從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化全過程的創(chuàng)新鏈條,不僅推動了纖維乙醇的產(chǎn)業(yè)化,還延伸到了二氧化碳降解塑料領(lǐng)域,全方位推動生物能源與循環(huán)經(jīng)濟(jì)的結(jié)合
文/本刊記者 劉斯斯
隨著能源緊缺形勢日益嚴(yán)峻,以纖維乙醇為代表的非糧生物質(zhì)能源正在顯露出其廣闊的前景,并成為全世界新能源科技競賽的前沿陣地。在這一領(lǐng)域,河南天冠企業(yè)集團(tuán)有限公司(以下簡稱天冠集團(tuán))正在試圖通過與生產(chǎn)緊密結(jié)合的研發(fā)模式摘下其桂冠。
天冠集團(tuán)的前身是酒精(乙醇)生產(chǎn)廠家,也是我國歷史最長的乙醇生產(chǎn)企業(yè)。作為最早提出發(fā)展燃料乙醇的企業(yè),天冠集團(tuán)擁有國內(nèi)乃至國際上生物質(zhì)能源行業(yè)規(guī)模最大的秸稈乙醇和工業(yè)沼氣生產(chǎn)線,同時具備年產(chǎn)50萬噸燃料乙醇和3萬噸生物柴油的生產(chǎn)能力。
作為中國最早進(jìn)行纖維素乙醇研制的機構(gòu)之一,天冠集團(tuán)建立了從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化全過程的創(chuàng)新鏈條,成為中國創(chuàng)新型企業(yè)的典范。與此同時,隨著纖維乙醇的產(chǎn)業(yè)化研究和示范,該公司已經(jīng)將創(chuàng)新延伸到了CO2降解塑料的產(chǎn)業(yè)化,全方位推動生物能源與循環(huán)經(jīng)濟(jì)的結(jié)合。
全過程研發(fā)鏈條
實驗室力爭突破非糧生物質(zhì)能源規(guī)?;a(chǎn)的原料、成本等瓶頸制約
近年來,河南省大力推動企業(yè)成為創(chuàng)新主體。以主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的骨干企業(yè)為重點,加快建設(shè)和發(fā)展工程技術(shù)研究中心、企業(yè)技術(shù)中心等各類企業(yè)研發(fā)中心,而天冠集團(tuán)就是其一。
2009年,河南省發(fā)改委批復(fù)天冠集團(tuán)建設(shè)非糧生物質(zhì)能綜合開發(fā)利用河南省工程實驗室。其主要目標(biāo)是建立并完善非糧生物質(zhì)能源研發(fā)體系,開發(fā)以纖維乙醇為代表的非糧生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)技術(shù),解決生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)原料替代、工藝與裝備、綜合利用等共性技術(shù)問題。
同時,該實驗室還力爭為整個行業(yè)制定行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),突破非糧生物質(zhì)能源規(guī)模化生產(chǎn)的原料、成本等瓶頸制約。
這幾年,天冠集團(tuán)連續(xù)5年的研發(fā)投入都超過了銷售收入5%。集團(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者,目前集團(tuán)已經(jīng)建成了國內(nèi)最為完善的生物燃料從研發(fā)→中試→產(chǎn)業(yè)化示范全過程研發(fā)。擁有全過程研發(fā)鏈條,讓產(chǎn)業(yè)需求快速反饋到研發(fā)環(huán)節(jié),進(jìn)而進(jìn)行針對性研發(fā),讓天冠在各個產(chǎn)業(yè)難題上迅速突破。
與糧食乙醇不同,使用木質(zhì)纖維素生產(chǎn)乙醇,面臨諸多技術(shù)難題。比如,在將木質(zhì)纖維原料分解為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素時,由于3者相互交織,形成復(fù)雜而難以降解的生物結(jié)構(gòu),這就使得其中任何一類成分的降解,必然會受到其他成分的制約,使未經(jīng)處理的木質(zhì)纖維素難以轉(zhuǎn)化利用。
如果能夠?qū)δ举|(zhì)纖維原料進(jìn)行高效的預(yù)處理,一方面可以提高其轉(zhuǎn)化效率,另一方面,通過減少纖維原料酶解過程中纖維素酶的用量,同樣可以降低酶轉(zhuǎn)化的生產(chǎn)成本,提高纖維素制乙醇的經(jīng)濟(jì)可行性。
在產(chǎn)業(yè)需求的倒逼下,天冠集團(tuán)專門針對此問題進(jìn)行自主研發(fā)。目前,其復(fù)合法(物理與化學(xué)法)預(yù)處理技術(shù)已經(jīng)能夠使纖維素利用率達(dá)到90%以上,有效解決了副產(chǎn)物抑制酵母生長代謝問題,糖醇轉(zhuǎn)化率可達(dá)到理論值的85%。
此外,作為目前國內(nèi)唯一實現(xiàn)纖維乙醇生產(chǎn)用纖維素酶自給的廠家,天冠集團(tuán)選育的纖維素酶工業(yè)化菌種,具有高活性、低成本特點,基本適應(yīng)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。纖維乙醇經(jīng)濟(jì)可行性面臨的最大技術(shù)難題——原料預(yù)處理環(huán)節(jié)成本過高方面,也取得了突破。目前,天冠噸纖維乙醇消耗原料6.5-7噸,生產(chǎn)成本得到進(jìn)一步降低,目前約比糧食乙醇價格高20%。
循環(huán)經(jīng)濟(jì)促創(chuàng)新
氧化碳全降解塑料被認(rèn)為是目前解決“白色污染”、實現(xiàn)二氧化碳資源化利用、石油替代最有效的途徑之一
事實上,在掌握了生物能源的技術(shù)優(yōu)勢之后,生物化工正在成為天冠集團(tuán)打造更長產(chǎn)業(yè)鏈的重中之重。而全過程的研發(fā)模式與全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)相輔相成,形成了縱深兩條線。
據(jù)介紹,在現(xiàn)有的生物能源基礎(chǔ)上,天冠集團(tuán)正在打造另一個產(chǎn)業(yè)鏈條——生物化工。生物乙醇和生物柴油兩大生物能源產(chǎn)業(yè)鏈條原料均為非糧及農(nóng)、林業(yè)廢棄物,因此,可以通過工藝及技術(shù)的創(chuàng)新,實現(xiàn)整個煉制過程的資源最大化利用。
其中,生物能源產(chǎn)品包括纖維乙醇、非糧乙醇、生物柴油等,而生物化工則依托生物能源生產(chǎn)包括二氧化碳全降解塑料(簡稱“PPC”)及下游制品、碳酸二甲酯(以下簡稱“DMC”)、生物乙烯、乙二醇及下游制品等。
以天冠集團(tuán)近年著力開發(fā)的二氧化碳全降解塑料為例,這一產(chǎn)品被認(rèn)為是目前解決“白色污染”、實現(xiàn)二氧化碳資源化利用、石油替代最有效的途徑之一。同時也是天冠集團(tuán)擴(kuò)展綜合利用和精深加工,進(jìn)軍生物新材料產(chǎn)業(yè)的一個標(biāo)志性項目。
上世紀(jì)90年代,天冠集團(tuán)已經(jīng)開始追蹤和投資二氧化碳深加工利用的開發(fā)和研究,通過與該領(lǐng)域具備國際領(lǐng)先水平的中山大學(xué)聯(lián)合,歷經(jīng)多年攻關(guān),開發(fā)出了擁有多項自主知識產(chǎn)權(quán)的二氧化碳全降解塑料產(chǎn)品。該產(chǎn)品的機械性能、熱穩(wěn)定性、拉伸性能等方面可媲美一般塑料制品,在低溫保鮮膜、一次性餐具、兒童玩具等市場都擁有不錯的發(fā)展前景。
2009年10月,天冠集團(tuán)年產(chǎn)10萬噸全降解塑料項目工程開工,成為當(dāng)前國內(nèi)最大的用二氧化碳廢氣合成全降解塑料工程。該項目總投資9.6億元,工期3年。1期年產(chǎn)2.5萬噸生產(chǎn)線投產(chǎn)后,年可新增銷售收人6億元以上。項目全部投產(chǎn)后,年銷售收入將達(dá)25.6億元,同時每年可實現(xiàn)減排二氧化碳廢氣10萬噸,具有顯著的社會效益。
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