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| 生物質化學產品=綠色化學產品？ |
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| 2007-4-5 中國聚合物網 |
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——自2007年1月1日起施行的《成品油市場管理辦法》和《原油市場管理辦法》明確規(guī)定：乙醇汽油、生物柴油等替代燃料將納入成品油市場管理范疇，實行統(tǒng)籌管理。這說明生物質燃料將正式可以替代傳統(tǒng)煤、石油以及天然氣等礦物燃料成為我們的常規(guī)使用燃料。
生物燃料是生物質化學產品的一類，那么何為生物質化學產品呢？位于比利時布魯塞爾的歐洲生物質工業(yè)協會將生物質轉化工藝分成4大類：直接燃燒、熱化學轉化工藝（包括熱解和氣化）、生物化學工藝（包括厭氧消化和發(fā)酵）以及物理化學加工（生產生物柴油的路線）。由這些工藝生產出來的產品，我們可以稱之為生物質化學產品。
生物質燃料并不完全是綠色
生物質燃料是我們最常接觸到的生物質化學產品之一。其由可再生農產品轉化成的產品特點，讓人們覺得相對于傳統(tǒng)的不可再生的煤、石油以及天然氣等礦物能源而言無疑是非常綠色的產品。世界各國目前都在大力推進生物質燃料的應用與技術研究。以美國為例，據催化劑集團資源公司（CGR）分析，在美國，利用生物質制取的化學品已占化學品總銷售額的5%，預計到2010年，這一比例將提高到10%～20%。
以生物質燃料乙醇為例，乙醇可以通過玉米、大麥、小麥、甘蔗和甜菜等普通農作物發(fā)酵獲得，它價格低廉，是一種可再生能源。
世界最大的乙醇生產國是美國。美國總統(tǒng)布什今年1月在國情咨文中提出，美國政府將鼓勵生物燃料發(fā)展，計劃在2017年前將生物燃料生產量提高為當前產量的5倍。美國主要是利用玉米生產乙醇。世界第二大乙醇生產國和最大出口國是古巴，主要是利用國內主要農作物甘蔗生產乙醇。英國《獨立報》5日說，巴西40%的汽油消耗如今已被乙醇取代。
燃燒清潔、原材料可再生使生物乙醇燃料成為綠色化學產品的代表之一。然而對照美國《科學》雜志提出的綠色化學12條原則，生物乙醇燃料雖然可以滿足“最大限度地使用或產生無毒或性小的物質”、“最大限度地利用資源”這幾項原則要求，卻無法避免利用與產生污染環(huán)境的物質，其產生的環(huán)境影響通過量的累積可能也會是一項沉重的環(huán)境負擔。比如，種植玉米等原材料需使用化肥和殺蟲劑，農場還需使用汽油驅動農業(yè)器械運作，這些舉動實質上都涉及消耗化石燃料。根據世界自然保護聯盟給出的數據，種植玉米所能提供的燃料能量低于玉米種植過程中消耗的能量�！丢毩蟆氛f，一份研究報告表明，生產玉米的能耗比它自身能提供的能量高30%。
生產1噸燃料乙醇需要3.3噸玉米，完全用糧食玉米作為生產生物質化學產品的原材料還面臨著倫理道德的質疑。美國政府計劃在2012年以前生物燃料的使用量達到75億加侖，谷物原料的消耗量大約為6800萬噸，但這相當于加拿大、巴西或印度尼西亞各國谷物的總產量。在中國這樣一個尚未完全解決人民溫飽的發(fā)展中國家而言，這個問題更是直接：到2005年底，全中國農村沒有解決溫飽的貧困人口還有2365萬人。
纖維素乙醇似乎是可以解決這個矛盾的一個方向。纖維素乙醇來源于農作物秸稈及其他植物纖維，原料中的木質素可以燃燒，為纖維素乙醇設施提供動力。纖維質乙醇生產的燃料和能源，與汽油相比，可減少溫室氣體排放90%；與石油類燃料相比，生物燃料產生的二氧化碳一般減少50%以上。現在該技術已經逐步成為研究熱點，如，美國喬治亞技術研究院正著眼于實施纖維素乙醇生物煉油廠。該院化學與生物分子工程學校的研究人員正在開發(fā)三種環(huán)境友好的溶劑和分離體系：氣體擴張液體、超臨界流體和近臨界水，以便以乙醇為原料生產特種化學品、醫(yī)藥中間體和香料。受到殼牌公司資助的Volkswagen和加拿大的logen公司目前也在研究生產纖維質乙醇的技術。Logen在加拿大現操作著世界上僅有的一套示范規(guī)模的纖維質乙醇裝置。
生物質化學產品帶來的環(huán)境污染同樣嚴重
與生物質燃料乙醇的廣為人知有所不同的是，生產我們日常穿著使用的萊卡面料的中間產品THF也可以由玉米芯、甘蔗渣等先水解成糠醛再脫羰基生成呋喃，加氫制得。
糠醛又名呋喃甲醛，糠醛能溶解很多有機溶劑，主要用于糠醇的生產。作為選擇性溶劑，應用在石油工業(yè)上的精致潤滑油，動力燃料及動植物的精制，提煉油脂和溶解硝酸纖維素等。以它為原料可再加工成樹脂，合成纖維，合成橡膠，合成香料，西藥，農藥等。同時也是呋喃、順酐、糠酸等重要的有機原料，在石油煉制、造紙工業(yè)等部門有著廣泛的用途�？啡┳鳛榛ぴ嫌糜谏a糠醇、四氫糠醇和四氫呋喃等呋喃族衍生物，用于生產糠醛苯酚樹脂、糠醛丙酮樹脂和廣泛用于鑄造業(yè)的呋喃樹脂。用作生產農作物的殺蟲劑，防銹劑，醫(yī)藥，農藥和獸藥；在合成樹脂生產中可以用來生產呋喃樹脂、糠醛樹脂、糠醇樹脂等；在助劑方面，可合成橡膠硫化促進劑、橡膠及塑料的防老劑、防腐劑等。此外，糠醛在食品、香料、染料、造紙等工業(yè)中均有著廣泛的用途。
除中國以外，全球運行中的糠醛生產能力約為24萬噸/年，其中美國為7.3萬噸/年，西歐8萬噸/年，其他國家8萬噸/年。中國的糠醛總生產能力超過20萬噸/年，產量約10余萬噸。中國糠醛工業(yè)在世界上占有舉足輕重的地位。
以玉米芯為主要原料的糠醛生產技術，雖然利用玉米等農業(yè)廢料作為主要原料，避免了與人類口糧的爭奪，似乎是環(huán)境友好型的產品技術。但其恰恰也是屬于重污染產業(yè)，每生產1噸糠醛就產生含酸、鹽及糠醛等有機物的廢水量約20~25噸，蒸餾殘渣0.1~0.2噸，含甲醇、丙酮等廢氣和廢液0.5~0.8噸，燒渣產生大量的含硫煙氣排空，會造成酸雨，對環(huán)境的污染非常嚴重。
中國吉林省是中國最重要的糠醛產地，調查數據顯示，中國吉林省糠醛企業(yè)年排放廢水約120萬噸，產廢渣約60萬噸，對人們的生活環(huán)境造成了極大的污染。有消息報道，吉林省全省65家糠醛企業(yè)中只有一家大型的糠醛企業(yè)獲得了排污許可證，其他的（多數規(guī)模都很小，年產量低于3000噸）都屬于違法排污。為此，吉林省環(huán)保局明確指出到2007年10月末，這些糠醛企業(yè)在擁有排污許可證的前提下年產量必須達到5000噸才能繼續(xù)生產，未獲得排污許可證或者年產量不達標的企業(yè)必須被關閉。
國際上，由于糠醛法的高污染、高消耗性，已經被逐漸淘汰。如美國Penn公司，從2000年開始采用購得的BDO生產THF替代糠醛法。國外因該法消耗高，污染嚴重，已經逐漸被淘汰。但是該設備被中國中石油前郭煉油廠技術引進，并計劃于近期投產。
目前吉林省內也開始大力發(fā)展消除糠醛生產環(huán)境污染技術，并已有了初步的成功經驗。正在籌建中的松原市恒遠石油鉆采工程技術服務有限公司年產3000噸糠醛建設項目，對污染物排放情況采取了環(huán)保治理措施。企業(yè)生產廢水采用雙效蒸發(fā)方式處理，污水匯集后先流入調節(jié)池，在調節(jié)池中調節(jié)水量，再進入中和罐內使用石灰石、石灰乳中和pH值，之后進入雙效蒸發(fā)系統(tǒng)蒸出大部分污染物，從雙效蒸發(fā)出來的水再經過冷卻后，進入三級生化處理（AOBAF），然后進入反滲透裝置。處理后的水用于鍋爐用水，殘液作融雪劑。全廠廢水零排放。對其它污染物，如固體廢物糠醛渣干燥后作鍋爐燃料；精餾塔底排放的泥渣送至鍋爐房燃燒。鍋爐廢氣采用高效脫硫除塵器處理后由40米高煙囪排入大氣中。項目產生的各種污染物經處理后能達到國家有關標準的要求。
總之，為了讓綠色變得更純，認真運行環(huán)境污染減除設備，減少環(huán)境污染；加速發(fā)展利用廢棄農產品生產轉化技術將是解決生物質化學產品的綠色矛盾的最基本的方法�！ �2007年1月1日起施行的《成品油市場管理辦法》和《原油市場管理辦法》明確規(guī)定：乙醇汽油、生物柴油等替代燃料將納入成品油市場管理范疇，實行統(tǒng)籌管理。這說明生物質燃料將正式可以替代傳統(tǒng)煤、石油以及天然氣等礦物燃料成為我們的常規(guī)使用燃料。
生物燃料是生物質化學產品的一類，那么何為生物質化學產品呢？位于比利時布魯塞爾的歐洲生物質工業(yè)協會將生物質轉化工藝分成4大類：直接燃燒、熱化學轉化工藝（包括熱解和氣化）、生物化學工藝（包括厭氧消化和發(fā)酵）以及物理化學加工（生產生物柴油的路線）。由這些工藝生產出來的產品，我們可以稱之為生物質化學產品。
生物質燃料并不完全是綠色
生物質燃料是我們最常接觸到的生物質化學產品之一。其由可再生農產品轉化成的產品特點，讓人們覺得相對于傳統(tǒng)的不可再生的煤、石油以及天然氣等礦物能源而言無疑是非常綠色的產品。世界各國目前都在大力推進生物質燃料的應用與技術研究。以美國為例，據催化劑集團資源公司（CGR）分析，在美國，利用生物質制取的化學品已占化學品總銷售額的5%，預計到2010年，這一比例將提高到10%～20%。
以生物質燃料乙醇為例，乙醇可以通過玉米、大麥、小麥、甘蔗和甜菜等普通農作物發(fā)酵獲得，它價格低廉，是一種可再生能源。
世界最大的乙醇生產國是美國。美國總統(tǒng)布什今年1月在國情咨文中提出，美國政府將鼓勵生物燃料發(fā)展，計劃在2017年前將生物燃料生產量提高為當前產量的5倍。美國主要是利用玉米生產乙醇。世界第二大乙醇生產國和最大出口國是古巴，主要是利用國內主要農作物甘蔗生產乙醇。英國《獨立報》5日說，巴西40%的汽油消耗如今已被乙醇取代。
燃燒清潔、原材料可再生使生物乙醇燃料成為綠色化學產品的代表之一。然而對照美國《科學》雜志提出的綠色化學12條原則，生物乙醇燃料雖然可以滿足“最大限度地使用或產生無毒或性小的物質”、“最大限度地利用資源”這幾項原則要求，卻無法避免利用與產生污染環(huán)境的物質，其產生的環(huán)境影響通過量的累積可能也會是一項沉重的環(huán)境負擔。比如，種植玉米等原材料需使用化肥和殺蟲劑，農場還需使用汽油驅動農業(yè)器械運作，這些舉動實質上都涉及消耗化石燃料。根據世界自然保護聯盟給出的數據，種植玉米所能提供的燃料能量低于玉米種植過程中消耗的能量。《獨立報》說，一份研究報告表明，生產玉米的能耗比它自身能提供的能量高30%。
生產1噸燃料乙醇需要3.3噸玉米，完全用糧食玉米作為生產生物質化學產品的原材料還面臨著倫理道德的質疑。美國政府計劃在2012年以前生物燃料的使用量達到75億加侖，谷物原料的消耗量大約為6800萬噸，但這相當于加拿大、巴西或印度尼西亞各國谷物的總產量。在中國這樣一個尚未完全解決人民溫飽的發(fā)展中國家而言，這個問題更是直接：到2005年底，全中國農村沒有解決溫飽的貧困人口還有2365萬人。
纖維素乙醇似乎是可以解決這個矛盾的一個方向。纖維素乙醇來源于農作物秸稈及其他植物纖維，原料中的木質素可以燃燒，為纖維素乙醇設施提供動力。纖維質乙醇生產的燃料和能源，與汽油相比，可減少溫室氣體排放90%；與石油類燃料相比，生物燃料產生的二氧化碳一般減少50%以上�，F在該技術已經逐步成為研究熱點，如，美國喬治亞技術研究院正著眼于實施纖維素乙醇生物煉油廠。該院化學與生物分子工程學校的研究人員正在開發(fā)三種環(huán)境友好的溶劑和分離體系：氣體擴張液體、超臨界流體和近臨界水，以便以乙醇為原料生產特種化學品、醫(yī)藥中間體和香料。受到殼牌公司資助的Volkswagen和加拿大的logen公司目前也在研究生產纖維質乙醇的技術。Logen在加拿大現操作著世界上僅有的一套示范規(guī)模的纖維質乙醇裝置。
生物質化學產品帶來的環(huán)境污染同樣嚴重
與生物質燃料乙醇的廣為人知有所不同的是，生產我們日常穿著使用的萊卡面料的中間產品THF也可以由玉米芯、甘蔗渣等先水解成糠醛再脫羰基生成呋喃，加氫制得。
糠醛又名呋喃甲醛，糠醛能溶解很多有機溶劑，主要用于糠醇的生產。作為選擇性溶劑，應用在石油工業(yè)上的精致潤滑油，動力燃料及動植物的精制，提煉油脂和溶解硝酸纖維素等。以它為原料可再加工成樹脂，合成纖維，合成橡膠，合成香料，西藥，農藥等。同時也是呋喃、順酐、糠酸等重要的有機原料，在石油煉制、造紙工業(yè)等部門有著廣泛的用途�？啡┳鳛榛ぴ嫌糜谏a糠醇、四氫糠醇和四氫呋喃等呋喃族衍生物，用于生產糠醛苯酚樹脂、糠醛丙酮樹脂和廣泛用于鑄造業(yè)的呋喃樹脂。用作生產農作物的殺蟲劑，防銹劑，醫(yī)藥，農藥和獸藥；在合成樹脂生產中可以用來生產呋喃樹脂、糠醛樹脂、糠醇樹脂等；在助劑方面，可合成橡膠硫化促進劑、橡膠及塑料的防老劑、防腐劑等。此外，糠醛在食品、香料、染料、造紙等工業(yè)中均有著廣泛的用途。
除中國以外，全球運行中的糠醛生產能力約為24萬噸/年，其中美國為7.3萬噸/年，西歐8萬噸/年，其他國家8萬噸/年。中國的糠醛總生產能力超過20萬噸/年，產量約10余萬噸。中國糠醛工業(yè)在世界上占有舉足輕重的地位。
以玉米芯為主要原料的糠醛生產技術，雖然利用玉米等農業(yè)廢料作為主要原料，避免了與人類口糧的爭奪，似乎是環(huán)境友好型的產品技術。但其恰恰也是屬于重污染產業(yè)，每生產1噸糠醛就產生含酸、鹽及糠醛等有機物的廢水量約20~25噸，蒸餾殘渣0.1~0.2噸，含甲醇、丙酮等廢氣和廢液0.5~0.8噸，燒渣產生大量的含硫煙氣排空，會造成酸雨，對環(huán)境的污染非常嚴重。
中國吉林省是中國最重要的糠醛產地，調查數據顯示，中國吉林省糠醛企業(yè)年排放廢水約120萬噸，產廢渣約60萬噸，對人們的生活環(huán)境造成了極大的污染。有消息報道，吉林省全省65家糠醛企業(yè)中只有一家大型的糠醛企業(yè)獲得了排污許可證，其他的（多數規(guī)模都很小，年產量低于3000噸）都屬于違法排污。為此，吉林省環(huán)保局明確指出到2007年10月末，這些糠醛企業(yè)在擁有排污許可證的前提下年產量必須達到5000噸才能繼續(xù)生產，未獲得排污許可證或者年產量不達標的企業(yè)必須被關閉。
國際上，由于糠醛法的高污染、高消耗性，已經被逐漸淘汰。如美國Penn公司，從2000年開始采用購得的BDO生產THF替代糠醛法。國外因該法消耗高，污染嚴重，已經逐漸被淘汰。但是該設備被中國中石油前郭煉油廠技術引進，并計劃于近期投產。
目前吉林省內也開始大力發(fā)展消除糠醛生產環(huán)境污染技術，并已有了初步的成功經驗。正在籌建中的松原市恒遠石油鉆采工程技術服務有限公司年產3000噸糠醛建設項目，對污染物排放情況采取了環(huán)保治理措施。企業(yè)生產廢水采用雙效蒸發(fā)方式處理，污水匯集后先流入調節(jié)池，在調節(jié)池中調節(jié)水量，再進入中和罐內使用石灰石、石灰乳中和pH值，之后進入雙效蒸發(fā)系統(tǒng)蒸出大部分污染物，從雙效蒸發(fā)出來的水再經過冷卻后，進入三級生化處理（AOBAF），然后進入反滲透裝置。處理后的水用于鍋爐用水，殘液作融雪劑。全廠廢水零排放。對其它污染物，如固體廢物糠醛渣干燥后作鍋爐燃料；精餾塔底排放的泥渣送至鍋爐房燃燒。鍋爐廢氣采用高效脫硫除塵器處理后由40米高煙囪排入大氣中。項目產生的各種污染物經處理后能達到國家有關標準的要求。
總之，為了讓綠色變得更純，認真運行環(huán)境污染減除設備，減少環(huán)境污染；加速發(fā)展利用廢棄農產品生產轉化技術將是解決生物質化學產品的綠色矛盾的最基本的方法。 |
| （責任編輯：曉靖） |
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