燃料乙醇

1. 燃料乙醇

燃料乙醇，又叫生物乙醇，是指通过生物处理过程得到的乙醇。如今乙醇已有95%是生物乙醇，只有5%是由原油、天然气或煤炭生产的。目前，乙醇生产主要以淀粉类（粮食作物为主，如玉米、木薯等）和糖类（如甘蔗、甜菜等）作为发酵原料，采用微生物法发酵生产乙醇技术已成熟，但是高昂的原料成本使粮食发酵生产乙醇的工业应用受到限制，同时存在与人争粮或与粮争地等弊端，因此寻找新的原料势在必行。
纤维素（cellulose）是地球上最丰富的可再生资源，据测算年总产量高达1500×108t，其中蕴储着巨大的生物质能。我国每年作物秸秆（如稻草、麦秆等）的产量可达7×108t左右（相当于5×108t标煤）。纤维素是一种多糖物质，每个纤维素大分子是由n个葡萄糖残基（葡萄糖酐），彼此以1-4甙键（氧桥）联结而形成的。如图16.1所示。

图16.1 纤维素结构示意

纤维素在常温下不发生水解，高温下水解也很缓慢。只有在催化剂的作用下，纤维素的水解反应才显著进行，常用的催化剂是无机酸或纤维素酶。纤维素酶在生物乙醇转化过程中起着非常重要的作用，可将纤维素、半纤维素水解成葡萄糖，为转化为乙醇提供丰富的底物；自然界中的酵母和少数细菌能够在厌氧条件下发酵葡萄糖生成乙醇。其中，纤维素酶水解方程式如下（牟晓红，2009）：

木霉生物学

利用纤维素酶将天然纤维素降解成葡萄糖的过程中，必须依靠纤维素酶的3种组分协同作用完成，即纤维素大分子首先在内切型-β-葡聚糖酶（EC3.2.1.4，也称Cx酶、CMC酶、EG）和外切型-β-葡聚糖酶（EC3.2.1.91，也称Cl酶、纤维二糖水解酶或CBH）的作用下降解成纤维二糖，再进一步在纤维二糖酶（EC3.2.1.21，也称β-葡萄糖苷酶或CB）作用下生成葡萄糖。
目前，国内外以植物纤维素为原料生产燃料乙醇的各种工艺中，主要有四种糖化发酵工艺，分别是分段糖化与发酵（SHF）、同步糖化发酵（SSF）、同步糖化共发酵（SSCF）和联合生物加工工艺（CBP）。SSCF工艺可以在同一发酵罐中同时进行纤维素酶水解和C5糖和C6糖的发酵，该工艺不仅有利于缓解葡萄糖对纤维素酶的反馈抑制作用，节省设备投资，还有利于发酵液中乙醇的积累，提高发酵液中最终的乙醇浓度，降低乙醇回收单元中乙醇蒸馏的能耗，大幅度降低生产成本。利用纤维素生产生物乙醇的同步糖化共发酵过程图如图16.2（Carlos Sáez，2000）。
许多微生物都会产生纤维素酶，但最适合于水解纤维素的酶来自于木霉。T.reesei是世界上研究和应用最广泛的纤维素酶工业微生物，它的优点在于它的酶系纤维素酶活性高并且能生产大量的胞外蛋白，它的酶系中60%以上的蛋白是外切酶（CBH），对于结晶性纤维素有很强的降解能力。

图16.2 纤维素原料生产乙醇示意

1998年，南京林业大学在黑龙江建成了完整的植物纤维生产燃料乙醇中试生产线，该生产线日处理农林植物纤维5t（日产乙醇0.8t）。风干植物纤维经蒸汽爆破预处理，纤维素酶制备所用菌株是T.reesei和酵母菌NL05，纤维素酶的制备在20m3的生物反应器中进行，T.reesei以汽喷料为碳源，在一定的搅拌速度和通风量下合成纤维素酶，完成一个产酶周期后酶液用于剩余汽喷料的水解。植物纤维的酶水解在2台32m3的反应器中进行，每天取汽喷料的10%用于纤维素酶的制备，产生的纤维素酶酶解剩余90%的汽喷料。酶解温度（50±1）℃、酶解初始 pH 值4.80。戊糖己糖同步乙醇发酵菌株是毕赤酵母NL02，酶水解液的乙醇发酵在一台5m3的发酵罐中进行。植物纤维汽喷料在纤维素酶的作用下降解成单糖后，经过压滤和洗涤得到一定浓度的水解糖液，水解糖液中的戊糖和己糖被酵母在限制性供氧条件下同步发酵成乙醇。
美国能源部与诺维信合作，投资3000万美元进行纤维素水解酶的开发，研究将玉米秸酶解成糖，再发酵制乙醇；还与DOE合作建设年处理玉米秸200t、生产燃料乙醇6900gal的中试装置，其生产技术分以下几步：先将玉米秸粉碎，用1.1%硫酸预处理；然后加木霉纤维素酶糖化36 h，使纤维素90%转化成葡萄糖；将糖浆冷却至41℃，连续发酵得到浓度为7.5%的乙醇；经蒸馏分子筛吸附脱水，生成99.5%乙醇，废渣经干燥用作燃料。
另外，Stevenson等（2002）报道了利用木霉直接发酵纤维素生产乙醇的方法，这更扩展了木霉发酵生产乙醇的途径。他们从牛粪中分离到一株木霉菌A10，该菌株在厌氧条件下可以将纤维素或者糖类物质直接转化为乙醇，在纤维素含量为50g/L的MM培养基中厌氧培养，乙醇产量为0.4mg/L，通过优化培养条件，采取分阶段预培养和深层厌氧培养后乙醇产量可达2g/L，以葡萄糖作为碳源乙醇产量最高可达5g/L，但以木糖作为碳源，乙醇产量最低。

2. 目前国内是否有纯乙醇燃料车

乙醇俗称酒精，俗称乙醇，用乙醇作为汽车燃料，也可称为酒精车。

利用乙醇替代石油燃料的活动由来已久，无论是在生产还是应用技术上都已经非常成熟，由于石油资源的短缺，汽车能源的多样化加剧，乙醇汽车再次被提上议事日程。世界上有40多个国家，有的已经实现了大规模推广，乙醇汽车的地位也在不断提高。在汽车中使用乙醇可以提高燃油的辛烷值，增加含氧量，使汽车气缸燃烧更加彻底，可以减少有害物质的排放。【摘要】
目前国内是否有纯乙醇燃料车【提问】
您好亲很高兴回答您的问题呢！【回答】
晚上好啊！亲亲【回答】
有的，世界各国已经陆续提出限制燃油车销售或禁售燃油车时间表，虽然我们的禁售时间未明确，但已启动研究禁售燃油车时间表。禁售不代表禁止使用，原来已经购买的燃油车依然可以使用。【回答】
全国范围将推广使用更加环保节能的车用乙醇汽油。乙醇汽油就是在汽油中添加10%的生物燃料乙醇，将有效减少尾气中碳氢化合物、PM2.5排放，大幅改善空气质量。此外，很多车企已经表示要在近年内停止纯燃油车的生产，其中沃尔沃2019年就要停止生产和销售纯燃油汽车。2026年，大众开发最后一代内燃机汽车。【回答】
乙醇俗称酒精，俗称乙醇，用乙醇作为汽车燃料，也可称为酒精车。

利用乙醇替代石油燃料的活动由来已久，无论是在生产还是应用技术上都已经非常成熟，由于石油资源的短缺，汽车能源的多样化加剧，乙醇汽车再次被提上议事日程。世界上有40多个国家，有的已经实现了大规模推广，乙醇汽车的地位也在不断提高。在汽车中使用乙醇可以提高燃油的辛烷值，增加含氧量，使汽车气缸燃烧更加彻底，可以减少有害物质的排放。【回答】
乙醇汽车的燃料应用方式：

（1）混合燃烧，是指乙醇与汽油的混合应用。在混合燃料中，乙醇的比例和体积“e”表示，如果乙醇占10%、15%，那么用E10、E15表示，混合乙醇汽车占主要地位。

（2） 变性燃料乙醇（变性燃料乙醇）是指将乙醇脱水并加入变性剂生产的乙醇，也属于实验应用阶段；

（3）柔性燃料乙醇，是指燃料可以使用汽油，可以使用乙醇或甲醇与汽油的混合比燃料，也可以使用汽油使用氢气，可随时切换。福特和丰田都在试验弹性燃料汽车。【回答】

3. 乙醇汽油和普通汽油的价格对比，请专家回答？

乙醇，俗称酒精，乙醇汽油是一种由粮食及各种植物纤维加工成的燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配形成替代能源。按照我国的国家标准，乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成。它可以有效改善油品的性能和质量，降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物排放。它不影响汽车的行驶性能，还减少有害气体的排放量。

而车用酒精与工业酒精、食用酒精相比最大的区别是水和杂质的含量少，国家标准规定必须小于0.8%。所以车用乙醇出厂时都必须加变性剂，让它从颜色或味道上区别于食用酒精。在我国，车用乙醇出厂前加3%－5%的汽油，让它在味道上区别于食用酒精。而欧洲一些国家则在其出厂前加颜色，如蓝色、红色等。 

这次国家发改委统一部署、多个省份争先推广乙醇汽油，是因为改用乙醇汽油对环境和车辆都有好处。一方面，减少有害尾气的排放。因为乙醇汽油含氧量的提高，能够使工况燃烧更充分，从而更有效地降低和减少了有害尾气的排放。据国家汽车研究中心所做的发动机台架试验和行车试验结果表明，使用车用乙醇汽油，发动机无需改造，动力性能基本不变，尾气排放CO和CH化合物平均减少30％以上。另一方面，消除积炭。因为乙醇汽油的燃烧特性，能有效地消除火花塞、燃烧室、气门、排气管消声器部位积炭的形成，优化工况行为，避免了因积炭的形成而引起的故障，延长部件使用寿命，延长发动机机油的使用时间，减少更换次数。减少油耗。虽然从机理上讲，燃料乙醇热值比汽油热值低，然而，乙醇汽油因加入10％的乙醇，其热值理论上降低了3％，会使动力性能下降，但因乙醇中含氧，使汽油中氧含量增加3.5%，将原汽油不能完全燃烧的部分充分燃烧，使尾气中CO降低33％，从而使油耗相应减少。两者相抵，使总体油耗持平或略有下降。 
给爱车喝乙醇汽油，车友需要注意些什么？重点防水。车辆首次改用车用乙醇汽油，应检查油箱是否有水。因为车用乙醇汽油中的乙醇，具有亲水性。积存在油箱底部的水一旦与乙醇汽油混合，造成油品水分超标，会产生不易点火现象，影响发动机的正常工作。 
再防杂质。车用乙醇汽油具有较强的清洗作用，在使用初期，会把原来附着在油箱壁上、或沉积在油箱底部的胶质颗粒（指原汽油中所含的物质，在一定条件下所产生的胶化现象）、铁锈等杂质清洗下来，混入油中，由油管吸入油路，造成汽油滤芯、化油器雾化喷嘴、电喷车的喷嘴等被杂质阻塞，从而，造成发动机发抖、加油加不上，损害汽车的加速性能。 
乙醇汽油可以和普通汽油混合使用，但不能长时间混用。因为长时间的混用会影响汽车的性能。如果你的车已经长时间混用了乙醇汽油和普通汽油，应该立即检查汽车的相关零件，看有没有问题。 
针对车友询问用乙醇汽油需不需要改装车辆的问题，专家表示，乙醇汽油的使用和普通汽油的使用操作是一样的，无论是电喷式或化油器式的任何一款的汽油发动机，都不需要做任何改动，即可正常使用。 
在给自己的爱车喝“酒”之前，别忘了以下几道工序。 
首先彻底清洗燃油系统和油箱。这是使用乙醇汽油前所必须做的一项工作。否则会在使用过程中因原汽油中垢质脱落堵塞油路而熄火。 
其次更换泡沫塑料件、橡胶件。把燃油系统中易变形的泡沫塑料质的油浮子更换为不易变形的不锈钢质或铜质的油浮子；对汽油泵泵膜要及时检查、更换；橡胶垫圈要选用材质好、耐溶涨的，或备足配件，发现有溶涨、变形时，及时更换。调整点火时间和怠速。根据车型车辆的不同特点，对点火时间略做提前调整，一般调整量为2－5度。调整可燃混合气的混合比。适当调浓可燃混合气的混合比，可通过调整进气螺钉提高混合气的浓度，以提高车辆的动力性和经济性。 
据了解，目前车用乙醇汽油标号有四种，即E90＃、E93＃、E95＃、E97＃。主要都是在汽油标号前加写字母“E”来作为车用乙醇汽油的标号。