生物航油:适时而动,顺势而为
时间:2017-09-07 17:52 来源:中国科学报 作者:马隆龙 点击:次
日前,年产1000吨生物航油、年处理玉米秸秆和玉米芯混合料12000吨的秸秆制生物航空燃油千吨级中试项目在哈尔滨生物航油建设基地开工奠基。该项目旨在实现我国生物质水相催化合成生物航空燃油的产业化技术目标,有效激活黑龙江省生物质领域的产学研多方资源,推动科技成果的转移转化。 这一成就与中国科学院广州能源研究所“十三五”期间坚持“三个面向、四个率先”密不可分。正是基于“瞄准国民经济主战场”的信念,研究所确立了在生物质能源高值化转化与规模化利用上取得重大突破的决心,最终实现了黑龙江省依靠自身发展秸秆高值化利用的梦想。 历经周折,坚定前行 中科院广州能源所近年来在所长马隆龙研究员的带领下,以攻克国家重大技术需求瓶颈为目标,全身心投入新能源与可再生能源技术发展。马隆龙作为国家“863”计划“农林生物质高效转化技术”主题专家组成员,回顾了团队历时8年取得的秸秆制航空燃油技术成果,感慨良多。他向《中国科学报》表示,一切前沿技术都不是一蹴而就的,推动科技进步需要坚韧不拔的毅力。 秸秆制备航空燃油技术基于生物质制备燃料技术发展而来,如何高效利用生物质中的五碳糖和六碳糖一直是团队研究的难点。团队通过分析航空燃料的组成特点,认识到异构烃和环烷烃在航空燃料中的作用,创造性地提出了利用分子调控定向合成航空燃料前驱物的方法。这一方法有效利用了秸秆中的纤维素和半纤维素组分,实现全糖利用,大大提高了航油获得率,同时避免了使用昂贵的有机溶剂,降低了成本。 在中试放大过程中,团队遇到了前驱物浓度过低导致提浓能耗和成本过高的问题。为此,马隆龙团队提出了低浓度下以直接缩合取代净化提浓的新策略,最终确定了在低浓度条件下不需过多净化提浓即可实现缩合产物直接形成固相与水相分离的路径,极大降低了能耗和成本。 实现“双减”,意义重大 在国家“973”计划、科技支撑、国际合作、国家基金和中科院等项目的持续资助下,广州能源所团队在木质纤维素类生物质原料合成生物航油核心技术上取得重大突破,经权威鉴定,技术整体处于国际领先水平。航空业对全球气候变化及空气质量影响巨大,生物航空燃油的替代使用是民航业实现减排的有效措施。该技术首创了生物质水相催化合成生物航空燃油新工艺,具有反应步骤短、效率高和全组分综合利用等优势,是国家能源战略的重要技术储备。 该技术已成为我国农林纤维类资源综合利用领域的颠覆性技术,为秸秆类农林废弃物的高值化利用提供了新途径。采用秸秆作为原材料,产业链全过程减排效果明显,既能从源头控制面源污染,又可在使用终端实现低碳减排的“双减”目标。该技术有助于减少田头焚烧导致的雾霾,同时为航空碳税及航空节能减排提供可行方案。 跨越发展,产业先行 马隆龙指出,该技术路线与国际上主要依赖于植物油脂制备生物航油的传统路径相比,产品组分更接近于石油基航油,具有与石化航油近乎相同的理化性质,直接成本仅为油脂生物燃油的40%,具有完全自主知识产权,碳减排效果更好。技术将基于前期已建成的国内外首套百吨级木质纤维素生物航油中试系统成功运行的经验,实现生物航空燃油生产的连续化生产。 未来技术要实现真正的产业化,还需要进行台架试验验证油品性能,并通过适航认证才能获得准入航油市场的资格。在经济性方面,由于目前世界原油价格处于低位,对新能源和可再生能源发展冲击很大,马隆龙呼吁在产业化初期需要国家层面的鼓励政策和大力支持,包括秸秆处理补贴以及产出替代石化航油后的价格补贴,类似于国家对生物质发电和生物乙醇的补贴。只有这样,才能使生物航空煤油产业化应用稳步推进,形成适应自身发展的商业模式,最终推动我国生物航油产业的跨越发展,实现航空碳减排并改善生态环境。 马隆龙介绍,“十三五”期间,研究所将贯彻落实“率先行动”计划,继续在生物质高效转化与规模化高值利用、分布式可再生能源多能互补独立系统以及天然气水合物基础物性和开采综合利用三个关键技术方向上实现重大突破,并在太阳能光热光电材料开发技术、先进能源材料开发技术、储能关键技术及应用示范、可再生能源利用过程节能环保关键技术、能源战略及低碳发展五个重点培育方向上取得重大进展。 (责任编辑:泉水) |