[01486376]秸秆燃料乙醇多联产关键技术开发与应用

中国年产农作物秸秆约8亿吨，秸杆焚烧造成了严重环境污染，将秸秆废弃物转变成清洁能源是中国环境和能源领域亟待解决的重大战略问题。利用秸秆生产燃料乙醇，是解决大气污染、实现车用液体燃料替代的首选途径。在国家“863”和科技支撑计划等项目持续支持下，河南天冠集团等单位依托车用生物燃料技术国家重点实验室、国家能源非粮生物质原料研发中心、微生物技术国家重点实验室等研发平台，经近20年协同攻关，攻克了秸秆乙醇产业化存在原料收集难、预处理效果差、酶解效率低、废水处理难、生产成本高等世界共性技术瓶颈，在中国率先创建了具有自主知识产权的1、3、5万吨/年规模化、模块化和标准化秸秆燃料乙醇多联产工艺技术，形成了国际上首套以秸秆为原料，年产5万吨“乙醇-沼气-电力-有机肥”多联产产业化模式，连续稳定运行3年以上，经济技术指标国际先进，取得了显著的经济、社会和环境效益。1.率先创建秸秆燃料乙醇多联产工艺体系，实现生产过程不消耗化石能源建立了以秸秆为原料的“乙醇-沼气-电力-有机肥”多联产工艺体系。7 t秸秆联产乙醇1 t、沼气800 Nm<'3>、输出电力1010 kWh、有机肥820kg。吨乙醇能量当量消耗秸秆4.47t，能源投入产出比达1:1.69,部分指标达世界领先水平。2.构建选育高效纤维素酶菌株、高抗逆酵母菌株、优势甲烷菌群构建了高效表达纤维二糖酶的高活性纤维素酶生产菌株，纤维素-葡萄糖转化率提高21%,可发酵糖得率提高至85%;选育出高抗逆酵母菌株，糖醇转化率达到理论值的88%;驯化培育出优势甲烷菌群，产气率达到0.56 L沼气/g COD。突破了秸秆转化率低、废水处理难等技术瓶颈。3.首次研制秸秆燃料乙醇产业化关键设备，填补了成套装备空白研制了低温连续蒸煮汽爆设备、高黏高固体系带渣蒸馏设备、无动力全混沼气发酵装置、整理-剪切-除杂-输送联合秸秆粉碎机等产业化关键设备，构建了5万吨/年成套秸秆乙醇生产装备体系，成功实现连续3年工业化稳定运行。4.创立了原料供给保障体系，制定了原料收储运标准基于周边可供应秸杆资源，确定了以工厂为核心，15 km内“农户+工厂”、30km内“村组+基站+工厂”、50km内“经纪人+基站+工厂”的三种供应模式；制定了原料收储运质量标准，建立了持续稳定的40万吨/年秸秆资源供应模式。该项目获授权专利67项；参与制定国家标准2项，主持制定地方标准2项；发表论文99篇，出版专著3部；获省部级一等奖1项，二等奖2项。项目近三年新增产值12.2亿元，年转化稻秆21万吨，减排C02约19万吨，替代3万吨汽油、3万吨标煤，节约粮食9万吨，农民创收2. 2亿元。该项目是中国秸杆燃料乙醇行业的一项重大科技创新成果，确立了中国秸秆燃料乙醇技术在世界上的先进地位，为中国实施新能源战略提供了强有力的技术支撑。