發(fā)展第二代生物乙醇，期待技術(shù)突破

　　商業(yè)化之路任重道遠(yuǎn)

　　然而，第二代生物乙醇雖然具備了種種優(yōu)點，但仍受制于當(dāng)前的技術(shù)與成本。

　　在技術(shù)方面，“雖然解決了原料問題，但第二代生物乙醇還是遇到了巨大的挑戰(zhàn)。”丹麥科技大學(xué)環(huán)境和資源系方成博士解釋說，“因為原料是木質(zhì)，或是纖維架構(gòu)，許多單糖被木質(zhì)素和纖維素結(jié)構(gòu)鎖住無法釋放出來，大大地影響了發(fā)酵的效率，從而降低了生物乙醇的出產(chǎn)率?，F(xiàn)今的生產(chǎn)工藝一般都需要對原料進(jìn)行預(yù)處理，再用纖維素降解酶將纖維素結(jié)構(gòu)切斷，釋放出發(fā)酵所需要的糖，或者蒸汽加熱進(jìn)行預(yù)處理。這些釋放出來的糖進(jìn)一步發(fā)酵產(chǎn)生乙醇，后續(xù)的步驟則跟第一代生物乙醇的工藝相同。”

　　以秸稈為例，其中主要含有三種成分：纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。李十中教授介紹說，其中纖維素含量達(dá)到了40％，要把纖維素乙醇轉(zhuǎn)化為葡萄糖，需要找到合適的酶，這是技術(shù)難點之一；而半纖維素因為結(jié)構(gòu)比較松散，可以很容易轉(zhuǎn)化為木糖，但如何將木糖轉(zhuǎn)化為乙醇，目前也是技術(shù)難點。

　　要把纖維素和木質(zhì)素分解成可直接用于轉(zhuǎn)化燃料的單糖，傳統(tǒng)的化工方法效果有限而且成本昂貴，人們只有求助它在自然界中的生物“克星”：能分解纖維素的酶。

　　現(xiàn)在，全球很多研究機構(gòu)和生物公司都在進(jìn)行纖維素破解工作。作為世界上工業(yè)酶制劑生產(chǎn)的最大廠商，丹麥諾維信公司目前正致力于尋找到這種“合適的酶”。

　　諾維信公司（中國）溝通經(jīng)理朱曉青告訴記者，尋找到“合適的酶”并不是一件容易的事。首先，這種“合適的酶”并不是某種單一的酶，而是像“分層的雞尾酒”一樣，是不同成分的酶的組合。酶，是微生物在新陳代謝時排出的一種物質(zhì)。自然界微生物生產(chǎn)出的酶，很難正好符合纖維素分解時需要的“分層雞尾酒”似的比例要求，而諾維信發(fā)現(xiàn)，可以先通過確定制造纖維素乙醇所需要的酶的基因片段，然后到自然界去尋找相應(yīng)的基因片段，把它們加入基底，得到一種合適的微生物。這種微生物所生產(chǎn)出的酶就是適合制造纖維素乙醇的酶。 

　　朱曉青解釋說，“目前第二個難題是纖維素結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定，打破它的分子鏈也需要‘合適的酶’。比如破解玉米秸稈，即使是同一塊田地生長出來的，對于不同年份的玉米秸稈，也需要不同的‘合適的酶’來破解。實驗室與大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn)之間的差別就在這里。業(yè)界的目標(biāo)就是把酶的選擇性降到最低，能夠把酶變成像抗生素一樣‘廣譜’，這樣酶的成本才能大幅下降。”

　　現(xiàn)在第二代生物乙醇的生產(chǎn)成本約為3.02—3.79美元／加侖，根據(jù)國際能源機構(gòu)的預(yù)測，隨著技術(shù)進(jìn)步，第二代生物乙醇有望在2020年左右實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，那時的成本將降至2.08—2.27美元／加侖。

　　諾維信全球總裁Steen Riisgaard將這個時間表推前到了2015年前后。他日前表示，如果屆時油價維持在80—120美元一桶，即使沒有任何政府補貼，第二代生物乙醇也會具備市場競爭力。

　　總之，技術(shù)進(jìn)步是第二代生物乙醇未來商業(yè)化的關(guān)鍵。舉個例子來說，在第二代生物乙醇的生產(chǎn)中，酶制劑的成本占到總成本的20％到30％，因此從商業(yè)角度來看，酶是成本控制中很關(guān)鍵的一環(huán)。生物乙醇的整個商業(yè)鏈條，包括原料的搜集和運輸、預(yù)處理、酶作用水解、發(fā)酵得到纖維素乙醇，然后將乙醇與石油混合并在終端銷售。朱曉青說，“在整個過程中的成本里，如果僅酶制劑這一環(huán)節(jié)的成本就達(dá)到20％—30％，顯然是偏高了，因此，諾維信未來的目標(biāo)就是把酶制劑成本降下來。”