可再生原料(Nachwachsende Rohstoffe)是指來(lái)自農(nóng)林業(yè),、非食用的動(dòng)物或植物原料,。植物性可再生原料又分為工業(yè)作物(Industrieplflanzen)和能源作物(Energiepflanzen)兩大類。
隨著石油資源日益減少,,世界各國(guó)為解決能源危機(jī),,紛紛啟動(dòng)了替代能源的研發(fā)計(jì)劃。德國(guó)的化學(xué)工業(yè)也已開(kāi)始尋找合適的化石能源替代品,。人們注意到,,很多綠色植物的水果、莖以及葉子中含有大量的纖維素和碳水化合物,,這些極有價(jià)值的原料也許可以填補(bǔ)日益明顯的能源缺口,。
總體上說(shuō),可再生原料主要有以下四種應(yīng)用:
一,、工業(yè)原料類:油料作物,、染料作物與纖維作物等,。
二、燃料類:用油菜籽油提煉出甲醇,,可以作為燃料使用,,如生物柴油。
三,、燃?xì)忸悾豪冒l(fā)酵技術(shù),,提煉出生物燃?xì)?,如糞水或其它有機(jī)物的發(fā)酵,。
四、能源載體類:直接燃燒木材或整株作物,,以產(chǎn)生電力或熱能等,。
人們首先對(duì)碳水化合物——例如果糖、淀粉——特別感興趣,。用生物和化學(xué)方法可以利用它們提煉制造出一系列重要原料,,包括乙醇、乳酸和琥珀酸等等,。乙醇是制造醋酸,、乙烯、丁二烯的重要原料,,而乳酸是聚乳酸,、丙烯酸以及丙二醇的基本原料。目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)通過(guò)有機(jī)物的發(fā)酵來(lái)獲得乙醇,,乳酸也已可利用生物技術(shù)從碳水化合物中獲得,。
萊納•迪爾克斯(Rainer Diercks)在德國(guó)化學(xué)工業(yè)巨頭巴斯夫(BASF)公司負(fù)責(zé)化學(xué)原料轉(zhuǎn)化方面的工作。他說(shuō):“德國(guó)目前可再生能源在化學(xué)總原料中約占20%,,并且份額呈上升趨勢(shì),。”歐洲工業(yè)聯(lián)合會(huì)(Verband der europäischen Industrie)預(yù)計(jì),到2025年,,人們可以從生物能中獲得的30%的原料,。但是,原料利用率太低,、成本過(guò)高等一系列問(wèn)題使生物能很難成為化學(xué)生產(chǎn)十分重要的原料來(lái)源,。
迪爾克斯以苯為例:近九成的苯是從化石燃料中提取的,石油更是化學(xué)工業(yè)的重要原料,。目前,,使用生物能來(lái)獲得芳香族化合物苯和生物質(zhì)甲苯還是不可能的。因此,,迪爾克斯對(duì)可再生原料對(duì)化學(xué)工業(yè)的重要性仍然持質(zhì)疑態(tài)度,。他認(rèn)為,,許多通過(guò)天然氣和煤炭獲得的化學(xué)品,人們通過(guò)生物能也可以很方便地獲得,。因此,,天然氣和煤炭可能很快就會(huì)得到替代;但是,,如果生物能的利用率不能得到提高,,成本也未能降低的話,從長(zhǎng)期看,,石油還是第一選擇,。
可再生原料大規(guī)模地運(yùn)用到化學(xué)生產(chǎn)上仍存在很大困難的另一個(gè)原因是生物能和石油等化石原料相比,所含的碳,、氫,、氧和氮的比例不同,很多技術(shù)需要重新調(diào)整,。另一個(gè)障礙則是碳水化合物含有大量的水,。這需要人們通過(guò)化學(xué)方法逐步將其抽離,直到人們獲得所需的化學(xué)品為止,,而這其中的工作量是很大的,。來(lái)自斯圖加特弗勞恩霍夫界面工程和生物技術(shù)研究所的托馬斯•赫斯(Thomas Hirth)以羥甲基糠醛為例解釋說(shuō):“羥甲基糠醛屬于芳香醛,很多化學(xué)家把它作為一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),,因?yàn)榱u甲基糠醛可以進(jìn)一步生成各種不同的物質(zhì),,如聚酰胺和聚酯等等,人們可以再利用它們生產(chǎn)出飲料瓶和包裝殼纖維,。如果人們將糖脫水的話,,羥甲基糠醛原則上可以由糖合成。而脫水,,正是技術(shù)上富于挑戰(zhàn)的地方,。”
赫斯認(rèn)為,將生物能作為原料來(lái)進(jìn)行大規(guī)模的化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)估計(jì)還需要50年的時(shí)間,。實(shí)際上,,從最初的原料煤——上世紀(jì)50年代化學(xué)工業(yè)中最重要的原料——過(guò)渡到石油和天然氣也花費(fèi)了相同多的時(shí)間。上個(gè)世紀(jì)還經(jīng)歷了從乙炔化學(xué)到乙烯化學(xué)的轉(zhuǎn)變,。任何從一種原料到另外一種原料的改變,,都需要開(kāi)發(fā)和優(yōu)化大量生產(chǎn)工藝。而對(duì)于在對(duì)生物能的利用上哪些方法比較可行之類的問(wèn)題,,赫斯也無(wú)法預(yù)測(cè),。
原油、天然氣和煤炭是目前化學(xué)工業(yè)的主要能源,,其中,,原油占了四分之三的比例,,而大部分的原油實(shí)際上是用來(lái)發(fā)電了。如果以木材或整株作物作為能源載體,,利用直接燃燒具可燃性的再生原料,,包括農(nóng)業(yè)廢物與殘?jiān)⑸謴U棄木,、劣質(zhì)木材,、增生木材、生長(zhǎng)期短的木材等等來(lái)產(chǎn)生電力或熱能,,那么生物能在能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展上的重要的地位和作用更是不容小覷,。
(2009年10月29日)