科技日報記者 馬愛平
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春華秋實，農作物光合作用的產物一半在籽實，一半在秸稈。11月中旬，農業大省黑龍江的秋糧收割已全面告捷，顆粒歸倉之后，農民依舊在農田里忙碌——秸稈的高效利用之戰尚酣。
往年秋收后，秸稈處理一直是個社會難題，除一部分被拉回家做燃料或飼料外，大部分秸稈都被留在田間，待來年春耕前被付之一炬。曾幾何時，秸稈焚燒時煙火漫天，煙味嗆人，秸稈也因此被視為環境負擔。
如今，秸稈高值化利用又有了一個新歸宿——被加工為纖維素乙醇。在黑龍江省海倫市，國投先進生物質燃料（海倫）有限公司通過與周邊供應商及農戶簽訂收購協議，現已實現4萬噸、相當于11萬畝地秸稈的打包離田。這些秸稈將被加工為纖維素乙醇。經此蛻變，秸稈這個“被放錯了地方的資源”就可以從環境負擔變身為綠色能源，為我國實現碳達峰、碳中和目標貢獻力量。
纖維素乙醇：先進生物液體燃料新突破
纖維素乙醇是典型的先進生物液體燃料，利用秸稈等農林廢棄物為原料，具有典型的綠色低碳可再生特征。
2022年4月，國家纖維素乙醇產業化示范項目——國投先進生物質燃料（海倫）有限公司年產3萬噸纖維素乙醇產業化示范項目順利建成。該項目獲得國家發改委攻關工程支持、國家重點研發計劃支持，獲批國家能源局“能源領域首臺(套)重大技術裝備”示范應用項目。該項目的建成，意味著國家先進生物液體燃料產業化實現新突破。
“秸稈運到我們工廠后，要經過預處理將纖維素、半纖維素和木質素進行分離，然后加入高效纖維素酶將纖維素、半纖維素轉化為可發酵糖，可發酵糖經過發酵轉化為乙醇，再經過精餾，就得到了纖維素乙醇，5噸秸稈可產出1噸乙醇。”工作人員介紹。
從原料富足度來看，作為農業大國，我國秸稈資源豐富，可收集資源量占比較高，秸稈產量近10年來穩定在8億噸/年。2021年，全國秸稈產生量8.65億噸。經估算，全國年平均可利用秸稈量超過1億噸，可生產2000萬噸左右的纖維素乙醇。目前全國汽油消費量1.5億噸/年，如按現行標準摻混比例10%調配車用乙醇汽油，年可利用纖維素乙醇1500萬噸。
從技術的自主創新角度來看，國投生物項目團隊經過多年技術攻關，從原料收儲運到預處理、高效酶解、發酵轉化、提純精制及綜合利用全流程，都取得了突破性進展，形成了具有自主知識產權的成套纖維素乙醇產業化技術，在工藝指標、系列裝備、智能控制、總能量產出效率、單位產能投資額等方面達到同期國際先進水平，還培養和儲備了一大批專業技術人才。纖維素乙醇已具備規模快速擴大的技術條件。
近年來，許多國家和地區積極推進纖維素乙醇技術創新和產業化示范。尤其是美國和歐洲，對纖維素乙醇投入大量資源，中試和示范項目超過100個。其中不乏殼牌、BP、科萊恩、美國POET這樣的油氣巨頭或生物能源企業投資的項目。在世界范圍來看，纖維素乙醇產業即將進入商業化運行階段，尚無哪國形成難以逾越的競爭優勢，而我國在原料保障、產業基礎、經濟性、市場空間等方面已具備纖維素乙醇規模化發展條件，戰略性反超機會較大。
零碳產業助力鄉村振興
植物利用光合作用將二氧化碳轉化為有機碳和氧氣，有機碳進一步轉化為能源和工業化學品，可以實現碳的零排放甚至負排放，生產纖維素乙醇的就是一個零碳產業。
纖維素乙醇替代普通汽油能夠產生顯著的減排效果，生產和推廣使用纖維素乙醇可對我國交通行業減排產生巨大貢獻。根據北京中創碳投科技有限公司的測算，與普通汽油相比，每噸纖維素乙醇可減排3.47噸二氧化碳當量，碳減排率達到151%，具有顯著的負碳效果。
5噸秸稈生產1噸纖維素乙醇外，還有富含木質素剩余物接近2.9噸，這些剩余物通過生物質發電廠轉化為電力和蒸汽，電力滿足自用需求，還可輸出3.8噸蒸汽。
以農作物秸稈為原料生產纖維素乙醇，不會“與人爭糧”，還可以提高農民的種糧積極性和種糧收益，進而保障糧食安全。以收購東北地區玉米秸稈為例，1噸纖維素乙醇消耗5噸秸稈，在收儲運環節每噸秸稈可為農民增收300元。如果產業形成規模，一年生產1500萬噸纖維素乙醇即可為農民增收200億元以上。同時，依照接近原料產地原則，纖維素乙醇項目多建設在農業地區，成為地方農業產業化龍頭企業，拉動區域經濟，擴大就業，助力鄉村振興。
“我們海倫纖維素乙醇產業化示范項目今年收的秸稈預計為周邊農民增收超過1000萬元。”國投生物海倫公司的員工說。
