据估算，中国汽车行业每年消耗的汽油总量大约为6000万吨，如果采用类似E10的标准，未来几年内大约需要500万～1000万吨燃料乙醇。目前中国只有5个省和27个城市供应加了乙醇的汽油，采用的是E10标准，燃料乙醇的年消耗量只有100多万吨，看似发展空间很大。但岳国君和曲音波都承认，中国的粮食乙醇产业面临诸多难以克服的障碍，实际上已无多少潜力可挖。燃料乙醇行业必须走非粮的道路，开发第二代生物质能。

　　第二代生物质能

　　自然界中年生成量最高的有机碳分子是什么？答案不是淀粉，而是纤维素。虽然两者都是葡萄糖分子链接而成的长链，但纤维素的糖链更长，糖与糖之间的化学键更牢固，因此也就更适合被用来作为植物的结构分子。

　　“纤维素很像钢筋，负责支撑植物的身体。钢筋外面通常会包着一层起保护作用的水泥，这个角色在植物里是由半纤维素和木质素来承担的。”曲音波教授解释说，“问题在于，纤维素的这种功能决定了它一定很难被降解，这是多年进化出来的必然结果。”

　　所谓第二代生物质能，主要指纤维素的分解和利用。纤维素和半纤维素占全世界植物总量的一半以上，草、碎木片和农业废弃物(比如棉花和玉米的秸秆)都是又好又廉价的纤维素来源。中国农村历来有烧秸秆还田的传统，每年秋收时节都会造成严重的空气污染，但直到现在全世界都还没有一家以秸秆为原料的商业化纤维素乙醇工厂，原因就在于这件事存在很多障碍。

　　首先，分解纤维素的技术一直是该行业的短板。物理化学法和生物酶法都说自己的效率最高，成本最低。美国政府的做法是一视同仁，选出6家采用不同工艺的企业，每家补贴3300万～8000万美元不等，并要求企业以两倍的力度匹配。也就是说，这6种技术路线分别获得了1亿～2亿美元的研发资金。

　　相比之下，中国政府在这方面的投资相对保守。中国的纤维素乙醇项目通常只能从政府拿到几百万人民币的研发经费，和美国相比少得可怜。“由于经费和研发力量投入不足，尽管这几年不断有人宣称自己做出了纤维素乙醇，成本低于汽油，但他们的技术都还不够完善，无法真正实现产业化。”曲音波教授对本刊记者说，“直到近几年政府才终于开始重视，加大了拨款力度。中科院还自己拿出了3000万元的科研经费，组织力量攻关，力争尽快取得突破。”

　　作为中国纤维素乙醇领域的领头羊，中粮选择了一个相对简便的做法。2006年，中粮和丹麦的诺维信(Novozymes)公司结成合作伙伴关系，共同开发中国的纤维素乙醇市场。诺维信是全世界最大的酶制剂生产企业，2009年的销售额高达84亿丹麦克朗(约合人民币100亿元)，做出这个成绩的居然只是一个5000多人的团队。诺维信承诺每年拿出销售额的14%用于研发，近两年更是把大部分研发经费都投在了纤维素乙醇项目上。“我们还从美国能源部拿到了1450万美元研发经费，在美国的中试厂已经将每加仑纤维素乙醇所需酶的成本降到了50美分左右。”诺维信公司总裁兼首席执行官李斯阁(Steen Riisgaard)对本刊记者说。

　　“诺维信今年2月刚刚在中国市场投放了新一代纤维素酶‘诺赛力二代’(Cellic CTec 2)，酶用量比过去下降了很多。”诺维信(北京)研发中心高级总监吴文平博士对本刊记者说，“不过这个产品还是有点贵，我们正在积极研发‘诺赛力三代’，争取在2～3年内能够达到商业化水平。”

　　中粮把酶的问题交给诺维信，自己则把精力放在了工艺方面。“前两年大家都把研究重点放在了酶上，但我认为这个问题已经基本得到了解决。”岳国君对本刊记者说，“中粮的研究重点是纤维素原料的预处理技术，从秸秆切割到发酵罐的加热，从控制发酵黏度到提高固液分离效率，甚至最后的废水处理，每一步都面临着诸多技术困难，被攻克的难度一点也不亚于纤维素酶。这些技术涉及工程技术领域的方方面面，直接关系到产品成本。”

　　2006年，中粮在黑龙江的肇东建设了一个年产1000吨纤维素乙醇的中试装置，通过不断的技术改进，4年来成本下降了2/3。就在去年，美国的普渡大学对全世界20多家纤维素中试工厂送来的预处理物料进行了一次评选，中粮送交的样品在质量上位列第4名。

　　2009年，中粮又和中石化结成了合作伙伴关系，进一步巩固了其在中国纤维素乙醇行业领头羊的地位。三方计划下一步成立合资公司，争取在明年开始动工建设中国第一座年产1万吨的示范装置，这将是纤维素乙醇产业全面开花前的最后一步。

　　但是，这个产业在中国还需解决一个重要问题，那就是原料的采集。秸秆是农业废弃物，不是每天都有；中国又是以小农经济为主，秸秆收集有一定的困难；中国的公路条件较差，运输成本较高。这些因素必将影响到原料供应的稳定性和成本。但是，岳国君对此很乐观。“中国在秸秆商业化收集这块已经有经验了，国家电网下属的国能生物质燃烧发电项目已经运行了很多年，目前有20多家电厂，遍布全国。所以我认为，一旦下游的问题解决，上游有现成的案例可供借鉴。”

　　作为纤维素乙醇项目开展得最好的国家，美国也一直对中国的情况很感兴趣。早在2006年，中粮就代表中国企业和美方签署了合作备忘录，双方约定互相交流经验，分享成果。今年7月23日，国家能源局正式批准中粮集团设立国家能源生物液体燃料研发(试验)中心，这就等于给中粮穿上了“纤维素乙醇产业国家队”的队服。今年9月10日刚结束的中美可再生能源产业论坛和中美先进生物燃料论坛第四次工作组会议，是中粮第一次代表国家与美国政府代表团谈判，中粮、中石化和诺维信的专家与美国能源部、农业部、橡树岭国家实验室和爱达荷实验室的同行们共同商定，立即开始对中国的上游原料收集和供应体系做一个案例研究，希望能在原料种植、收购和物流体系方面找出最佳方案，尽快确定1～2个原料品种，选出最合理的厂址。

　　那么，从宏观角度看，中国究竟有多少原料可以用来生产纤维素乙醇呢？为了回答这个问题，诺维信于2008年和国际著名的咨询公司麦肯锡合作，对中国的纤维素乙醇市场做调研。据麦肯锡计算，中国每年产生大约6亿吨农业废弃物(主要是秸秆)，除了用于饲料和还田之外，还应该有2亿吨可以被用来生产5500万吨纤维素乙醇，这几乎等于目前中国的汽油总消耗量。麦肯锡估计，到2020年时，中国生产的纤维素乙醇将可以替代3100万吨汽油，每年为中国带来320亿元人民币的收入，创造600万个就业机会。而且这些机会主要是在农村地区创造的，所以它给中国带来的收益既是能源安全和GDP的增值，更可以为城乡的均衡发展提供新的可能性。

　　纤维素乙醇项目还需解决两个小问题，第一是与秸秆还田的矛盾。从表面上看，纤维素乙醇工厂剩下的残渣含有全部的金属和微量元素，和烧秸秆剩下的灰没有区别，只要把工厂残渣还田就可以了。但是秸秆中含有的有机物也不能忽视，它们是土壤微生物的养料。换句话说，如果想完全恢复土壤肥力，正确的做法也许是秸秆切碎后不烧，直接还田。不过，两种方式到底对土壤有何影响，目前尚缺乏研究。

　　第二，纤维素乙醇的生产过程需要消耗大量能量，是否真能降低温室气体排放呢？曲音波教授认为，这一点恰好是纤维素乙醇比粮食乙醇好的地方。原来，秸秆中含有的纤维素和半纤维素理论上都能被转化成乙醇，但木质素则不可以。但是木质素的热值几乎和煤炭一样高，非常适合用来焚烧发电。事实上，纤维素乙醇工厂的旁边都会另建一座发电厂，燃烧木质素残渣就足以提供本厂所需的全部电力和蒸汽。

　　那么，这么好的产业，为什么还没有迅速推广呢？问题就在成本上。根据曲音波的估算，目前中国纤维素乙醇的生产成本多半都还在每吨8000元以上，高于汽油目前的价格。如果石油价格在未来的几年内没有大幅度增长，纤维素乙醇就必须大幅度降低成本，否则只能依靠国家补贴才能维持下去。

　　美国政府为本国纤维素乙醇产业预定的补贴力度为每加仑1.01美元，大约折合为每升2元人民币。岳国君告诉本刊记者，按照中粮的估算，如果中国政府采用和美国同等的补贴力度，中国的纤维素乙醇产业是可以盈利的。

　　“很多人觉得生物燃料产业需要大量的国家补贴才能生存，这是有偏见的。”岳国君对本刊记者解释说，“国家为了鼓励石油行业收购生物燃料，规定他们在收购乙醇时在价格上乘以0.911的系数，但他们卖汽油时则按原价卖出，这个差价让石油行业赚走了。如果没有这个系数，我们的补贴力度完全可以再降低很多。”

　　曲音波则从另一个角度解释了纤维素产业的巨大潜力：“评价这个行业的价值，不能光看它能产生多少燃料乙醇。要知道，石油不光可以制造汽油，还可以同时生产很多其他化工产品。纤维素和半纤维素变成糖后，同样可以同时生产多种多样的化工产品，这就可以用来替代石油的这部分功能，并通过分担原料和加工成本，使得生物炼制产业变为盈利的产业。”

　　曲音波正在和一家工厂合作，利用玉米芯中的半纤维素部分生产木寡糖和木糖醇，而剩余的大量纤维素残渣也可以很容易地转化为燃料乙醇，木质素也可转化为化工产品。目前这项先进技术正在进行中试研究，已经可能盈利了。诺维信也和东北大成集团签约，帮助他们从秸秆中提取丙二醇。丙二醇是化纤工业的基础原料，既可以做衣服，也可以做成各种化纤制品。这项技术已经成熟，预计在几年内就可以开始运营了。■