巴西甘蔗作物的燃料酒精转化和对我国发展燃料酒精的启示

巴西甘蔗作物的燃料酒精转化和对我国发展燃料酒精的启示 路 明 　　摘 　要 　燃料酒精是一种引人瞩目的生物能 源 ,一些国家已大量用于汽车燃料。巴西是世界上 最大的甘蔗种植国和燃料酒精生产国 ,是世界上唯 一不供应车用纯汽油的国家。文中介绍了巴西的基 本国情、推行《燃料酒精计划》的历史和背景 ,总结了 巴西实施《燃料酒精计划》的基本经验 ,评价了巴西 实施《燃料酒精计划》的经济、社会和环境效益 ,并对 我国发展燃料酒精提出建议。 关键词 　巴西 ;甘蔗 ;燃料酒精 ;蔗糖 ;汽油醇 由民建中央组织的赴巴西燃料酒精考察团一行 8 人 ,在中国驻巴西大使馆商务处的安排和中国巴 西贸易中心陪同下 ,2004 年 5 月 22 日～29 日进行 了为期 8 天的考察。考察期间与巴西农业部、工业 和贸易发展部、能源部、财政部进行了深入讨论。到 圣保罗州塞同廷市访问了巴西甘蔗生产联合协会 (UN ICA) ,参观了 ( Santa Elisa) 糖业酒精加工企业 和爱娃甘蔗生产农户。调研了通用汽车公司开发 “适应性燃料”发动机的最新进展 ,并与棕榈农业公 司 ( Gropo Agropalma) 座谈利用棕榈油开发生物柴 油的科研和生产情况。 1 　巴西的基本国情 巴西位于南美洲东部 ,面积有 854 万 km2 ,人口 17 065 万人 ,有 26 个州和一个联邦特区。2002 年 国民生产总值 4 500 亿美元 ,人均收入 2 630. 54 美 元。80 %国土处在赤道和南回归线之间 ,属于热带 气候 ,最南端属于亚热带气候。北部亚马逊平原属 于赤道气候 ,年平均气温 27～29 ℃,年降雨量 2 000 ～3 000mm ;中部高原属于热带草原气候 ,分旱季和 雨季 ;南部地区年平均气温 16～19 ℃,年降雨量 1 000～2 000mm。 巴西地大物博 ,土地资源非常丰富。 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1 为巴 西的土地利用情况。 路明 ,研究员 ,中国作物学会 ,100081 ,北京中关村南大街 12 号 收稿日期 :2004 - 09 - 01 表 1 　巴西土地利用情况 土地种类 面积 (万 hm2) 亚马逊热带雨林 350 000 草原 210 000 自然保护区 55 000 一季作物栽培区 47 000 多年生作物栽培区 14 000 城市、湖泊、道路和湿地 20 000 人工林 5 000 未开发地区的可耕地 90 000 其他 63 000 合计 854 000 2 　巴西推行《燃料酒精计划》的历史背景 在 1929 年经济危机时期巴西就开始使用酒精 作燃料。当时由于蔗糖国际价格下跌 ,影响出口 ,政 府鼓励使用酒精作为燃料 ,于 1931 年起规定在全国 使用的汽油中必须添加 5 %的酒精。那时巴西就成 立了蔗糖和酒精研究所 ,当时的主要目的是保持蔗 糖的市场平衡 ,当蔗糖价格过低时 ,加大酒精产量 , 以维持甘蔗生产的稳定和均衡。这种蔗糖 - 酒精联 产的利用方式促进了巴西甘蔗生产的迅速发展。第 二次世界大战期间 ,由于石油进口困难 ,燃料酒精得 到发展和利用。特别是 1973 年和 1979 年两次石油 危机 ,巴西政府加大了对酒精生产的支持。1975 年 为了实现能源自给 ,巴西政府在全国推行了《燃料酒 精计划》。《燃料酒精计划》的目标是 :第一步 ,将酒 精掺入汽油中 ,变成汽油醇 ,在全国范围内使用 ;第 二步 ,将轻型车改为酒精燃料车。 1980～1990 年期间 ,酒精的产量超过了蔗糖的 产量。1990 年以后 ,世界石油供应形势转好 ,政府 放松了干预 ,蔗糖和酒精恢复了市场自动调节方式。 图 1、图 2 显示了 1994/ 1995 榨季～2003/ 2004 榨季 酒精和蔗糖的变化情况。 巴西不同年代汽油醇 ( Gasohol) 中酒精添加的 比例见表 2。 目前 ,全巴西拥有 1800 万辆轻型车辆 ,每年消 耗 275 亿升燃料 ,其中 160 亿升 A 级汽油 ,115 亿升 酒精 (包括含水酒精或无水酒精) 。在加油站零售 1 作物杂志 　Crops 2004. 5 中 ,有汽油醇 ,含水酒精 ,却没有纯汽油销售。巴西 已经形成完整的燃料酒精供应系统 ,酒精和汽油都 通过管道输送 ,与铁路、公路相连接 ,供应 31979 个 加油站。 图 1 　巴西的酒精产量变化 图 2 　巴西的蔗糖产量变化 表 2 　巴西不同年代汽油醇中酒精添加的比例 年份 酒精添加比例 ( %) 1977 4. 5 1979 15 1981 20 1985 22 1998 24 2001 20～24 2002 24 2003 20～25 3 　巴西实施《燃料酒精计划》的基本经验 3. 1 　推广使用廉价的燃料酒精 巴西酒精是用甘蔗为原料制成的 ,由于甘蔗酒 精具有优越的生物学特性 ,其生产成本低于谷物酒 精。在世界市场上 ,甘蔗酒精每升 0. 19 美元 ,玉米 酒精每升 0. 48 美元。由于甘蔗酒精价格低廉 ,促使 巴西《燃料酒精计划》得以顺利实施。 酒精是蔗糖在酵母菌的作用下发酵转化生成的。 甘蔗汁发酵作酒精 ,在生物学上比谷物酒精节省了两 个生化过程。一个是在植物光合作用形成蔗糖后 ,不 必将蔗糖运送到谷穗 ,转化为淀粉 ;另一个是用甘蔗 汁制酒精 ,节省了谷物作酒精必须将淀粉糖化为葡萄 糖的生化过程。在工业生产中节约成本一半以上。 我国目前推广燃料酒精计划的省份主要分布在 长江以北 ,使用的酒精几乎全部是粮食酒精。因此 , 燃料酒精的成本居高不下 ,给酒精生产者、消费者和 国家带来许多问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,为燃料酒精的推广增加了不少 困难。为了顺利的推进燃料酒精计划 ,巴西的这条 经验值得重视。 3. 2 　实行蔗糖 - 酒精 - 热电联产 ,开展综合利用 巴西 Santa Elisa (蔗糖 - 酒精企业) 日处理甘蔗 3. 2 万吨 ,全年加工甘蔗 550 万吨。工厂周边半径 20km 内 ,用于加工的甘蔗面积约 70 000hm2 ,涉及 300 多农户。企业和农户每 15 天召开一次座谈会 , 根据市场糖价、酒精价格决定甘蔗收购价格。每个 农户种植甘蔗 250hm2 左右 ,将土地分为 6 块 ,连种 5 年甘蔗之后 ,种 1 年大豆或花生。糖厂为甘蔗种 植农户全程服务 ,甘蔗收获有两种方式 ,一是放火烧 掉甘蔗叶子 ,人工砍收 ;另一种是收割机直接收割、 切碎茎秆。为了保护环境 ,政府限制田间放火烧甘 蔗叶的面积 ,最多不能超过 20 %。甘蔗榨季为 5～ 12 月 ,1～4 月停榨 ,年产糖 45 万吨 ,酒精 2 000 万 升 ,发电 58 万千瓦。 甘蔗是由 1/ 3 的甘蔗汁和 2/ 3 的蔗渣组成。蔗 汁用来生产蔗糖和酒精 ,蔗渣主要用来发电供热 ,产 糖的能量靠蔗渣 ,多余电力上网供给其他居民或企 2 作物杂志 　Crops2004. 5 业。2003～2004 年收获季节中 ,巴西压榨了 3. 58 亿吨甘蔗 ,相当于 4. 298 亿桶石油。 表 3 是巴西 2003/ 2004 年甘蔗生产能力和加工 情况及 2004/ 2005 年的预测。 表 3 　巴西 2003～2005 年两个榨季甘蔗生产情况及预测 产量 用途 2003/ 2004 2004/ 2005 两季相差 增减比 例( %) 甘蔗生产 (万 t) 总量 35760 37990 2330 6. 6 制糖 17870 19590 1720 9. 6 制酒精 17790 18400 610 3. 4 蔗糖(万 t) 总量 2491 2710 219 8. 8 国内消费 930 949 19 2. 0 出口 1300 1520 220 16. 9 库存 261 241 - 20 - 7. 5 酒精 (10 亿 L) 总量 14. 62 15. 02 0. 40 2. 7 国内消费 12. 20 13. 00 0. 60 6. 6 出口 0. 80 1. 20 0. 40 50. 0 库存 1. 62 0. 82 - 0. 80 - 49. 4 从表 3 可以看出 ,巴西甘蔗制糖和制酒精大体 各占一半。蔗糖则以出口为主 ,出口量大于国内消 费 ;酒精则以国内消费为主 ,出口量很小 ;不同年份 间蔗糖和酒精的生产变化是根据市场需求的变化来 决定的。巴西甘蔗 - 酒精联产的经验值得中国糖业 生产行业学习。 我国甘蔗制糖企业以产糖为主 ,酒精只是用糖 蜜生产 ,产量不大。糖价受国际市场冲击很大 ,多数 年份糖价很低。糖厂亏损 ,生存十分困难。我国已 对北方甜菜制糖业实行了关停并转 ,南方糖厂也面 临压产和压缩甘蔗种植面积的处境。如果我们学习 巴西的经验 ,实行蔗糖 - 酒精联产 ,我国的糖业生产 将是另一番天地。而且 ,我国还创造出蔗糖 - 造纸 联产的经验 ,学习巴西经验 ,结合中国实际 ,走出一 条中国特色的甘蔗利用方式 ,将指日可待。 3. 3 　不断改进适用燃料酒精的汽车发动机 巴西政府在推行燃料酒精的过程中十分重视发 动机的改进 ,这样做有利于提高汽车驾驶员对燃料 酒精的接受程度。纯酒精汽车 ,加了汽油箱 ,专供低 温条件下发动机的启动。对使用汽油醇的汽车 ,对 输油管、连接部件和点火装置进行改造 ,使汽车驾驶 员感到十分方便 ,没有出现中国试点城市驾驶员不 愿加汽油醇的现象。 巴西最近又推出一种叫“适应性燃料”的车辆。 这种车辆装有智能发动机 ,具有分辨燃料成分的感 应系统 ,并自动调整发动机 ,使之处于最佳工作状 态。“适应性燃料”车是消费者可以根据燃料价格和 方便情况 ,决定使用任意一种燃料 ,深受消费者欢 迎。这种车一问世就受到消费者青睐 ,2003 年 3 月 至 2004 年 3 月 ,销售了 94 000 辆 ,是酒精车的 3 倍。预计 2004 年新车的市场占有率可达 85 % ,不 久的将来“适应性燃料”车将替代单一燃料车。 3. 4 　巴西政府的全力推动 巴西政府根据自己的国情提出《燃料酒精计 划》,各有关部门密切配合。农业部设置了蔗糖和酒 精司 ,重点抓好甘蔗的生产及品种改良。工业贸易 发展部 ,设置了工业交通装备司 ,重点解决使用燃料 酒精中的发动机、输油管和加油站等诸多问题。能 源部制定能源政策 ,推进燃料酒精的发展。政府用 法律的形式 ,强制性的规定燃料酒精的添加比例 ,政 府强制推广也是一条重要经验。 4 　巴西《燃料酒精计划》的经济、社会和环境效益 4. 1 　经济效益 巴西是全球最大的甘蔗生产国 ,东部地区 1 年 可以有两次收获 ,使甘蔗榨季延长到 8 个月 ,有利于 糖厂均衡生产。甘蔗种植面积 550 万 hm2 ,52 %用 于生产酒精 ,48 %生产蔗糖。除了满足国内生产、生 活需要外 ,每年还有大量蔗糖出口。 巴西酒精生产解决了巴西的能源问题。在 2003/ 2004 榨季中 ,巴西压榨了 35 800 万吨甘蔗 ,相 当于 42 960 万桶石油 ,相当于每天生产 117 万桶石油。 甘蔗渣用于发电和供热 ,也解决了部分石油的消耗。 蔗糖 - 酒精产业 ,使巴西每年节约 42 亿美元 , 其中 20 亿为蔗糖出口、另外 22 亿是由于少进口石 油而节约的外汇。从 1975～2003 年由于酒精燃料 的使用共节省了 550 亿美元外汇 ,加上利息约 1 180 亿美元 ,相当于巴西长期外债 1 875 亿美元的 62 %。 4. 2 　社会效益 巴西的蔗糖 - 酒精加工业使全国增加了 100 万 个直接就业岗位。巴西全国有 320 个蔗糖 - 酒精加 工企业 ,分布在中部、北部和东南部。蔗糖 - 酒精加 工业成为 960 个城市的支柱产业 ,占巴西城市的 17 % , 使巴西的城市化得以分散和合理布局。蔗糖 - 酒精产 业有较高利润和效益 ,该行业的平均工资是巴西全国 最低工资的 3 倍 ,福利是普通劳动者的 5. 3 倍。 蔗糖 - 酒精产业还带动了一大批相关产业 ,如 农业机械、蔗糖酒精加工机械和化肥农药等。蔗糖 3 作物杂志 　Crops 2004. 5 - 酒精产业直接供养了 600 所学校、200 所幼儿园 和 300 家医院。由于劳动力得到了很好的安排 ,避 免了农村人口向大城市集中 ,对于过度城市化的巴 西具有十分重要的社会效益。 蔗糖 - 酒精产业使 6 万户蔗农受益 ,大多是中小 型农户。甘蔗售价平均 10. 35 美元/ t ,而且价格比较稳 定。蔗农销售甘蔗的收入相当于工业营业额的 60 %。 4. 3 　环境效益 燃料酒精的环境效益体现在 5 个方面 : ①代替 重金属 (铅和锰) 和 M TBE 汽油添加剂。②酒精是 不含硫的清洁燃料 ,使用酒精可以减少二氧化硫的 排放 ,减少酸雨危害。③酒精具有简单的分子结构 , 燃烧后可减少汽车尾气中颗粒 ,净化大气环境。像 圣保罗那样的特大城市 ,由于使用酒精燃料 ,大气环 境相当优良。④减少一氧化碳和碳氢化合物的排 放。⑤减少温室气体二氧化碳排放量。每吨用于生 产酒精甘蔗 ,光合作用吸收二氧化碳的量 ,减去酒精 生产和酒精燃烧放出的二氧化碳 ,能净减少 0. 17～ 0. 25 吨的二氧化碳排放量。 巴西燃料酒精计划的推广是巴西天时地利人和的 产物。我们应汲取其精华 ,结合中国的实际创造性地 应用 ,走出一条中国特色的可再生能源的发展道路。 5 　发展我国燃料酒精的建议 511 　巩固北方粮食酒精试点 ,发展南方甘蔗酒精 目前我国推广燃料酒精的省份 ,基本在长江以 北地区 ,生产酒精的原料主要是粮食或陈化粮 ,这里 有 2000 年前后国家粮食储备较多的历史背景。这 种酒精生产方式成本比较高 ,国家通过优惠政策和 适当补助 ,再加上酒精企业的综合利用 ,才能做到酒 精价格和汽油价格持平 ,推广燃料酒精的代价较高。 但是 ,这仍然具有战略意义 ,要继续坚持和巩固。同 时 ,开发甜高粱制酒精和甜菜制酒精的试点 ,解决粮 食酒精成本偏高 ,和国家粮食储备减少的矛盾。 借鉴巴西的经验 ,应把我国燃料酒精的生产基 地放在南方热带和亚热带地区。2002 年我国甘蔗 种植面积 139 万 hm2 ,主要分布在广西、云南、广东、 福建和海南等省。我国甘蔗以榨糖为主 ,酒精利用 糖蜜制造 ,产量很低。加之市场糖价忽高忽低 ,蔗糖 企业经营十分困难。2003 年我国还压缩了 500 多 万吨的糖料生产能力。甘蔗面积减少 ,农民增收困 难。学习巴西经验 ,开发蔗糖 - 酒精联产是我国南 方甘蔗产区的一条出路。既解决我国酒精生产成本 过高的问题 ,又解决我国食糖价格过低、企业效益 低、农民增收难的问题。建议国家在广西、云南、广 东、福建和海南 5 省先作试点 ,成功后向湖南、江西、 四川、贵州、浙江等省推广。 512 　综合利用、降低成本、提高企业效益 许多糖厂为了生存 ,在综合利用方面做出了成 绩 ,如广西贵糖实行了糖 - 纸联产 ,造纸黑液碱回收 利用 ,取得了不凡的业绩。如果学习巴西经验 ,利用 甘蔗生产蔗糖、酒精和造纸 ,利用酒醪和造纸黑液生 产沼气、饲料和肥料 ,实行糖 - 酒 - 纸 - 沼气 - 饲料 - 肥料 6 联产 ,实行综合利用 ,发展循环经济。 513 　积极引进燃料酒精发动机 在访问中 ,巴西工业和贸易发展部、工业交通装 备司的官员对我们说 :“发动机的改装不难 ,大众、通 用、菲亚特等汽车公司 ,在中国都有工厂 ,只要你们 有这个需求 ,这些公司会制造适合酒精燃料的发动 机”。建议国家发改委在推行燃料酒精试点时 ,请汽 车制造厂积极配合。 514 　政府积极推动 巴西在推行燃料酒精计划中 ,政府起着主导作 用。因为能源关系到国民经济的命脉 ,环境关系到 社会公益事业 ,提高企业效益和增加农民收入也是 政府的责任。因此 ,政府应在推行燃料酒精计划中 起主导作用。政府可以在发展规划、发展目标、优惠 政策和试行标准等方面做出具体规定 ,以推动燃料 酒精事业的发展。 欢迎订阅 2005 年《作物学报》 《作物学报》是中国科学技术协会主管、中国作 物学会和中国农业科学院作物科学研究所共同主 办、科学出版社出版的有关作物科学的全国性学术 刊物。主要刊登农作物遗传育种、耕作栽培、生理生 化、生态、种质资源、谷物化学、贮藏加工以及与农作 物有关的生物技术、生物数学、生物物理、农业气象等 领域以第一手资料撰写的学术论文、研究报告、简报 以及专题综述、评述等。读者对象是从事农作物科学 研究的科技工作者、大专院校师生和具有同等水平的 专业人士。 《作物学报》为月刊 ,2005 年 136 页/ 期 ,定价 : 25元/ 册 ,全年 300 元。可通过全国各地邮局订 阅 ,刊号 : ISSN 0496 - 3490 ,CN 11 - 1809/ S ,邮发 代号 :82 - 336。也可向编辑部直接订购。 编辑部地址 :北京·中关村南大街 12 号中国农 科院作物所《作物学报》编辑部 　邮编 :100081 电话 :010 - 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