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域，全方位推動生物能源與循環(huán)經(jīng)濟的結合

　　文/本刊記者 劉斯斯

　　隨著能源緊缺形勢日益嚴峻，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。在這一領域，河南天冠企業(yè)集團有限公司(以下簡稱天冠集團)正在試圖通過與生產(chǎn)緊密結合的研發(fā)模式摘下其桂冠。

　　天冠集團的前身是酒精(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。

　　作為中國最早進行纖維素乙醇研制的機構之一，天冠集團建立了從研發(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)濟的結合。

　　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。以主導產(chǎn)業(yè)和高新技術產(chǎn)業(yè)的骨干企業(yè)為重點，加快建設和發(fā)展工程技術研究中心、企業(yè)技術中心等各類企業(yè)研發(fā)中心，而天冠集團就是其一。

　　2009年，河南省發(fā)改委批復天冠集團建設非糧生物質(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，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問題。

　　同時，該實驗室還力爭為整個行業(yè)制定行業(yè)技術標準，突破非糧生物質(zhì)能源規(guī)?；a(chǎn)的原料、成本等瓶頸制約。

　　這幾年，天冠集團連續(xù)5年的研發(fā)投入都超過了銷售收入5%。集團相關負責人告訴記者，目前集團已經(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)，進而進行針對性研發(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，形成復雜而難以降解的生物結構，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)纖維素難以轉化利用。

　　如果能夠?qū)δ举|(zhì)纖維原料進行高效的預處理，一方面可以提高其轉化效率，另一方面，通過減少纖維原料酶解過程中纖維素酶的用量，同樣可以降低酶轉化的生產(chǎn)成本，提高纖維素制乙醇的經(jīng)濟可行性。

　　在產(chǎn)業(yè)需求的倒逼下，天冠集團專門針對此問題進行自主研發(fā)。目前，其復合法(物理與化學法)預處理技術已經(jīng)能夠使纖維素利用率達到90%以上，有效解決了副產(chǎn)物抑制酵母生長代謝問題，糖醇轉化率可達到理論值的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，基本適應了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。纖維乙醇經(jīng)濟可行性面臨的最大技術難題——原料預處理環(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)成本得到進一步降低，目前約比糧食乙醇價格高20%。

　　循環(huán)經(jīng)濟促創(chuàng)新

　　氧化碳全降解塑料被認為是目前解決“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優(yōu)勢之后，生物化工正在成為天冠集團打造更長產(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)有的生物能源基礎上，天冠集團正在打造另一個產(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。同時也是天冠集團擴展綜合利用和精深加工，進軍生物新材料產(chǎn)業(yè)的一個標志性項目。

　　上世紀90年代，天冠集團已經(jīng)開始追蹤和投資二氧化碳深加工利用的開發(fā)和研究，通過與該領域具備國際領先水平的中山大學聯(lián)合，歷經(jīng)多年攻關，開發(fā)出了擁有多項自主知識產(chǎn)權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，天冠集團年產(chǎn)10萬噸全降解塑料項目工程開工，成為當前國內(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。