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发展玉米化工产业,构建农业与化工良性循环产业链

2006-03-07 10:09 未知 未知 阅读 0
核心摘要: 本文深入探讨了发展玉米化工产业的重要性,指出玉米作为可再生资源,可加工成乙醇、氨基酸、有机酸、淀粉糖等多种产品,广泛应用于多个领域。文章分析了国内外玉米化工产业的发展现状,包括美国、巴西等国的乙醇产业,以及我国在柠檬酸、赖氨酸、维生素C等产品上的国际竞争力。提出了未来发展的重点方向,如扩大淀粉糖应用、适度发展燃料乙醇、开发生态塑料等,并强调构建良性循环产业链,以实现农业与化工的双赢和可持续发展。

玉米已成为一种具有极高工业价值的可再生资源,可加工成乙醇、氨基酸、有机酸、抗生素、酶制剂、淀粉糖/醇、工业用变性淀粉等产品,广泛应用于食品、医药、纺织、造纸、饲料、化工、日用化工及汽车燃料等领域。发展玉米化工产业不仅能缓解石油资源压力,还能促进农业与化工产业的双赢发展。

石油价格高涨与资源危机催生生物质产业:近年来石油价格持续上涨,而石油、天然气和煤炭均为不可再生资源。利用数量巨大的可再生生物资源转化生产新型能源、新材料及化工产品已成为21世纪的朝阳产业。美国等发达国家已率先起步,例如卡吉尔公司建成了以玉米为原料的14万吨/年聚乳酸(PLA)生产装置。用玉米替代丁烷生产丁二酸,不仅原料可再生,而且生产过程中消耗大量二氧化碳,有助于减少温室气体排放。

解决“三农问题”,促进玉米生产发展:以吉林省为例,全省约80%农民依靠种植玉米为生,玉米产量约占全国的1/7,但就地转化能力有限。发展玉米深加工可解决农民卖粮难问题,提高玉米附加值,增加农民收入。长春大成集团公司已形成180万吨/年玉米综合加工能力,年产24万吨赖氨酸、70万吨淀粉糖、10万吨山梨醇和10万吨谷氨酸等,并正在建设国际上首套以玉米为原料生产乙二醇、丙二醇等多元醇的项目。

有利于化学工业可持续发展:利用可再生玉米发展石油化工产品,可减少石油消费,促进石油和化学工业持续发展,实现人类社会可持续发展的目标。

缓解石油供应压力,维护国家能源安全:我国已成为全球第二大石油消费国,预计2010年石油需求量将达3.5亿吨左右,但石油资源不丰富,进口依存度已超40%。大力发展以玉米为原料的石油化工产品,如燃料乙醇、多元醇、PLA等,可减轻对石油的依赖,减少石油进口,维护国家能源安全。

国外产业发展状况:全球每年种植玉米超过1.3亿公顷,约占全球粮食总量的35%。2004年全球玉米产量达6.91亿吨,其中美国产量2.9亿吨,我国产量1.26亿吨。工业用玉米消费逐年增加,2004年全球玉米消费量达6.78亿吨,其中工业用量9000万~9500万吨,重点产品包括乙醇、有机酸、氨基酸、淀粉糖、变性淀粉、抗生素等。

乙醇:是目前全球使用量最多的生物质动力燃料。全球乙醇产能约3000万吨/年,发酵工艺占95%以上。美国和巴西是最大的乙醇生产和消费国。美国通过立法大力发展燃料乙醇,2005年产量达1260万吨,预计2012年将达2500万吨。巴西乙醇产能在1300万吨/年,年产量约1000万吨。

有机酸:以生物技术生产的有机酸有柠檬酸、乳酸和衣康酸等。柠檬酸生产规模最大,全球年产量接近140万吨,70%用于食品。乳酸是第二大有机酸,全球年产量约30万吨,55%用于食品工业。随着PLA生产技术的成熟,乳酸市场潜力巨大。

氨基酸:除蛋氨酸和甘氨酸外,其他氨基酸基本可采用发酵技术生产。谷氨酸和赖氨酸是产量最大的两种氨基酸,全球年产量分别达200万吨和80万吨。谷氨酸主要用作调味品,赖氨酸主要用作饲料添加剂。苏氨酸年消费量已达3万吨,主要提高动物对氮的利用率。

淀粉糖:全球年产量接近2000万吨,其中果葡糖最多。美国是全球最大消费国,年产量和消费量接近900万吨。葡萄糖是第二大淀粉糖,全球年消费量约600万吨。山梨醇年消费量90万吨,是维生素C的主要原料。

变性淀粉:全球年产量约600万吨,造纸和食品加工是主要用户。美国年消费量达300万吨,其中60%用于造纸工业。

抗生素:发酵法生产的抗生素有青霉素、金霉素等,其中青霉素年产量接近4万吨。

其他:以玉米为原料的产品还有酶制剂、农药、黄原胶等,市场前景广阔。

发展重点:国外玉米化工利用开发的重点包括:以玉米淀粉糖为原料,采用发酵工艺生产3-羟基丙酸,进而发展丙烯酸和丙二醇;以发酵方法生产丁二酸,发展丁二醇和四氢呋喃等产品;以葡萄糖为原料,采用加氢裂解工艺生产多元醇,用于合成纤维和工程塑料。

国内产业已具有一定国际竞争力:我国生物化工已有50余年历史,形成了维生素C、青霉素、柠檬酸、生物农药等具有国际竞争力的产品,其中维生素C和柠檬酸占全球贸易量的60%以上。目前国内每年工业用玉米量约2000万吨,其中淀粉糖约450万吨,乙醇约1200万吨,味精约320万吨。柠檬酸、赖氨酸、酶制剂、抗生素等也消费大量玉米。

淀粉糖:我国淀粉糖中葡萄糖比例较大,果葡糖需求逐步扩大,发展潜力大。

乙醇:国内乙醇生产能力已超600万吨/年,年产量约400万吨,主要消费领域是白酒、医药和化工。燃料乙醇推广工作仍在进行。

味精:我国是全球最大味精生产国和消费国,年产量超120万吨。

赖氨酸:我国赖氨酸年产量已突破10万吨,产品进入国际市场,2004年出口量达22954吨。

柠檬酸:我国是全球最大柠檬酸生产国,年产量超50万吨,2004年出口量接近45万吨,占全球总消费量的40%。

维生素C:2004年全国产量达7.4万吨,80%以上出口。

酶制剂:国内产能超40万吨/年,产品以糖化酶、α-淀粉酶、蛋白酶为主,应用于酿酒、淀粉、洗涤剂等行业。

变性淀粉:我国年产量接近50万吨,主要应用于造纸、食品、饲料和纺织。与发达国家相比,产品品种少、企业规模小,部分特殊产品仍需进口。

保持传统优势,拓展应用领域:未来我国玉米工业利用的重点包括:

(1)继续发展具有国际竞争力的柠檬酸、赖氨酸等传统产品。柠檬酸在无磷洗涤剂中的应用潜力大;赖氨酸消费量将继续增加,出口规模扩大。

(2)扩大淀粉糖在食品工业中的应用。我国食品工业仍以蔗糖为主,淀粉糖市场潜力大,尤其在饮料甜味剂方面具有竞争优势。

(3)适度发展燃料乙醇。我国已形成120万吨/年玉米燃料乙醇生产能力,但需适度发展,同时开发新型生物能源,如甜高粱。

(4)进一步扩大变性淀粉的应用范围和领域。预计2010年全国变性淀粉需求量120万~150万吨,2015年将达200万吨。

(5)发展以玉米为原料的生态塑料。PLA和PHA等生态塑料可替代传统塑料,减少白色污染。我国已建成100吨/年PLA装置,PHA研发与国外同步。

(6)替代石油生产化工醇、有机酸等产品。玉米化工醇技术已具备工业化条件,1,3-丙二醇技术正在优化,琥珀酸、苹果酸等生产技术也在开发中。

(7)加强玉米的综合利用,提高附加值。充分利用玉米各种成分,降低衍生产品成本,减少环境污染,建设大型玉米加工转化基地。

(8)形成良性循环产业链。玉米加工是农业生产的延伸和工业加工的上游产业。国外已开发出数千个玉米深加工品种,加工回收率高达98%。我国需以科学发展观指导玉米化工产业发展,贯彻循环经济理念,对玉米各种成分充分有效利用,形成良性循环产业链,提高附加值。根据国内外发展趋势和国内现状,“十一五”期间应新增1000万吨/年玉米转化能力,重点发展合成纤维、生态塑料、工程塑料和精细化学品。

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