逍遥学能 2017-08-31 13:09
第二代生物燃料指的是以麦秆、稻草和木屑等农林废弃物或藻类、纸浆废液为主要原料，使用纤维素酶或其他发酵手段将其转化为生物乙醇或生物柴油的模式。第二代生物燃料与第一代最重要的区别在于其不再以粮食作物为原料，从而最大限度地降低了对食品供应的威胁。第二代生物燃料不仅有助于减少对传统化石能源的依赖，也能减少温室气体的排放，对实现全球可持续性发展具有重要作用。许多国家都制定了或是正在执行相关计划，大力发展第二代生物燃料。
全球知名增长咨询公司 Frost & Sullivan (弗若斯特沙利文) 公司于2010年8月发表研究报告，认为虽然目前第二代生物燃料市场面临诸多问题，市场规模也不大，但其前景诱人。随着第二代生物燃料技术的逐步成熟，将来的市场发展将呈指数式上升。Frost & Sullivan预计将是第二代生物燃料技术大规模工业化的一年，市场规模将以每年200,000吨的速度扩大。在2017年前后，第二代生物燃料有望成为能源的重要组成部分。
技术分析
第二代生物燃料的发展离不开技术，唯有其技术的不断更新，方能使其发挥优势，不断开拓市场。目前生物燃料生产技术的主要技术方法主要有水解发酵、气化发酵、气化催化合成和热解。虽然这些技术现在都还处在实验阶段，但是近年来各国及各大企业都投入巨资研发，成果不断。
我国拥有丰富的纤维素资源。据估算，我国每年生产的农作物秸秆、谷糠和饼粕的总产量高达7.8 亿吨以上，其中玉米秸秆占3.3亿吨(占总量的42.4%)、小麦秸秆占1.5亿吨(占19.7%)，而稻草秸秆占1.2亿吨(占15.3%)，此三类纤维素占全国总纤维素产量的77.4%以上。不过，目前大量的秸秆主要被用于生物质直燃发电，燃烧转换效率并不高。由于缺乏成熟的秸秆制备燃料乙醇技术，纤维素制备乙醇的转化成本偏高。一旦该项技术取得重大突破，无论从单位秸秆生产出产品的热值还是产品的价值计算，都将构成生物质直燃发电的有力竞争对手。
纤维素乙醇所应用的技术主要是水解发酵技术，该技术首先采用弱酸、弱碱或者酶水解原材料，破坏纤维素和半纤维素，使其转化成为C5、C6糖类。这些糖类再进一步发酵成为酒精。
纤维素乙醇技术的优点是以热水和酶作为基础，流程简单，碳排放明显低于其他生物燃料技术。全程不需要高温高压。纤维素预处理阶段基本就能将纤维素全部水解，而不能处理的木质素也可以通过分离燃烧产生能源。当然它也有其缺点，比如预处理成本比较高、产率较低等等。现在各主要公司的研究团队和相关科研机构都加大了对预处理过程及新型水解酶和酵母的研发力度，使该技术的发展充满机会。帝斯曼公司于2010年6月28日宣布研发出新型的酵母技术，据称能将水解和发酵效率提高一倍。
市场分析
第二代生物燃料目前正处于起步阶段，在国内还没有形成大规模生产。现在国内主要的生物燃料公司，包括吉林燃料乙醇有限责任公司、河南天冠集团、安徽丰原生物化学股份有限公司和黑龙江华润酒精有限公司，都属于第一代生物燃料企业。但是随着近年来粮食价格不断攀升以及中国政府引导发展非粮生物燃料政策的出台，这些企业在积极研发下一代生物燃料技术。08年以来，重点发展的非粮燃料企业多采用1.5代生物燃料技术，原料主要采用木薯(华南)、甘薯(华中、西南)与甜高粱(华北、华东)等作物。随着近年来薯类成本上升较多，薯类制备生物乙醇能否维持盈利也是该产业的一大疑问。
中国参与第二代生物燃料技术研发的只有河南天冠集团等少数几家企业，但运营规模还非常小，诺维信公司已经同中粮集团和中石化开展合作，研究纤维素乙醇。2008年，美国纤维素乙醇的成本为约2到4美元每加仑(3.6-7.2人民币/升)。第一代乙醇工厂以玉米为原料生产乙醇的成本约为每加仑1.5美元(2.7人民币/升)，但加上税收和分销支出，其价格比燃气价格更高。纤维乙醇的价格必须通过可行的技术达到降低目的。
市场进入门槛高
第二代生物燃料属于高新技术产业，行业内企业必须保持对技术研究的高额投入，因此对进入者资金的要求比较高。尤其是现阶段，整个行业的技术还未成熟，需要持续的大投入之后才有可能有所回报。
技术发展及市场竞争
由于整个行业还处于刚刚起步阶段，市场规模偏小，因而没有激烈的市场竞争。先期进入的企业一旦确立了技术优势，就能在市场竞争中处于有利地位。随着政策扶持力度加大和新进入企业增多，预计未来技术进步的步伐会越来越快。
替代品的威胁
作为传统化石能源的替代品，生物燃料的重要性会随着石油、煤炭等能源的储量减少和价格攀升逐步增强。然而，由于目前生产成本相对较高、技术尚不成熟，生物燃料也受到包括生物质直燃发电、太阳能、风能、水电在内的其他可再生能源的威胁。不过，在可预计的未来，生物燃料有望凭借其能够兼容现有汽油机、柴油机、能与汽油、柴油掺杂使用而且能量密度高、蓄能方便等优势占有越来越重要的地位。
稳定的销售模式
在中国，生物燃料包括生物乙醇和生物柴油两个组成部分。生物乙醇市场的主要销售渠道是中石油、中石化加油站。而生物柴油市场因为规模小，目前的主流渠道是厂家直供辅以民营加油站。由于生物乙醇的售价是与成品油联动的，收购价格也按发改委相关文件执行，因此受渠道议价能力影响不大。但生物柴油市场由于没有相关文件指导，生产、供应量偏小，客户分散，市场渠道尚不稳定。有待政府更进一步的指导和扶持来实现常规化和稳定化。
原料供应分散且不足
足量、稳定的原料供应才能支持生物燃料的快速发展。以中国纤维素乙醇为例。纤维素乙醇主要以农林废料为原料。据中国农业部统计，全国每年秸秆等农业废料产量在7亿吨以上，但去除农民焚烧填埋和生物质直燃消耗等去处，仅剩余3亿吨以上。目前中国国内没有统一的秸秆供应商，主要依赖于生物燃料企业自己从农民和大型农场所在地收购，这也增加了秸秆收购和储运成本。
由于第二代生物燃料产业在缓解能源紧张和环境压力的同时，能拉动农村经济、增加农民收入并推进新农村建设，因此在国内有巨大的发展潜力。纵观美国、欧洲等发达国家地区也相继在2010年发布了一系列支持第二代生物燃料产业的政策，提高了在未来产业发展中纤维素乙醇等先进生物燃料所占的比例。
长远看来，生物燃料行业未来的发展前景仍是乐观的。