中國(guó)如何突破生物柴油產(chǎn)業(yè)的原料瓶頸

1、中國(guó)如何突破生物柴油產(chǎn)業(yè)的原料瓶頸作者：張宏翔   來(lái)源：中國(guó)生物工程雜志,2005,25(11):1-6   發(fā)布者：趙宗保 華艷艷 劉波   日期：2005-12-19   今日/總瀏覽：7/15997中國(guó)如何突破生物柴油產(chǎn)業(yè)的原料瓶頸*趙宗保* 華艷艷  劉波(中科院大連化學(xué)物理研究所生物技術(shù)部, 大連116023)摘要 因應(yīng)我國(guó)日益嚴(yán)峻的能源資源、能源環(huán)境和能源安全形勢(shì)，國(guó)家大力倡導(dǎo)發(fā)展可再生能源。生物柴油是最重要的液體可再生燃料之一，在能源性質(zhì)方面可以完全替代化石柴油，而且還具有安全環(huán)

2、保等其它優(yōu)良特性。當(dāng)前利用動(dòng)植物油脂生產(chǎn)生物柴油，原料成本偏高，而且穩(wěn)定、充足的油脂原料供應(yīng)體系尚未形成。我國(guó)是油脂資源短缺國(guó)家，近年來(lái)植物油進(jìn)口量逐年增加。同時(shí)，我國(guó)耕地資源匱乏，糧食供應(yīng)形勢(shì)不容樂(lè)觀，擴(kuò)大油料作物種植的潛力非常有限。但是，我國(guó)宜林地豐富，農(nóng)林廢棄生物質(zhì)資源量巨大。綜合以上因素，我國(guó)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展木本油料植物規(guī)?；N植和推廣，加快微生物油脂發(fā)酵技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程；同時(shí)，利用植物遺傳育種技術(shù)提高油料作物產(chǎn)量以及選擇性發(fā)展不與糧爭(zhēng)地的油料作物。依靠各方面的進(jìn)步，發(fā)展創(chuàng)新的油脂生產(chǎn)技術(shù)，保障我國(guó)生物柴油產(chǎn)業(yè)和油脂化工行業(yè)健康發(fā)展。關(guān)鍵詞 生物柴油  油脂

3、  產(chǎn)油微生物  油料植物  可再生能源 * 中國(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”資助項(xiàng)目，國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）資助項(xiàng)目（2004CB719703）* 通訊作者，E-mail：zhaozb  1. 發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)對(duì)保障我國(guó)液體燃油供應(yīng)意義重大 液體燃油是維持現(xiàn)代社會(huì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基石之一，是最重要的動(dòng)力燃料。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全球性化石資源日益枯竭，液體燃油的供應(yīng)形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，能源短缺已經(jīng)成為制約世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一。我國(guó)2004年進(jìn)口原油達(dá)到1.2億噸，占原油

4、加工總量的44%，過(guò)高的進(jìn)口依存度已經(jīng)威脅到國(guó)家能源戰(zhàn)略安全。在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)上，我國(guó)是柴油消費(fèi)大國(guó)，2003年消費(fèi)柴油8307萬(wàn)噸，汽油4016萬(wàn)噸；2004年柴油產(chǎn)量突破1億噸，進(jìn)口量仍達(dá)274萬(wàn)噸。因應(yīng)我國(guó)特殊的燃油消費(fèi)結(jié)構(gòu)，近年來(lái)煉化企業(yè)不斷提高柴汽比，2004年生產(chǎn)柴汽比達(dá)到1.94。但是，我國(guó)消費(fèi)柴汽比在2.0以上，云南、廣西、貴州等省區(qū)的消費(fèi)柴汽比甚至在2.5以上。作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，我國(guó)近年來(lái)農(nóng)用柴油年消費(fèi)量在1500萬(wàn)噸以上。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)程和世界范圍內(nèi)車輛柴油化趨勢(shì)的加快，未來(lái)柴油的供需矛盾將更加突出。因此，在石油資源日趨枯竭、柴油需求量日益擴(kuò)大和油品結(jié)構(gòu)性矛盾長(zhǎng)期存在的多重壓力

5、下，尋找和開(kāi)發(fā)柴油替代能源對(duì)保障國(guó)家能源安全、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。生物柴油由各種動(dòng)、植物油脂經(jīng)酯化或轉(zhuǎn)酯化工藝而得，其主要成分是長(zhǎng)鏈脂肪酸甲酯。生物柴油具有能量密度高、潤(rùn)滑性能好、儲(chǔ)運(yùn)安全、抗爆性好、燃燒充分等優(yōu)良使用性能和可再生性、環(huán)境友好性及良好的替代性能，是最具發(fā)展?jié)摿Φ拇笞谏锘后w燃料。采用生物柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放指標(biāo)不僅滿足目前的歐洲號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，甚至滿足隨后即將在歐洲頒布實(shí)施的更加嚴(yán)格的歐洲號(hào)排放標(biāo)準(zhǔn)。目前在美國(guó)、歐洲、亞洲的一些國(guó)家和地區(qū)已陸續(xù)建立商品化生物柴油生產(chǎn)基地，并把生物柴油作為代用燃料廣泛使用。生物柴油使用最多的是歐洲，份額已占到成品油市場(chǎng)的5%，規(guī)劃2

6、020年達(dá)到20%。到2002年底德國(guó)就已經(jīng)形成了200萬(wàn)噸規(guī)模生物柴油的生產(chǎn)能力，美國(guó)和日本也都形成了幾十萬(wàn)噸規(guī)模的生產(chǎn)能力。我國(guó)海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源發(fā)展公司等先后建立了年產(chǎn)生物柴油萬(wàn)噸級(jí)規(guī)模的裝置。我國(guó)“十五”綱要提出需發(fā)展各種石油替代品，將發(fā)展生物基液體燃料確定為國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。在我國(guó)發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)，不僅是應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的能源形勢(shì)所必需，也是舒緩能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)矛盾的客觀要求，還可促進(jìn)我國(guó)環(huán)境保護(hù)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整1。2. 生物柴油產(chǎn)業(yè)原料供應(yīng)的國(guó)情分析2.1 生物柴油的生產(chǎn)原料目前世界各國(guó)紛紛根據(jù)本國(guó)國(guó)情選擇合適的油脂原料生產(chǎn)生物

7、柴油。歐洲和北美地區(qū)耕地資源豐富，農(nóng)業(yè)高度發(fā)達(dá)。因此歐洲各國(guó)，尤其是德國(guó)，大規(guī)模種植油菜，采用菜籽油生產(chǎn)生物柴油，并建立了相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)主要利用高產(chǎn)轉(zhuǎn)基因大豆，發(fā)展以大豆油為原料的生物柴油產(chǎn)業(yè)。東南亞國(guó)家屬于熱帶雨林氣候或熱帶季風(fēng)氣候，全年高溫，但雨水豐富，適于規(guī)?；N植油棕，棕櫚油已成為當(dāng)?shù)匕l(fā)展生物柴油的重要原料。世界可再生能源生產(chǎn)大國(guó)巴西，主要利用蓖蔴籽油進(jìn)行生物柴油生產(chǎn)。按照當(dāng)前技術(shù)，利用動(dòng)植物油脂原料生產(chǎn)生物柴油，原料成本占生產(chǎn)總成本的70%-90%，所以油脂原料是決定生物柴油價(jià)格的最主要因素。我國(guó)是植物油脂資源短缺國(guó)家，現(xiàn)有油料作物年產(chǎn)油脂在1000萬(wàn)噸左右，尚不足以滿足國(guó)內(nèi)食

8、用油消費(fèi)市場(chǎng)需求。近幾年油脂進(jìn)口量逐年遞增，2004年超過(guò)700萬(wàn)噸，成為全球最大食用油進(jìn)口國(guó)。據(jù)農(nóng)業(yè)部公布的數(shù)據(jù)，2005年上半年我國(guó)僅食用植物油進(jìn)口就達(dá)290萬(wàn)噸，用去外匯13.5億美元；同期進(jìn)口食用油籽1200余萬(wàn)噸，用匯36億美元。我國(guó)目前進(jìn)行小規(guī)模生物柴油生產(chǎn)的企業(yè)，基本上依賴資源非常有限的餐飲業(yè)廢油“地溝油”，尚缺少穩(wěn)定、可靠的油脂原料供應(yīng)基地和渠道。因此，開(kāi)拓油脂資源成為我國(guó)未來(lái)生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。2.2 土地資源分析 我國(guó)人多地少，耕地資源稀缺，要在占世界7%的耕地上，養(yǎng)活占世界22%的人口。據(jù)國(guó)土資源部2004年中國(guó)國(guó)土資源公報(bào)介紹，我國(guó)現(xiàn)有國(guó)土面積為9.32億

9、公頃，其中耕地面積為1.22億公頃，占國(guó)土面積的13%，人均耕地面積僅1.43畝，不到0.1公頃，不及世界平均水平的一半。全國(guó)有666個(gè)縣（含縣級(jí)行政區(qū)）人均耕地低于聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織確定的0.8畝警戒線。雖然目前多數(shù)國(guó)家是以油料作物或食用油所產(chǎn)生的廢油為原料生產(chǎn)生物柴油，但我國(guó)用于擴(kuò)大常規(guī)油料作物種植的土地資源沒(méi)有保障，要依托農(nóng)產(chǎn)品為原料生產(chǎn)生物柴油并不現(xiàn)實(shí)。2.3 油脂供應(yīng)形勢(shì)分析 油脂不僅是生活必需的食用品，還是傳統(tǒng)化工行業(yè)的基本原料，用于生產(chǎn)包括黏合劑、溶劑、脫漆劑、表面活性劑、工業(yè)化學(xué)品、潤(rùn)滑劑、塑料、增塑劑及農(nóng)用化學(xué)品等產(chǎn)品2。油脂化工副產(chǎn)品甘油除用在醫(yī)藥、食品和化妝品等行業(yè)

10、外，近年國(guó)內(nèi)正在開(kāi)發(fā)用于生產(chǎn)1,3丙二醇。隨著能源形勢(shì)的惡化，油脂成為生物柴油生產(chǎn)的原料，其需求量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于當(dāng)前的生產(chǎn)能力。同時(shí)，生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展將會(huì)競(jìng)爭(zhēng)性地掠奪傳統(tǒng)油脂化工行業(yè)資源。據(jù)報(bào)道，在歐洲由于動(dòng)植物油被劃歸為生物質(zhì)，越來(lái)越多地用于燃燒發(fā)電或生產(chǎn)生物柴油，享受稅收優(yōu)惠政策，油脂化學(xué)品工業(yè)正受到巨大威脅，生產(chǎn)商只能進(jìn)口棕櫚油或以礦物油為原料來(lái)生產(chǎn)所需的油脂化學(xué)品。當(dāng)前世界各國(guó)都注意到油脂原料供給問(wèn)題是生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵?？梢灶A(yù)計(jì)，隨著世界生物柴油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國(guó)際植物油供給市場(chǎng)將日趨緊張。3. 我國(guó)生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展的資源對(duì)策歐美等生物柴油發(fā)展較快的國(guó)家均以油菜和大豆等植物油脂

11、為原料，東南亞國(guó)家則可以利用優(yōu)越的自然條件種植油棕，獲取油脂資源。目前我國(guó)已提出了開(kāi)發(fā)生物柴油的能源戰(zhàn)略，然而我國(guó)油料作物的生產(chǎn)成本和規(guī)模尚不適于生物柴油開(kāi)發(fā)。因此，要深入認(rèn)識(shí)國(guó)情，理性分析自然和資源條件，從多方面著手，狠抓油脂資源開(kāi)發(fā)，發(fā)展創(chuàng)新油脂生產(chǎn)技術(shù)。作者建議從以下三個(gè)方面著手保障我國(guó)未來(lái)油脂資源供應(yīng)：3.1 發(fā)展木本油料植物我國(guó)木本油料植物種類豐富，可用作建立規(guī)?；匣氐膯坦嗄痉N近30種，其中分布集中，并能利用荒山、沙地等宜林地進(jìn)行造林，建立良種供應(yīng)基地的油料植物有10種左右3。木本油料植物可利用占我國(guó)國(guó)土面積約69%的山地、高原、丘陵地區(qū)甚至沙地生長(zhǎng)，不僅可以為生物柴

12、油產(chǎn)業(yè)提供豐富的可再生原料，改善生態(tài)環(huán)境，還有利于農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，增加農(nóng)民收入，解決部分農(nóng)村剩余勞動(dòng)力的就業(yè)問(wèn)題。木本油料植物抗逆性強(qiáng)，管理粗放，不與糧食爭(zhēng)地，而且是栽種一次，收獲多年，采集時(shí)需要大量的勞動(dòng)力，合乎我國(guó)國(guó)情。我國(guó)境內(nèi)重要的木本油料植物如大戟科的麻瘋樹(shù)（Jatropha curcas）、漆樹(shù)科的黃連木(Pistacia chinensis)、山茱萸科的光皮樹(shù)(Cornus wilsoniana)、無(wú)患子科的文冠果（Xanthoceras sorbifolia）、山茶科的油茶（Camellia oleifera）等，都具有巨大的開(kāi)

13、發(fā)潛力和廣闊的發(fā)展前景。近年來(lái)雖然有一些研究單位開(kāi)展了這方面的工作，有的還建立了油料林示范基地，但同國(guó)家需求相比，仍有很大的差距，需要繼續(xù)加快推廣。3.1.1 麻瘋樹(shù)麻瘋樹(shù)，又名小桐子，廣泛分布于云南、四川、廣西、廣東、海南等地，為大戟科麻瘋樹(shù)屬落葉灌木或小喬木，樹(shù)高2-7 m，分枝多，掌狀形單葉，互生。卵圓形肉質(zhì)蒴果成熟時(shí)黃色，縱徑2.5-3.0 cm,橫徑2.0-2.5 cm，每果一般具種子3 枚，少數(shù)2 枚；種子長(zhǎng)橢圓形、黑色，一般每公斤干籽有1 800 粒，種子重量占成熟果重50%以上，含油率40%60%。

14、小桐子油脂肪酸組成和菜籽油非常相似，是生物柴油的理想原料4。麻瘋樹(shù)干果產(chǎn)量可達(dá)9噸/公頃，折合成產(chǎn)油量為1.5-3噸/公頃。我國(guó)在“八五”期間完成了金沙江流域燃料油植物資源的調(diào)查及栽培技術(shù)研究，建立了30公頃的小桐子栽培示范片。目前四川大學(xué)生命科學(xué)院正儲(chǔ)備以麻瘋樹(shù)油為原料，建立年產(chǎn)2萬(wàn)噸生物柴油的裝置5。3.1.2 黃連木中國(guó)黃連木為漆樹(shù)科黃連木屬落葉喬木，樹(shù)高可達(dá)30 m以上，在長(zhǎng)江中下游及華北、西南各地均有分布。黃連木有著極強(qiáng)的適應(yīng)性，在溫帶、亞熱帶、熱帶地區(qū)均能夠正常生長(zhǎng)，是重要的荒山、荒灘造林樹(shù)種和觀賞樹(shù)種，也是優(yōu)良的油料及用材樹(shù)種6。種子含油率在40左右，脂肪酸組

15、成和菜籽油非常相似，可作食用油，也是優(yōu)良的生物柴油原料。海南正和生物能源公司已建成10萬(wàn)畝黃連木種植基地，用于為其生物柴油生產(chǎn)供給油料。根據(jù)對(duì)中國(guó)24個(gè)省、市、區(qū)進(jìn)行的初步調(diào)查：目前中國(guó)黃連木資源量13.3萬(wàn)公頃，以種子平均產(chǎn)量7.5噸/公頃計(jì)，則可產(chǎn)種子100萬(wàn)噸，折合油脂相當(dāng)于40萬(wàn)噸，能夠生產(chǎn)生物柴油40萬(wàn)噸。3.1.3 光皮樹(shù)光皮樹(shù)是山茱萸科梾木屬落葉灌木或喬木，分布于長(zhǎng)江流域至西南各地的石灰?guī)r區(qū)，黃河及以南流域也有分布。采用嫁接苗栽植2-3 年后可開(kāi)花結(jié)果，盛果期50 年以上，壽命可達(dá)200 年以上。大樹(shù)每年平均產(chǎn)干果50 公斤，多可

16、達(dá)150公斤，果肉和核仁均含油脂，干全果含油率33%-36%，油脂主要含C16和C18系脂肪酸，其中亞油酸含量近50%，可用于生物柴油生產(chǎn)7。據(jù)湖南、江西、廣東、廣西的不完全統(tǒng)計(jì)，石灰?guī)r山地總面積有2200萬(wàn)公頃，按10%面積栽植光皮樹(shù)，可年產(chǎn)光皮樹(shù)油3000萬(wàn)噸。3.1.4 油茶 油茶，別名茶子樹(shù)、茶油樹(shù)，分布在我國(guó)17個(gè)省市，是我國(guó)特有的山茶屬多年生木本油料植物，常綠灌木或小喬木，樹(shù)高3-6米。油茶種植后，一般3年左右可開(kāi)花結(jié)果，6-7年進(jìn)入盛果期，壽命可達(dá)100年以上。油茶籽含油率40%以上，茶籽油脂肪酸組成和橄欖油非常相似，具有獨(dú)特清香，在我國(guó)南方如湖南、江西等省，茶籽油被作

17、為上等食用油8。我國(guó)有許多油茶優(yōu)良品種，產(chǎn)油量可達(dá)0.5噸/公頃，個(gè)別品種達(dá)0.7噸/公頃。種植茶樹(shù)用工很少，只相當(dāng)于種油菜用工量的1/10。3.2 發(fā)展微生物油脂技術(shù)許多微生物，如酵母、霉菌和藻類等在一定條件下能將碳水化合物轉(zhuǎn)化為油脂貯存在菌體內(nèi)，稱為微生物油脂，又叫單細(xì)胞油脂。過(guò)去曾因?yàn)榧夹g(shù)經(jīng)濟(jì)原因，單細(xì)胞油脂很少有規(guī)?；a(chǎn)的報(bào)道。但是，隨著工業(yè)生物技術(shù)的發(fā)展，微生物油脂發(fā)酵從原料到過(guò)程都不斷取得新進(jìn)展。最近，美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）的報(bào)告特別指出微生物油脂發(fā)酵可能是生物柴油產(chǎn)業(yè)和生物經(jīng)濟(jì)的重要研究方向9。大部分微生物油脂的脂肪酸組成和一般植物油相近，以C16和C1

18、8系脂肪酸，如油酸、棕櫚酸、亞油酸和硬脂酸為主。微生物油脂發(fā)酵周期短，不受場(chǎng)地、季節(jié)、氣候變化等的影響，一年四季除設(shè)備維修外，都可連續(xù)生產(chǎn)；而且產(chǎn)油微生物菌種資源豐富，能利用和轉(zhuǎn)化各種農(nóng)林廢棄木質(zhì)纖維素原材料，對(duì)農(nóng)業(yè)大國(guó)具有特殊的意義。因此，利用微生物轉(zhuǎn)化法獲取油脂具有非常大的發(fā)展?jié)摿Α?.2.1 產(chǎn)油酵母和真菌作者實(shí)驗(yàn)室的研究表明，一些產(chǎn)油酵母菌能高效利用木質(zhì)纖維素水解得到的各種碳水化合物，包括五碳糖和六碳糖，生產(chǎn)油脂并貯存在菌體內(nèi)，油脂含量達(dá)到細(xì)胞干重的70%以上。和當(dāng)前乙醇發(fā)酵主要利用淀粉類和纖維素水解的六碳糖相比，微生物油脂發(fā)酵具有較明顯的原材料資源優(yōu)勢(shì)，對(duì)解決生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)公認(rèn)

19、世界難題之一“全糖轉(zhuǎn)化利用”很有價(jià)值。微生物利用碳水化合物生產(chǎn)油脂，理論轉(zhuǎn)化率為32%，文獻(xiàn)中實(shí)際報(bào)道的最高值為25%10。廢棄木質(zhì)纖維素資源，以玉米秸稈為例，半纖維素和纖維素含量近70%。據(jù)估算，每7噸作物秸稈可產(chǎn)1噸菌油，表明利用木質(zhì)纖維素生產(chǎn)微生物油脂具有很可觀的潛在經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)農(nóng)林廢棄物資源豐富，僅農(nóng)作物秸稈每年產(chǎn)量近10億噸，目前還沒(méi)有得到充分利用。近年來(lái)生物技術(shù)的飛速發(fā)展使木質(zhì)纖維素降解技術(shù)不斷取得突破，為合理利用生物質(zhì)資源奠定了良好的基礎(chǔ)。微生物基因工程改造技術(shù)不斷進(jìn)步，發(fā)酵成本不斷下降，將加速微生物油脂規(guī)?；a(chǎn)進(jìn)程。微生物油脂技術(shù)的發(fā)展還將為能源作物提供新的下游轉(zhuǎn)化支撐技術(shù)

20、。自然界中一些具有高效光合能力的植物，能快速生長(zhǎng)，積累生物量。這些植物體經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理即得到碳水化合物，是油脂發(fā)酵的理想原材料。從當(dāng)前情況看，我國(guó)南方的芒獲類植物，包括芒屬(Miscanthus)和獲屬(Triarrhena)，可算是理想的生物燃料作物，具有適應(yīng)能力強(qiáng)、生長(zhǎng)迅速、可連續(xù)多年收獲、產(chǎn)量高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)勢(shì)11。芒獲類植物屬禾本科多年生高大草類，為高光效碳四(C4)植物，在生長(zhǎng)過(guò)程中能更多地吸收二氧化碳和放出氧氣，對(duì)降低溫室效應(yīng)十分有利，是有價(jià)值的環(huán)保植物。據(jù)試驗(yàn)，芒屬作物年產(chǎn)量可達(dá)34噸/公頃。如果利用微生物轉(zhuǎn)化技術(shù)，油脂產(chǎn)量可達(dá)5噸/公頃，比現(xiàn)有其他任何油料植物都高。現(xiàn)在歐洲一些

21、國(guó)家已在大規(guī)模種植芒屬植物，英國(guó)打算拿出1.5´106英畝的土地來(lái)種植這種生物燃料作物。一些可粗放種植的高糖植物，如甘薯、木薯和菊芋等，也可以是未來(lái)微生物油脂發(fā)酵的原料。菊芋是適宜于在灘涂地、鹽堿地生長(zhǎng)的多年生耐鹽抗旱、高產(chǎn)、高糖植物。在國(guó)家863計(jì)劃長(zhǎng)期支持下，利用灘涂地種植菊芋已獲得成功，目前正大面積推廣12。菊芋塊莖干物質(zhì)畝產(chǎn)可達(dá)1.2噸，莖葉干重1.3噸以上，超過(guò)玉米和小麥的生物量單產(chǎn)水平。占菊芋干重70%80%的物質(zhì)經(jīng)水解得果糖，可作為微生物油脂發(fā)酵的碳源。如果微生物油脂發(fā)酵技術(shù)實(shí)現(xiàn)菊芋全生物量利用，1公頃灘涂地平均年收獲5噸油脂，也高于油料作物的油脂年產(chǎn)量。3.2.2&#

22、160;產(chǎn)油微藻含油藻類也是潛在的油脂生產(chǎn)者。藻類光合作用轉(zhuǎn)化效率可達(dá)10%以上，含油量達(dá)30%。NREL曾支持海洋微藻研究長(zhǎng)達(dá)20年之久。利用微藻產(chǎn)油同其它產(chǎn)油微生物一樣，具有不與農(nóng)業(yè)爭(zhēng)地的明顯優(yōu)勢(shì)，而且可用海水作為天然培養(yǎng)基進(jìn)行大量繁殖。然而，微藻屬于低等植物，其基因工程改造技術(shù)遠(yuǎn)沒(méi)有酵母和細(xì)菌等成熟，微藻進(jìn)行高密度培養(yǎng)的技術(shù)難題也非常明顯。正因?yàn)檎J(rèn)識(shí)到這些技術(shù)障礙，NREL在1997年決定不再資助微藻產(chǎn)油和微藻制氫的研究13。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外仍然有許多科學(xué)家在探索發(fā)現(xiàn)新的藻種，并研制“工程微藻”，希望能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；B(yǎng)殖，降低成本，為獲取油脂資源提供一條可靠的途徑。3.3 發(fā)展油料作物

23、我國(guó)有豐富的草本油料作物資源，如油菜、大豆、棉花、蓖蔴等，它們的單位面積產(chǎn)油量比野生木本油料植物高；但是，在擴(kuò)大油料作物種植時(shí)重點(diǎn)要放在可利用非耕地或利用農(nóng)閑地的品種，以較好地協(xié)調(diào)我國(guó)糧食安全與能源安全的矛盾。據(jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)，2003年糧食作物播種面積近1.0億公頃，油料作物播種面積為1500萬(wàn)公頃，其中油菜720萬(wàn)公頃、花生500萬(wàn)公頃、向日葵120萬(wàn)公頃（大豆930萬(wàn)公頃未計(jì)在內(nèi)）。根據(jù)我國(guó)作物種植分布情況分析，繼續(xù)擴(kuò)大油料作物播種面積的潛力非常有限。但是，加快轉(zhuǎn)基因油料作物的研究和推廣，大幅度提高油料作物產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，仍然具有非常重要的意義。故今后應(yīng)致力于加速利用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基

24、因工程高油育種技術(shù)，培育出超高油油料作物新品種。3.3.1油菜是我國(guó)值得推廣的生物柴油作物油菜屬十字花科，蕓薹屬，越年生或一年生作物，主要有白菜型油菜、芥菜型油菜和甘藍(lán)型油菜三大類。其中甘藍(lán)型油菜種子含油量較高，一般在42左右，高的達(dá)50以上。油菜抗性強(qiáng)，耐寒、耐濕、耐肥，產(chǎn)量高而穩(wěn)定，增產(chǎn)潛力較大。我國(guó)長(zhǎng)江流域和黃淮地區(qū)的冬油菜，僅利用耕地的冬閑季節(jié)生長(zhǎng)，基本上不消耗地力，不影響主要糧食作物生產(chǎn)，不與主要糧食作物爭(zhēng)地，是非常具有發(fā)展?jié)摿Φ淖魑?4。據(jù)估計(jì)，在不與糧爭(zhēng)地的前提下，我國(guó)有2670萬(wàn)公頃耕地可用于發(fā)展能源油菜，按當(dāng)前平均菜籽產(chǎn)量1.6噸/公頃，含油率40%計(jì)，每年通過(guò)能源油菜種植可

25、為1700萬(wàn)噸生物柴油提供原料。我國(guó)油菜研究和育種工作具有較深厚的基礎(chǔ)，一些領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位。浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院原子能研究所育出的“超油2號(hào)”甘藍(lán)型油菜，種子含油量高達(dá)52%，已獲得多國(guó)專利。如果進(jìn)一步加強(qiáng)科研投入，預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)我國(guó)能源油菜的平均產(chǎn)量可提高到3.0噸/公頃，菜籽含油量穩(wěn)定在50%以上。陳錦清等從光合產(chǎn)物分配角度出發(fā)，利用反義PEP基因調(diào)控籽粒油脂蛋白質(zhì)含量比率，成功育成了轉(zhuǎn)基因油菜超油1號(hào)和超油2號(hào)，其含油量分別達(dá)到47.8%和54.2%，含油量提高幅度25%以上，現(xiàn)已進(jìn)入生產(chǎn)性試驗(yàn)階段15。值得一提的是，油菜種植時(shí)每生產(chǎn)1噸菜籽將產(chǎn)生2噸秸稈。規(guī)模化種植時(shí)，如果能結(jié)

26、合微生物油脂發(fā)酵技術(shù)，充分利用油菜秸稈資源，不僅可以使單位耕地面積得油率提高70%以上，而且具有顯著的環(huán)境效益。3.4 廢油脂利用為了降低生產(chǎn)成本，目前國(guó)內(nèi)外一些企業(yè)利用油脂工業(yè)下腳料、餐飲業(yè)廢油脂、廢棄動(dòng)物脂肪等生產(chǎn)生物柴油。由于我國(guó)油脂資源總量供應(yīng)不足，廢油脂的資源量也非常有限，對(duì)生物柴油產(chǎn)業(yè)的實(shí)際影響不大；但對(duì)減少環(huán)保壓力十分有利，所以具有一定的發(fā)展空間。據(jù)估計(jì)，油脂行業(yè)約有10%的下腳料，按當(dāng)前我國(guó)植物油的產(chǎn)量計(jì)，資源總量?jī)H在100萬(wàn)噸左右。餐飲業(yè)廢油脂又稱“地溝油”，是城市廢水中的重要污染物。據(jù)了解，北京市環(huán)保局有兩個(gè)“地溝油”回收處理廠，日產(chǎn)廢油脂15噸，可作為生物柴油生

27、產(chǎn)原料。但是，下腳料和廢棄油脂的集中處理和回收利用在成本上是否真正合適，還需要經(jīng)過(guò)認(rèn)真地試驗(yàn)和考察16?？傊?，廢油脂的利用可以促進(jìn)生物柴油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但因?yàn)橘Y源總量有限，供應(yīng)不穩(wěn)定，原料組成及性能變化大，只能是生物產(chǎn)油產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有益補(bǔ)充資源。4. 結(jié)論我國(guó)液體燃料短缺，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)性矛盾長(zhǎng)期存在，發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)，部分替代化石柴油，已成為當(dāng)前可再生能源發(fā)展的必然趨勢(shì)。生物柴油生產(chǎn)需要穩(wěn)定的油脂原料供給，但我國(guó)是油脂資源短缺國(guó)家，近年來(lái)雖然生物柴油生產(chǎn)尚未進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)，但植物油進(jìn)口量都在數(shù)百萬(wàn)噸，而且還呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。同時(shí)，我國(guó)耕地資源匱乏，13億人口的糧食供應(yīng)形勢(shì)不容樂(lè)觀。因此，仿效

28、西方發(fā)達(dá)國(guó)家，依靠擴(kuò)大油料作物種植獲取油脂資源，不符合我國(guó)國(guó)情。我國(guó)宜林地豐富，農(nóng)林廢棄生物質(zhì)資源量巨大。我國(guó)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展木本油料植物規(guī)?；N植和推廣，加快微生物油脂發(fā)酵技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化；同時(shí)，利用現(xiàn)代植物遺傳育種技術(shù)提高油料作物產(chǎn)量以及選擇性發(fā)展不與糧爭(zhēng)地的油料作物種植?？傊?，油脂資源問(wèn)題的解決，需要在理性認(rèn)識(shí)綜合國(guó)情的前提下科學(xué)決策，加大科技投入，發(fā)展創(chuàng)新的油脂生產(chǎn)技術(shù)，才能保障我國(guó)生物柴油產(chǎn)業(yè)和油脂化工行業(yè)健康發(fā)展。參考文獻(xiàn):1 閔恩澤, 唐忠, 杜澤學(xué), 等. 發(fā)展我國(guó)生物柴油產(chǎn)業(yè)的探討. 中國(guó)工程科學(xué)， 2005，&

29、#160;7（4）：1  4Min E, Tang Z, Du Z, et al. Perspective of Biodiesel Industry in China. Engineering Science, 2005, 17(4): 1  42 曾益坤，張根旺. 我國(guó)油脂化工、精細(xì)化工生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展建議. 中國(guó)油脂， 2005，&#

30、160;30(5)：5  10Zeng Y, Zhang G. Current production situation and development suggestion on domestic oils & fats chemical industry and fine chemical industry. China Oils an

31、d Fats, 2005, 30(5): 5  103 王濤. 中國(guó)主要生物質(zhì)燃料油木本能源植物資源概況與展望. 科技導(dǎo)報(bào), 2005, 23(5): 12  14Wang T. A Survey of the woody plant resources for biomass fuel oil in China.&#

32、160;Science &Technology Review, 2005, 23(5): 12  14 4 Azam M M, Waris A, Nahar N M. Prospects and potential of fatty acid methyl esters of some non- traditi

33、onal seed oils for use as biodiesel in India. Biomass Bioenergy, 2005, 29, 293  3025 林娟，周選國(guó)，唐克軒，等. 麻瘋樹(shù)植物資源研究概況. 熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào)， 2004， 12(3): 285  290Lin J, Zhou X G, 

34、;Tang K X, et al. Journal of Tropical and Sub-tropical Botany Sciences, 2004, 12(3): 285  2906 祖庸，李小龍，鄭國(guó)棟. 黃連木的綜合利用. 西北大學(xué)學(xué)報(bào), l989, 19(1): 55  61Zu Y, Li X, Zhen

35、g G. The Multipurpose Use of Pistacia Chinensis Bge. Journal of Northwest University, 1989, 19(1): 55  617 李昌珠，蔣麗娟，李培旺，等. 野生木本植物油光皮樹(shù)油制取生物柴油的研究. 生物加工過(guò)程, 2005, 3(1): 42  44Li

36、60;C, Jiang L, Li P, et al. Study on the production biodiesel utilizing cormus wilsoniana fruit oil. Chinese Journal of Bioprocess Engineering, 2005, 3(1): 42  448 劉

37、世鵬、周伯川. 油茶籽的開(kāi)發(fā)利用. 中國(guó)油脂, 1996, 21(4)：39  42Liu S, Zhou B. Exploitation of Camellia oleifera seeds. China Oils and Fats, 1996, 21(4): 39  429 Tyson K S, Bozell J,

38、 Wallace R, et al. Biomass oil analysis: Research needs and recommendations. NREL/TP-510-34796. June 2004.10 Ratledge C. Biochemistry, stoichiometry, substrate and economics. In: Moreto

39、n R S. Single Cell Oil. London: Longman, 1988. 33  7011 劉亮，朱明，朱太平. 芒荻類植物資源的開(kāi)發(fā)和利用. 自然資源學(xué)報(bào), 2001, 16(6)：562  563Liu L, Zhu M, Zhu T. Exploitation and utilization of

40、60;Miscanthus & Triarrhena. Journal of Natural Resources, 2001, 16(6): 562  56312 劉兆普，鄧力群，劉玲，等. 萊州海涂海水灌溉下菊芋生理生態(tài)特性研究. 植物生態(tài)學(xué)報(bào), 2005, 29(3)：474  478Liu Z, Deng L, Liu L, et al. Physiological characteristics of Helianthus tuberosus irrigated by seawater, laizhou coast, Shandong Province. Acta Phyt