乙醇（ethanol），有機(jī)化合物，分子式C2H6O，結(jié)構(gòu)簡式CH3CH2OH或C2H5OH，俗稱酒精，是最常見的一元醇。

乙醇在常溫常壓下是一種易燃、易揮發(fā)的無色透明液體，低毒性，純液體不可直接飲用；具有特殊香味，并略帶刺激；微甘，并伴有刺激的辛辣滋味。易燃，其蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物，能與水以任意比互溶。能與氯仿、乙醚、甲醇、丙酮和其他多數(shù)有機(jī)溶劑混溶，相對密度（d15.56）0.816。

乙醇的用途很廣，可用乙醇制造醋酸、飲料、香精、染料、燃料等。醫(yī)療上也常用體積分?jǐn)?shù)為70%~75%的乙醇作消毒劑等，在國防化工、醫(yī)療衛(wèi)生、食品工業(yè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都有廣泛的用途。

乙醇與二甲醚（即甲醚）互為官能團(tuán)異構(gòu)體。應(yīng)用領(lǐng)域編輯

工業(yè)原料

乙醇的用途很廣，可以用于：

溶劑；有機(jī)合成；各種化合物的結(jié)晶；洗滌劑；萃取劑；

食用酒精可以勾兌白酒；用作粘合劑；硝基噴漆；清漆、化妝品、油墨、脫漆劑等的溶劑以及農(nóng)藥、醫(yī)藥、橡膠、塑料、人造纖維、洗滌劑等的制造原料、還可以做防凍劑、燃料、消毒劑等。

75%的乙醇溶液常用于醫(yī)療消毒。 [3]  [16] 

消毒用品

體積分?jǐn)?shù)99.5%以上的酒精稱為無水酒精。生物學(xué)中的用途：葉綠體中的色素能溶在有機(jī)溶劑無水乙醇（或丙酮）中，所以用無水乙醇可以提取葉綠體中的色素。

95%的酒精用于擦拭紫外線燈。這種酒精在醫(yī)院常用，而在家庭中則只會將其用于相機(jī)鏡頭的清潔。

70%～75%的酒精用于消毒。這是因為，過高濃度的酒精會在細(xì)菌表面形成一層保護(hù)膜，阻止其進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，難以將細(xì)菌徹底殺死。若酒精濃度過低，雖可進(jìn)入細(xì)菌，但不能將其體內(nèi)的蛋白質(zhì)凝固，同樣也不能將細(xì)菌徹底殺死。其中75%的酒精消毒效果最好。

40%～50%的酒精可預(yù)防褥瘡。長期臥床患者的背、腰、臀部因長期受壓可引發(fā)褥瘡，如按摩時將少許40%～50%的酒精倒入手中，均勻地按摩患者受壓部位，就能達(dá)到促進(jìn)局部血液循環(huán)，防止褥瘡形成的目的。

25%～50%的酒精可用于物理退熱。高燒患者可用其擦身，達(dá)到降溫的目的。因為用酒精擦拭皮膚，能使患者的皮膚血管擴(kuò)張，增加皮膚的散熱能力，酒精蒸發(fā)，吸熱，使病人體表面溫度降低，癥狀緩解。

注意：酒精濃度不可過高，否則可能會刺激皮膚，并吸收表皮大量的水分。 [7]  [8]  [12] 

飲料制品

乙醇是酒主要成分（含量和酒的種類有關(guān)系）。

注意：日常飲用的酒內(nèi)的乙醇不是把乙醇加進(jìn)去，而是微生物發(fā)酵得到的乙醇，當(dāng)然根據(jù)使用的微生物種類不同還會有乙酸或糖等有關(guān)物質(zhì)。

白酒的度數(shù)表示酒中含乙醇的體積百分比（西方國家常用proof表示酒精含量），通常是以20℃時的體積比表示的，如50度的酒，表示在100毫升的酒中，含有乙醇50毫升(20℃)。另外對于啤酒是表示啤酒生產(chǎn)原料麥芽汁的濃度，以12度的啤酒為例，是麥芽汁發(fā)酵前浸出物的濃度為12%(重量比)。麥芽汁中的浸出物是多種成分的混合物，以麥芽糖為主。啤酒中乙醇濃度一般低于10%。 [12]  [17]  [14] 

有機(jī)原料

乙醇可用來制取乙醛、乙醚、乙酸乙酯、乙胺等化工原料，也是制取、染料、涂料、洗滌劑等產(chǎn)品的原料。

汽車燃料

早在19世紀(jì)，就出現(xiàn)了現(xiàn)代生物能源乙醇。1902 年，Deutz可燃?xì)獍l(fā)動機(jī)工廠特意將1/3的重型機(jī)車?yán)眉円掖甲鳛槿剂希S后的1925 年至1945年間，乙醇被加入到汽油里作為抗爆劑。可以說安全、清潔是乙醇的主要優(yōu)勢。 [18] 

第一代生物能源正是乙醇（俗稱“汽車酒精”）。這類乙醇使用糧食或者甘蔗作為原料，通過淀粉或者蔗糖發(fā)酵得到的，而微生物在其中起著至關(guān)重要的作用。生物乙醇發(fā)酵是目前最大規(guī)模的微生物發(fā)酵過程。 [18] 

乙醇可以調(diào)入汽油作為車用燃料。 [19]  美國銷售乙醇汽油已有20年歷史，我國高粱乙醇在汽油中占10%。

乙醇汽油也被稱為“E型汽油”，我國使用乙醇汽油是用90%的普通汽油與10%的燃料乙醇調(diào)和而成。它可以改善油品的性能和質(zhì)量，降低一氧化碳、碳?xì)浠衔锏戎饕廴疚锱欧拧?[4]  [13-14]  [5] 

藥理作用

消毒

廣泛用于醫(yī)用消毒（體積分?jǐn)?shù)為75%±5%的乙醇溶液常用于醫(yī)療消毒）。

一般使用 95%的酒精用于器械消毒；70~75%的酒精用于殺菌，例如75%的酒精在常溫（25℃）下，一分鐘內(nèi)可以殺死大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌、白色念球菌、銅綠假單胞菌等；更低濃度的酒精用于降低體溫，促進(jìn)局部血液循環(huán)等。

但是研究表明，乙醇不能殺死細(xì)菌芽孢，也不能殺死肝炎病毒（如：乙肝病毒）。故乙醇只能用于一般消毒，達(dá)不到滅菌標(biāo)準(zhǔn)。 [4-5]  [13-14]  [15]  [17]  [12] 

食用

乙醇還可以用于食用，如酒。因為它能作為良好的有機(jī)溶劑，所以中醫(yī)用它來送服中藥，以溶解中藥中大部分有機(jī)成分。

酒精在中藥使用上的作用：

1、酒精可以行藥勢，古人謂“酒為諸藥之長”，酒精可以便藥力外達(dá)于表而上至于顛，使理氣行血藥物的作用得到較好的發(fā)揮，也能使滋補藥物補而不滯；

2、酒精有助于藥物有效成分的析出，中藥的多種成分都易于溶解酒精之中；

3、防腐作用。 [15]  [14]  [12] 

吸收

飲酒后，乙醇很快通過胃和小腸的毛細(xì)血管進(jìn)入血液。

一般情況下，飲酒者血液中乙醇的濃度（blood alcohol concentration，BAC）在30~45分鐘內(nèi)將達(dá)到最大值，隨后逐漸降低。

當(dāng)BAC超過1000mg/L時，將可能引起明顯的乙醇中毒。

攝入體內(nèi)的乙醇除少量未被代謝而通過呼吸和尿液直接排出外，大部分乙醇需被氧化分解。 [17]  [9]  [14] 

代謝

在乙醇的代謝過程中乙醇脫氫酶（alcohol dehydrogenase，ADH）起著至關(guān)重要的作用，它主要分布在肝臟，在胃腸道及其他組織中也有少量分布。

乙醇通過血液流到肝臟后，首先被ADH氧化為乙醛，而乙醛脫氫酶則能把乙醛進(jìn)一步催化為乙酸，在肝臟中乙醇還能被CYP2E1酶分解代謝。

人喝酒后面部潮紅，是因為皮下暫時性血管擴(kuò)張所致，因為這些人體內(nèi)有高效的乙醇脫氫酶，能迅速將血液中的酒精轉(zhuǎn)化成乙醛，而乙醛具有讓毛細(xì)血管擴(kuò)張的功能，會引起臉色泛紅甚至身上皮膚潮紅等現(xiàn)象，也就是平時所說的“上臉”。另外還有一種酶——乙醛脫氫酶，喝酒臉紅的人是只有乙醇脫氫酶沒有乙醛脫氫酶，所以體內(nèi)迅速累積乙醛而遲遲不能代謝引起的。

乙醇代謝的速率主要取決于體內(nèi)酶的含量，其具有較大的個體差異，并與遺傳有關(guān)。

人體內(nèi)若是具備這兩種酶，就能較快地分解酒精，中樞神經(jīng)就較少受到酒精的作用，因而即使喝了一定量的酒后，也行若無事。在人體中，都存在乙醇脫氫酶，而且大部分人數(shù)量基本是相等的。但缺少乙醛脫氫酶的人就比較多。乙醛脫氫酶的缺少，使乙醛分解較慢，在體內(nèi)存留時間較長，所以嚴(yán)格地說酒精的代謝速度是沒法用一個準(zhǔn)確的速度來描述的，因人而異。 [14]  [9]  [17] 

燃料乙醇編輯

燃料乙醇一般是指體積分?jǐn)?shù)達(dá)到 99.5%以上的無水乙醇，是 良好的辛烷值調(diào)和組分和汽油增氧劑，燃燒乙醇汽 油能夠有效減少汽車尾氣中的 PM2.5 和 CO[1]，其 作為可再生液體燃料的代表之一，可補充化石燃料 資源，降低石油資源對外依存度，減少溫室氣體和 污染物排放，近年來受到世界各國的廣泛關(guān)注。自巴西、美國率先于 20 世紀(jì) 70 年代中期大力推行燃 料乙醇政策以來，加拿大、法國、西班牙、瑞典等 國紛紛效仿，目前以甘蔗、玉米為原料的第 1 代燃 料乙醇產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成規(guī)模，燃料乙醇已經(jīng)成為世界 消費量最大的生物燃料。

世界燃料乙醇發(fā)展概況

2011年世界生物燃料總產(chǎn)量為9095萬噸，其中燃料乙醇產(chǎn)量為6680萬噸。

美國是目前世界上最大的燃料乙醇生產(chǎn)國，2011年總產(chǎn)能為4454萬噸/年（149億加侖/年），實際產(chǎn)量約為4153萬噸（139億加侖，1加侖=3.78541L，下同），較2010年（3944萬噸）增加了5.3%，占世界燃料乙醇總產(chǎn)量的62.2%。美國共有燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)209家，絕大多數(shù)以玉米為原料，目前美國非糧原料燃料乙醇廠。美國通過法令的形式，強(qiáng)制規(guī)定了燃料乙醇的使用量。2005年通過的可再生燃料標(biāo)準(zhǔn)（RFS）能源政策法案（EPAct）規(guī)定到2012年生物燃料使用量要達(dá)到75億加侖。2007年美國能源獨立與安全法案（EISA）中對RFS進(jìn)行了修訂，建立了RFS2計劃，對每年運輸用的纖維素生物燃料、生物柴油和先進(jìn)生物燃料的使用量進(jìn)行了規(guī)定，要求到2022年生物燃料的總使用量要達(dá)到360億加侖（235萬桶/日），其中纖維素生物燃料的使用量要達(dá)到160億加侖。目前美國市場上同時銷售不含乙醇的汽油、E10和E15汽油。E10已經(jīng)在美國得到廣泛應(yīng)用，使用比例達(dá)到95%，銷售商將辛烷值為83.5～83.7的汽油與乙醇（體積分?jǐn)?shù)占10%）調(diào)和得到辛烷值為87的乙醇汽油；E15則適用于2001年以后生產(chǎn)的車輛。從2000—2011年美國燃料乙醇的實際使用情況看，符合RFS2的要求。2012年美國受高溫干旱的影響，玉米價格上漲影響了美國燃料乙醇的生產(chǎn)，燃料乙醇產(chǎn)量較2011年下降4.6%。

巴西是第二大燃料乙醇生產(chǎn)國，以甘蔗為主要原料，約有50%的甘蔗用于生產(chǎn)燃料乙醇，燃料乙醇供應(yīng)了其國內(nèi)輕型乘用車38%的燃料需求。2011年受甘蔗減產(chǎn)的影響，燃料乙醇減產(chǎn)，總產(chǎn)量為1665.2萬噸，占世界總產(chǎn)量的25%，較2010年下降了19.5%。巴西銷售燃料乙醇的方式有兩種：含水乙醇和無水乙醇。含水乙醇用于純乙醇燃料汽車，而無水乙醇則用于與汽油調(diào)和，巴西銷售的汽油中均含有20%～25%的乙醇。巴西燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的成功得益于其靈活燃料汽車（FFV）的推廣，目前銷售的汽車中90%為FFV，其燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)大多都與蔗糖生產(chǎn)相結(jié)合，共有350座燃料乙醇生產(chǎn)廠，約有80%位于巴西圣保羅州，另有20%位于巴西北部地區(qū)。其中273座工廠可同時生產(chǎn)糖和乙醇，單生產(chǎn)燃料乙醇的工廠僅有77座。

近年來，德國十分重視燃料乙醇的使用，2010年德國共有13家燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)，總產(chǎn)能100萬噸/年，2010年總產(chǎn)量60萬噸，但消費總量達(dá)到102萬噸，因此需從荷蘭、比利時、法國和波蘭進(jìn)口燃料乙醇。預(yù)計到2020年，德國燃料乙醇的消費量將達(dá)到156萬噸。德國乙醇的銷售方式有3種：直接與汽油調(diào)和銷售；以乙基叔丁基醚（ETBE）與汽油調(diào)后銷售；以E85銷售。2010年這3種方式分別銷售85.9萬噸、14.9萬噸和1.3萬噸。

日本交通部門的石油對外依存度接近于100%，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省2006年發(fā)布了“國家新能源戰(zhàn)略”，計劃到2030年將石油的對外依存度降低80%，到2020年要實現(xiàn)可再生燃料替代3%的汽油消費量的目標(biāo)。燃料乙醇是日本國內(nèi)最主要的可再生燃料種類之一，根據(jù)日本“揮發(fā)油類質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”的要求，汽油中需要摻調(diào)3%的燃料乙醇，采用直接與汽油摻混或以ETBE與汽油摻混的方式使用，其燃料乙醇消費總量的97%從海外進(jìn)口。目前日本國內(nèi)燃料乙醇總產(chǎn)能約為3萬噸/年，主要以糧食、甜菜為原料，也有一些纖維素乙醇示范裝置。 [20] 

燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展

目前，燃料乙醇的生產(chǎn)方法主要分為化學(xué)合成法和生物法。化學(xué)合成法包括乙烯路線和合成氣路線，生物法分為生物化學(xué)法和熱化學(xué)法。

目前普遍研究的合成氣化學(xué)法生產(chǎn)乙醇有2種方法。一種是甲醇羰基化，美國聯(lián)碳公司利用Co(OAc)-12催化劑，甲醇與合成氣反應(yīng)制取乙醇，獲得了較高的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品選擇性；殼牌公司用甲醇和合成氣在CoI2、CoBr2的催化作用下反應(yīng)，甲醇轉(zhuǎn)化率可達(dá)51.1%，乙醇選擇性63.8%。另一種方法是合成氣在催化劑的作用下直接合成乙醇，美國聯(lián)碳公司開發(fā)的Rh系催化劑、德國Hoechst公司開發(fā)的Rh-Mg系催化劑和法國IFP開發(fā)的Co-Cu-Cr-堿系催化劑，都取得了一定進(jìn)展。雖然國內(nèi)外已在該領(lǐng)域開展了大量研究工作，但在目標(biāo)產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率和收率方面還有待進(jìn)一步提高，因此該方法目前尚未得到工業(yè)應(yīng)用。美國塞拉尼斯公司基于其甲醇羰基合成乙酸工藝，開發(fā)了TCX乙醇生產(chǎn)技術(shù)。該技術(shù)使用合成氣和氫氣為原料，在合成乙酸后，乙酸和氫氣在鉑/ 錫催化劑的作用下發(fā)生加氫反應(yīng)制備乙醇，具有生產(chǎn)成本低、占地面積小和裝置規(guī)模大（110萬噸/ 年）等特點，其全生命周期水耗比傳統(tǒng)生物燃料水耗要低。該工藝與生物質(zhì)氣化技術(shù)結(jié)合可低成本生產(chǎn)生物燃料乙醇。2012年4月，塞拉尼斯公司獲準(zhǔn)在南京建設(shè)27.5萬噸/年工業(yè)乙醇項目，該公司同時計劃在中國珠海、內(nèi)蒙古，美國德克薩斯州和印度尼西亞建設(shè)乙醇生產(chǎn)裝置。加拿大Enerkem公司開發(fā)了以城市垃圾為原料，經(jīng)氣化、合成氣凈化、甲醇羰基化生產(chǎn)乙醇的成套技術(shù)，該工藝每10噸垃圾可生產(chǎn)3噸乙醇。Enerkem公司在加拿大的魁北克已經(jīng)建成一座130萬加侖/年的工業(yè)示范裝置，目前與GreenField乙醇公司合作在加拿大埃德蒙頓建設(shè)其10萬加侖/年的商業(yè)生產(chǎn)裝置，并計劃在美國Pontotoc和加拿大Varennes另建2座10萬加侖/年的生產(chǎn)裝置。

生物發(fā)酵制燃料乙醇分為生化法和合成氣發(fā)酵2種。生化法是目前制取燃料乙醇的最主要方法，近十年以糧食和甘蔗為原料的第1代燃料乙醇產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。玉米燃料乙醇的生產(chǎn)過程包括預(yù)處理、脫胚制漿、液化、糖化、發(fā)酵和乙醇蒸餾步驟。早期的糧食乙醇生產(chǎn)工藝存在能耗高、反應(yīng)速度慢 和原料利用率低的缺點，經(jīng)過多年的技術(shù)改進(jìn)，糧食乙醇的效率已經(jīng)得到很大提高。目前美國大部分乙醇企業(yè)的淀粉轉(zhuǎn)化率已經(jīng)達(dá)到90%～95%，生產(chǎn)1億加侖燃料乙醇，需要90萬噸玉米，可同時副產(chǎn)30萬噸動物飼料和8500噸玉米油。糧食乙醇的酶制劑的成本也經(jīng)歷了從高到低的下降過程，酶制劑在成本中所占比例從30%～40%下降到了5%～10%。諾維信公司（Novozymes）在2012年推出了Avantec液化酶，在相同的工藝條件下，可提高乙 醇產(chǎn)率2.5%，每生產(chǎn)1億加侖燃料乙醇可減少糧食消耗2.25萬噸。以甜高粱莖稈和木薯等非糧作物為原料的1.5代燃料乙醇，主要是利用作物中的糖類物質(zhì)，采用生化工藝，通過糖發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇。目前，以纖維素和其它廢棄物為原料的第2代燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)主要有生化法和熱化學(xué)法。纖維素生物發(fā)酵制燃料乙醇的技術(shù)路線包括預(yù)處理、纖 維素水解和單糖發(fā)酵3個關(guān)鍵步驟。預(yù)處理方法分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法， 目的是分離纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，增加纖維素與酶的接觸面積，提高酶解效率。物理方法包括機(jī)械粉碎、蒸汽爆碎、微波輻射和超聲波預(yù)處理；化學(xué)法一般采用酸、堿、次氯酸鈉、臭氧等試劑進(jìn)行預(yù)處理，其中以NaOH和稀酸預(yù)處理研究較多；物理化學(xué)法包括蒸汽爆破和氨纖維爆破法；生物法是用白腐菌產(chǎn)生的酶類分解木質(zhì)素。這些預(yù)處理方法各有其優(yōu)缺點，今后的主要研究方向是繼續(xù)探索反應(yīng)條件溫和、無有毒副產(chǎn)物和糖化效率高的預(yù)處理技術(shù)。纖維素酶成本較高的問題長期以來一直是阻礙纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的障礙。20世紀(jì)90年代，每加侖纖維素乙醇的酶成本約為5美元。為了降低酶費用，美國能源部為Novozymes公司和Genencor公司提供資金研究纖維素糖化酶，2012年Novozymes推出酶制劑產(chǎn)品Cellic CTec3，比其 推出的上一代商業(yè)酶CTec2轉(zhuǎn)化效率提高了50%，并且提高了溫度和酸堿度的適應(yīng)范圍，降低了纖維素乙醇的生產(chǎn)成本（由2.5美元/加侖降至2美元/加侖）。Genencor公司在2011年推出最新一代的纖維素復(fù)合酶Accellerase? TRIO產(chǎn)品，該酶同時含有外切葡聚糖酶，在Accellerse DUET基礎(chǔ)上，提高了處理高濃度底物的能力，酶用量可減少一半，最佳工作條件為pH值4.0～6.0，溫度40～57℃，可用于SSCF發(fā)酵工藝。丹麥DSM公司也推出了商業(yè)應(yīng)用的纖維素水解酶，為Inbicon纖維素乙醇生產(chǎn)裝置提供酶產(chǎn)品。

纖維素乙醇生產(chǎn)工藝主要分為4種，包括分步水解與發(fā)酵工藝（SHF）、同步糖化發(fā)酵工藝（SSF）、同步糖化共發(fā)酵（SSCF）和直接微生物轉(zhuǎn)化工藝（DMC)。

其中SHF工藝是最先開發(fā)和應(yīng)用最廣的纖維素乙醇技術(shù)，即纖維質(zhì)原料首先利用纖維素酶水解后，再進(jìn)行 C5、C6糖發(fā)酵，可分別發(fā)酵， 也可利用C5、C6共發(fā)酵菌株生產(chǎn)乙醇，該方法的缺點是隨著酶水解產(chǎn)物的積累，會抑制水解反應(yīng)完全。目前絕大多數(shù)商業(yè)裝置都采用SHF工藝，如加拿大Iogen、杜邦DDCE等。

同步糖化發(fā)酵工藝（SSF）是將纖維素酶解與葡萄糖乙醇發(fā)酵整合在同一個反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，酶解過程中產(chǎn)生的葡萄糖被微生物迅速利用，消除了糖對纖維素酶的反饋抑制作用。Abengoa Bioenergy在其330噸/年的中試裝置上采用了SSF技術(shù)。同步糖化和共發(fā)酵工藝（SSCF）利用C5糖和C6糖共發(fā)酵菌株進(jìn)行酶解同步發(fā)酵，提高了底物轉(zhuǎn)化率，增加了乙醇產(chǎn)量。直接微生物轉(zhuǎn)化工藝（DMC）也稱為統(tǒng)合生物工藝（CBP），將木質(zhì)纖維素的生產(chǎn)、酶水解和同步糖化發(fā)酵過程集合為一步進(jìn)行，要求此微生物/微生物群既能產(chǎn)生纖維素酶，又能利用可發(fā)酵糖類生產(chǎn)乙醇。

目前Mascoma公司在其500噸/年的中試裝置上使用該 技術(shù)，該公司利用酵母和細(xì)菌共同完成纖維素酶的生產(chǎn)和乙醇發(fā)酵過程，由于減少了酶生產(chǎn)單元，大大降低了生產(chǎn)費用，Mascoma公司和瓦萊羅公司合資建設(shè)的2000萬加侖/年商業(yè)規(guī)模纖維素乙醇工廠將使用CBP技術(shù)。法國Deinove公司與Tereos合作開發(fā)出一種稱作“奇球菌”的菌株，利用CBP技術(shù)，可直接將生物原料纖維素分解成單糖并轉(zhuǎn)化成乙 醇，生物燃料生產(chǎn)成本有望降低20%～30%。合成氣生物轉(zhuǎn)化乙醇主要由原料氣化、合成氣預(yù)處理和合成氣發(fā)酵單元構(gòu)成。生物轉(zhuǎn)化所需的合成氣原料與化學(xué)轉(zhuǎn)化過程相同，利用能夠以CO和H2為底物生長的微生物，通過厭氧發(fā)酵將合成氣轉(zhuǎn)化為燃料和化學(xué)品，合成氣生物轉(zhuǎn)化的反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)副產(chǎn)物少、合成氣原料要求低、對原料氣中的硫化物耐受性強(qiáng)，目前已經(jīng)從自然界分離出了多株適合合成氣發(fā)酵的菌株。Coskata公司開發(fā)了利用合成氣發(fā)酵制乙醇的技術(shù)，2009年該公司在美國賓西法尼亞州建成4萬加侖/年的工業(yè)示范裝置，截至目前，該裝置已經(jīng)運轉(zhuǎn)2年，其氣化1噸生物質(zhì)原料可生產(chǎn)0.3噸燃料乙醇。

LanzaTech公司開發(fā)了利用鋼廠廢氣（CO）發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的技術(shù)，在新西蘭建立了1m3的中試裝置，并與寶鋼合資建成了300噸/年示范裝置。英力士公司則開發(fā)了垃圾氣化制合成氣，合成氣生物發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇的技術(shù)，并已經(jīng)在美國佛羅里達(dá)建成2.4萬噸/年燃料乙醇生產(chǎn)裝置，該裝置以當(dāng)?shù)氐氖卟藦U棄物為原料，采用兩級氣化工藝制備合成氣，合成氣經(jīng)凈化、微生物發(fā)酵和精餾得到燃料乙醇產(chǎn)品。該裝置無需使用化石燃料，不但能夠生產(chǎn)800萬加侖/年燃料乙醇，而且能夠產(chǎn)生6MW的電能，在裝置自給的情況下還能外送1～2MW電能。英力士公司目前正在英國的Seal Sands建設(shè)其15萬噸/年的商業(yè)裝置，該裝置將副產(chǎn)43MW的電能，預(yù)計可外送電能24MW。

合成氣發(fā)酵制燃料乙醇相比于生物化學(xué)法，原料來源廣泛，既可以利用單一生物質(zhì)原料，也可使用多種原料的混合物，如生物質(zhì)、石油焦、城市垃圾和煤炭等原料，無需復(fù)雜的預(yù)處理單元和使用昂貴的生物酶；原料利用率高，纖維素、半纖維素和木質(zhì)素都可以氣化，達(dá)到了利用全部木質(zhì)纖維素原料的目的。

但目前生物質(zhì)氣化技術(shù)尚不成熟，氣化效率較低，直接制約了生物質(zhì)熱化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，合成氣轉(zhuǎn)化過程還需要繼續(xù)改進(jìn)提高生產(chǎn)穩(wěn)定性，也是目前需要解決的主要問題。美國ZeaChem公司開發(fā)的乙醇生產(chǎn)技術(shù)是將木質(zhì)纖維素水解得到葡萄糖和木糖，利用乙酸發(fā)酵菌將糖轉(zhuǎn)化為乙酸，乙酸酯化得到乙酸乙酯，加氫后得到乙醇產(chǎn)品，氫氣由酸水解得到的木質(zhì)素氣化生產(chǎn)。該技術(shù)的優(yōu)點在于可以利用整個木質(zhì)纖維素，提高了原料利用率，每噸干物質(zhì)的乙醇產(chǎn)量可達(dá)160加侖，相比于其它工藝，乙醇產(chǎn)率提高了50%。

該公司2012年底完成了其25萬加侖/年纖維素乙醇生產(chǎn)裝置的設(shè)備施工。此外合成生物學(xué)也是目前研究的熱點，如美國LS9公司通過對微生物的基因改造，可將底物直接轉(zhuǎn)化為多種化學(xué)品。除了以上燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)外，還可直接將太陽能轉(zhuǎn)化為燃料乙醇。美國Joule公司開發(fā)的Liquid Solar Energy技術(shù)在微生物的作用下能夠直接將陽光和CO2轉(zhuǎn)化為乙醇和其它燃料產(chǎn)品，目標(biāo)成本為1.28美元/加侖，預(yù)計2014年將實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用。美國Algenol公司開發(fā)了光合制乙醇技術(shù)，利用藍(lán)藻在封閉光生物反應(yīng)器（PBRS）中的光合作 用直接生產(chǎn)乙醇，乙醇從藻類培養(yǎng)液中蒸發(fā)，冷凝收集后，提純至燃料級乙醇。該工藝不但能夠產(chǎn)生乙醇，還能產(chǎn)生純凈水。目前該公司與陶氏化學(xué)合作在佛羅里達(dá)州建設(shè)10萬加侖/年燃料乙醇生產(chǎn)裝置。 [20] 

世界燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

以糧食為原料的第1代燃料乙醇由于存在成本過高、對土地和糧食安全造成威脅等問題而備受爭議。

樂施會（Oxfam）的研究表明，以糧食為原料的生物燃料推高了糧食價格，并大量占用土地資源，過去十年中亞洲、非洲和拉美有60%的新開發(fā)土地被用于生產(chǎn)生物燃料。傳統(tǒng)生物燃料“與糧爭地，與人爭糧”。歐盟為了減少因使用以糧食為原料的生物燃料對社會和環(huán)境帶來的負(fù)面影響，2012年10月公布了新生物燃料法令限制使用糧食生產(chǎn)生物燃料，到2020年，以糧食為原料的生物燃料的使用比例不得超過5%。

目前第1代生物燃料占?xì)W盟交通運輸領(lǐng)域能源消耗總量的4.5%。美國2011年燃料乙醇消耗的玉米達(dá)50.5億蒲式耳（1.28億噸），相當(dāng)于美國當(dāng)年玉米總產(chǎn)量的40%左右，占全球玉米產(chǎn)量的25%。2011年美國國會取消了持續(xù)多年的乙醇調(diào)和稅收減免政策（減免45美分/加侖）和進(jìn)口關(guān)稅（54 美分/ 加侖）。2012年夏天，美國發(fā)生了56年來最嚴(yán) 重的干旱，玉米產(chǎn)量下降了20%，降至2010年來最低水平，導(dǎo)致玉米價格上漲48%。由于美國的玉米乙醇產(chǎn)量下降，巴西乙醇32年來首次直接進(jìn)入美國市場。巴西2010/2011和2011/2012榨季也曾面臨因蔗糖產(chǎn)量下降而導(dǎo)致的燃料乙醇產(chǎn)量下降，并且在2011年將乙醇汽油中乙醇的調(diào)和比例從25%降低至20%。

由于糧食乙醇存在“與糧爭地，與人爭糧”問題，因此世界許多國家和地區(qū)均加快了非糧燃料乙醇的產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐。歐洲目前正鼓勵新能源企業(yè)利用垃圾、麥稈和藻類等非糧食原料開發(fā)新一代生物燃料，而不改變其2009年制定的到2020年境內(nèi)交通運輸領(lǐng)域能耗的10%為可再生能源的目標(biāo)。新法令規(guī)定只有以非糧原料制備的第2代生物燃料才可能在未來獲得補貼。

2011年8月，美國政府推出了一項總額為5.1億美元的補貼計劃，由農(nóng)業(yè)部、能源部和海軍共同投資推動美國第2代生物燃料的生產(chǎn)開發(fā)進(jìn)程。2012年8月美國政府宣布，對纖維素燃料產(chǎn)品提供每加侖1.01美元，對生物柴油每加侖1美元的聯(lián)邦稅收減免。對于纖維素燃料的減免政策還將延伸至利用藻類、藍(lán)細(xì)菌或浮萍（多種浮萍）煉制的燃料。而巴西目前正在開發(fā)蔗渣制燃料乙醇和新一代的含糖木薯制燃料乙醇技術(shù)。 [20] 

中國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

“十一五”期間，中國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)在《可再生能源法》的推動下發(fā)展較快，燃料乙醇使用量從2005年的102萬噸增加到2010年的180萬噸。根據(jù)《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，到2015年生物燃料乙醇利用量要達(dá)到400萬噸。2012年前中國共有5家燃料乙醇企業(yè)，除廣西木薯制乙醇外，其它4家均采用糧食為生產(chǎn)原料。

2012年國家批復(fù)了山東龍力5.15萬噸/年纖維素燃料乙醇項目和中興能源10萬噸/年甜高粱莖稈燃料乙醇項目。 在技術(shù)研發(fā)方面，啟動了“十二五”國家科技支撐計劃項目——非糧燃料乙醇關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與示范課題，并在進(jìn)行國家科技支撐計劃項目“生物液體燃料科技工程”中“千噸級生物質(zhì)氣化合成液體燃料關(guān)鍵技術(shù)與示范”的研究工作；北京化工大學(xué)通過基因重組技術(shù)研發(fā)出一種新型重組釀酒酵母，可利用CBP工藝生產(chǎn)纖維素乙醇；中科院過程工程研究所進(jìn)行了葛根、紅薯直接固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇技術(shù)的研究；中科院山西煤炭化學(xué)研究所在“合成氣制低碳混合醇新型催化劑及配套工藝技術(shù)”研究方面都取得了較好的效果。

很多企業(yè)，如河南天冠企業(yè)集團(tuán)有限公司、中糧生化能源（肇東）和山東龍力生物科技股份有限公司等企業(yè)都積極開展纖維素乙醇的工業(yè)示范；新西蘭Lanzatech公司與寶鋼集團(tuán)有限公司合資建設(shè)上海寶鋼朗澤新能源有限公司，并建成了300噸/年的合成氣發(fā)酵制乙醇中試裝置。中國首鋼集團(tuán)、臺灣“中鋼”公司和李長榮化學(xué)工業(yè)股份有限公司也將與Lanzatech合作建立中試裝置。中國在建和計劃建設(shè)的非糧燃料乙醇項目也很多：中國石油吉林燃料乙醇公司、華立集團(tuán)計劃聯(lián)合在浙江省舟山市建設(shè)以進(jìn)口木薯干為原料的30萬噸/年燃料乙醇項目；中國石油吉林燃料乙醇公司引進(jìn)芬蘭科伯利公司的技術(shù)，擬建設(shè)玉米秸稈制乙 醇工業(yè)化項目；中國石化擬與中糧集團(tuán)及諾維信公司（Novozymes）于近期開始在中國合作建設(shè)12萬噸/年纖維素乙醇項目，項目正在審批中。美國杜邦公司和大唐新能源有限公司也有意向在吉林建設(shè)第2代生物燃料乙醇項目。同時，多個葛根制乙醇項目也在計劃中。 [20] 

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