峰、2060年碳中和”目標不可或缺的重要舉措之一。

目前，我國生物質能轉化研發(fā)的關鍵技術還有待突破，經濟性也有待進一步提高。據有關方面預計，隨著我國研發(fā)技術水平和裝備水平的不斷提高，纖維素乙醇將有望在2025年實現(xiàn)規(guī)?；a。玉米秸稈、麥稈等農林廢棄物的資源化利用，對促進我國能源結構的綠色轉型，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

玉米秸稈轉化為乙醇這個看似并不太復雜的加工過程，其實困難重重。原料預處理、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、技術和工程問題需要探索和解決。纖維素乙醇技術難以產業(yè)化生產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]。為了強化綠色低碳科技創(chuàng)新，助力我國“雙碳”目標實現(xiàn)，建議如下。

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

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

(2)開發(fā)低成本纖維素降解酶及酶解工藝：結合合成生物學技術的進展，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配配方，協(xié)同開發(fā)預處理與媒介工藝，最終進行工藝集成[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，合成生物學可為乙醇發(fā)酵菌株開發(fā)提供新的手段，設計全新代謝途徑，從而實現(xiàn)碳原子經濟，促進纖維素乙醇發(fā)酵工程的整體提升[5]。

4.2構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)，通過深入研究木質纖維素降解規(guī)律，建立基于生物大數(shù)據和人工智能的數(shù)字細胞設計技術，設計構建戊糖、己糖利用與乙醇、高級醇、脂肪酸、脂肪烴等能源化學品高效合成的途徑，重構物質與能量代謝調控網絡，促進碳流定向分配和快速轉化，使超過80%的碳流用于目標能源化學品的合成，構建出國際領先的、具有自主知識產權的木質纖維素整合生物煉制(consolidated biomass processing，CBP)系統(tǒng)，實現(xiàn)纖維素乙醇等萬噸級到十萬噸級的產業(yè)化示范，推進作為低碳交通燃料的應用[5]。

(2)運用合成生物學技術，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制備過程中關鍵酶的催化機理，理性設計與定向改造重要底盤生物的生理生化性質，進行代謝調控與遺傳改造，高效定向設計構建優(yōu)質生產纖維素乙醇的人工細胞、多細胞體系、生物與化學耦合系統(tǒng)[5]。

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

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