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木薯是世界三大薯类(马铃薯、番薯和木薯)之一,原产美洲,如今经过改良已经在我国广泛种植,其中最大的种植基地在广西和海南。之所以选择木薯生产生物质乙醇燃料的理由,一是木薯种植无局限性,如荒废山地、经济林的空隙间均可种植;二是用木薯替代玉米、小麦(以前用于生产生物质燃料的原材料),减少粮食的消耗,有效缓解粮食危机。
供需不平衡是主因。利润不菲是看点
市场供需不平衡。2010年之前,木薯在国内主要用途有两个,一是化工、食品企业专用的淀粉,比如可广泛用于“珍珠奶茶”等各类食品的制作中;二作为药材使用。目前全国年产木薯不到1500万吨,95%用于制作各类淀粉,其余用于食品加工、药材和其他领域。
据浙江省环保厅相关负责人介绍,目前国内木薯供给量仅能满足现有两个用途,如果被广泛用于生产生物质燃料,缺口巨大。一个年产30万吨的生物质燃料工程,每年至少需要90-100万吨木薯。而2010年全国已经建成了七个规模在年产30万吨左右的生物质燃料工程,且2013年之前全国要建立30个同等规模的生产站。据此推断未来每年市场缺口至少有600万吨。
种植利润不菲。据了解,种植100亩木薯,除去成本每年毛利约10-30万元不等,年毛利约比种植紫皮马铃薯(经济价值极高的特种蔬菜)高出30%。
种植100亩木薯,至少投资40万元(包括买种、租地、流动资金、人工费用等),其中每亩地种植综合成本约700-900元/年,流动资金约30万元。木薯成熟期约8个月。目前品种较好的木薯,平均亩产量约3-4吨。
按照去年木薯的平均收购价(约1.2元,千克)计算,投资者约可年获毛利25-40万元不等。即使赶上历史最低收购价0.8元/千克,投资者每年约有10万元毛利。
据中国木薯淀粉交易市场(国内最大)介绍,木薯价格已经连续三年都呈上涨趋势,加上全国多个生物质燃料工程上马和国内化工使用的木薯淀粉需求量增大,导致现有价格的木薯都供不应求,因此未来三五年内价格下跌可能性不大。
地方政策鼓励。因为木薯种植普遍选择荒地种植,又能给种植户带来一定的经济效益,因此一些地方(如海南、河南、湖南等省)出台相关的鼓励政策,如免税等。据了解,目前鼓励力度最大的是广西,种植木薯可获一定额度的财政补贴。
种植门槛不高。据广西木薯研究所介绍,目前国内木薯种植技术十分成熟,其适应在国内除东北地区以外,大多数地区种植,特别是干旱的山地。另外,木薯适应性极强,耐旱耐瘠,不需要投资者太多的呵护。只要能种植土豆,就能种植木薯。
具有价格优势。据广西木薯研究所介绍,受运输、关税等因素影响,进口木薯的采购价约是2.3元/千克,约比国内平均收购价高出1倍。因此国内木薯具有很强的价格优势。
投资提示
一、生物乙醇的化石能量效率已经能够满足作为替代能源的要求
对生物乙醇燃料的净能源平衡(全过程能源投入减去能源产出)和温室气体排放的研究有很多,其研究结论也差异较大。对全周期的能源投入与能源产出的分析结果,其净能源有负向的,有中性的,也有正向的。相应的,温室气体排放的估计结果也有很大差异。这些结果上的差异有的是由于新、旧数据的差异造成的,有些则是由于对副产品的不同考虑不同造成的。
加州大学(伯克利)能源和资源研究小组的Alexander Farrell及其同事最近研究了一个生物燃料分析模型(Biofuel Analysis MetaModel,EBAMM)来研究这些问题。小组首先复制了已经的六个EBAMM研究结果,然后在四个方向上调整这六个结果:(a)增加副产品;(b)应用一个一致的系统边界;(c)计算不同的能源类型;(d)计算与政策有关的变化。EBAMM对3个案例给出了结果,包括CO2排放较多情形的乙醇、今天的乙醇、纤维素乙醇和汽油的能效和温室气体排放的对比。结果显示,从传统玉米中制取的乙醇与汽油相比,每单位能源的温室气体排放仅有很小的区别,但是传统玉米乙醇需求的石化产品投入要少得多。另外,从纤维素制取乙醇可以显著地减少温室气体排放和石化产品投入。
国际能源署(IEA)对利用玉米和小麦生产乙醇燃料的能效和温室气体排放的对比见表1。
除玉米路径之外,还有多种其他植物资源可以用于生产乙醇燃料。表2是其他植物资源的化石能源比率。同时,玉米乙醇生产过程中能源投入品种的选择对温室气体排放也有显著的影响。从全生命周期看,生物能源生产过程的能源效率普遍高于化石能源(表2)。
我国燃料乙醇工艺生产技术路线以四个大型生产企业为代表,其中又以中粮肇东(黑龙江)的玉米“半干法”生产工艺较为先进。其国产二期乙醇装置(产量18 万吨/年)主要技术指标为:吨无水燃料乙醇(99.5%) 玉米单耗3.3 吨,水耗约8.7吨(主装置),蒸气消耗4.8 吨(主装置),饲料乙醇比为77 %,能量输出输入比为1.09;三期美国产装置产量15万吨/年(美国Delta-T 公司的技术,由康泰斯(Chemtex) 公司设计,采用玉米半干法生产乙醇),吨无水燃料乙醇(99.5 %) 玉米单耗3.18 吨,新鲜水耗仅为1.66 吨(主装置),蒸气消耗3.3 吨(主装置),饲料乙醇比为87 %(岳国君等,2007)。
从以上结果看,生物燃料乙醇的利用可以有效减少化石能源的投入,能够起到推动能源可持续发展的作用。
二、生物乙醇单纯路线没有实现能源最优化利用
从生物乙醇的全周期过程来看,作为最终产品的乙醇只代表了生物质生长过程中集聚的化学能的一部分。目前代表性的生物乙醇生产过程只是把作物中的淀粉、糖类等物质转化为乙醇。除这一过程的能量消耗外,其他生物物质如蛋白质、纤维素、木质素等中含有的化学能没有转化为可用能源。这其实也是目前导致生物乙醇行业利润业绩不佳的重要因素。
从更宏观的角度,生物能源制取是更广泛的生态系统的一部分活动。作为生物能源原来来源的作物,既可以用于能源用途,也可以用于人类食用,和用于饲养牲畜再供人类食用。如果其所生长的土地不被使用,这些土地也可以用作生态用途,即保持不被人类干扰和改变的状态,如森林、草原、湿地等形式。
因此,即使如前所述,作物用于生产生物能源可以产生比化石能源更好的化石燃料效率,即可以节约化石能源的消耗,比直接使用化石燃料减少温室气体的排放,它在这两个方面也可能不如直接作为食物,甚至不如通过牲畜再间接成为食物。
从生态系统能量流动的角度看,粮食用于食用的能量效率明显高于用于能源目的。密歇根州立大学研究人员发表在EST上的最新研究表明 ,粮食供人们食用的能源利用效率比用来生产乙醇高很多。研究结论:一个人食用玉米吸收的能量(15MJ/kg)远比1kg玉米所生产乙醇的能量(8MJ)高。谷物作为食物比用来生产燃料的能源效率高出36%。最理想的是种植玉米作为食物,并且将一半的玉米秸秆和叶子还田,另一半用来生产纤维素乙醇。以玉米为例,研究表明如果全部玉米粒作为食物,剩余的秸秆等物质一半用来生产生物燃料,其能源效率比有机种植方式高48%,比免耕种植高37%。
从能量利用效率看,用可作为食物的谷物生产乙醇的能源效率是低下的,而用诸如草类的纤维素原料生产乙醇的能源效率更高。但是,由于纤维素乙醇生产过程需要较多的原材料和水资源投入,其转化率目前也比较低,其经济效益还不足以满足规模化生产。
三、通过循环经济模式可以提高能量利用率
如果不采用循环经济模式,只是利用生物质制取乙醇,能源技术效率较低。而在采用循环经济模式之后,考虑到副产品中所携带的能量,整个过程的能源技术效率将会有明显改观。
1.据国际可再生能源组织的预测,地下石油、天然气及煤炭的储量,按目前的开采利用率计算仅够使用60年左右,因此,秸秆类生物质能源,是未来再生能源的一个重要发展方向。随着世界性的能源匮乏,生物质再生能源的市场需求和利润空间将不可估量。2.从秸杆资源总量看,广大农村和乡镇的各种秸秆产量大、范围广。据统计2006年我国农作物秸秆的产量达7亿吨,主要包括玉米、小麦、棉花、水稻、大麦和油料等农作物秸秆,其中包括玉米秸秆总量约占全世界总量的20%-30%,秸秆经过热压成型达到一定的密度后再燃烧,可提高燃烧温度和热利用率,节省了时间,减少环境污染,可使秸秆成为高品位的能源产品。
产品概括:
一、 生物质燃料(秸秆煤炭)的概况:秸杆燃料(即生物燃料)是利用农作物的玉米杆、麦草、稻草、花生壳、玉米芯、棉花杆、大豆杆、杂草、树枝、树叶、锯末、树皮等固体废弃物为原料,经过粉碎、加压、增密、成型,成为小棒状固体颗粒燃料等,压缩碳化成形的现代化清洁燃料,又是新兴的生物质发电专用燃料,也可以直接用于城市传统的燃煤锅炉设备上,可代替传统的煤炭。秸秆燃料成型机 玉米杆压块机 花生壳煤炭压块机 稻草燃料成型机 玉米芯压块成型机 麦草制炭机 大豆杆成型机 树枝秸秆煤成型机 杂草木炭成型机 棉花秸秆压块成型机 树叶秸秆压块机 树皮煤炭成型机 生物质燃料成型机 玉米棒秸秆煤炭成型机二、“秸秆燃料”的特点:生物质成型燃料挥发份高,易析出,碳活性好,易燃,灰分少,点火快,更加节约燃料,降低使用成本。成型后的秸秆炭块,体积小,比重大,耐燃烧,便于储存和运输,体积仅相当于原秸秆的1/30,是同重量秸秆的10-15倍,其密度为0.9-1.4g/cm3,热值可达到3500-5500大卡之间,是高挥发份的固体燃料。其特点明显:1、密度大:每立方米一吨以上,占地少,方便运输和贮存。可用袋装,农村及城镇居民可像采购大米一样购置存放,清洁卫生,取用方便;2、易点燃:只需几分钟便可点燃,火力猛,燃烧充分。3、热值高:通过加入不同的煤化剂配方,可以让块煤和颗粒煤的热值接近天然煤大卡,效果跟原煤一样。4、燃时长:不同配方生产的块煤或颗粒煤,每公斤燃烧时间可达4小时。5、成本低:每吨成本在100~~150元之间.秸秆多的地区无需购买,成本不超过100元。6、利环保:经检测,其含硫量远低于国家标准,是一种环保清洁能源。7、设备最新:我公司设备目前属国内质量第一,设计合理,连续生产不卡机、用电少!8、产量最高:目前国内同类设备我公司最新机械生产产量最高,颗粒直径最大,用途更广泛,是生物质发电厂的急需品! 三、“秸秆燃料”的应用范围:“秸秆燃料”可以代替木柴、原煤、液化气等,广泛用于生活炉灶、取暖炉、热水锅炉、工业锅炉、生物质电厂等。城市中的采暖、供热以及 宾馆、饭店、洗浴等行业,使用燃煤锅炉不符合环保要求,只能使用燃油锅炉,而燃油的成本高于“秸秆燃料”的三倍之多,给行业造成沉重的经济压力。四、“秸秆燃料”成型后的主要技术参数:密度:800-1400千克/立方米;热值:3700-4500千克;灰分:1-20%;水分≤15%五、燃烧后的废气排放:C0零排放;NO214毫克/立方米(微量);SO246毫克/立方米远低于国家标准,可忽略不计;烟尘低于123毫克/立方米远低于国有标准。六、生物质燃料燃烧后的灰分处理:生物质燃料燃尽率可达96%,剩余4%的灰分可以回收做钾肥,实现了“秸秆燃料肥料”的有效循环。
效益分析:
油母页岩,也称为煤矸石,外表是淡褐色到暗褐色,暗淡没有多少光泽,虽然没有煤炭那么黝黑发亮,但含有丰富的元素,主要有油、水和矿物质。油的含量为10%~50%,组成的主要元素是碳、氢,和少量的氧、氮、硫;水占油母页岩的4%~25%不等;剩下的是矿物质,主要有硫铁矿、高岭土、碳酸盐岩以及石英等。
在几千万年前,生活在近海和沼泽盆地里的动植物,随着地壳变动埋入地层深处,它们身上的有机质在厌氧细菌的作用下,经过沥青化、岩石化和挥发化等物理、化学反应,经历了大约几千万年的演变,才形成了油母页岩,在开采出来的矿石中,有时会发现鱼类、乌龟、远古的树木等动植物化石等,这就证明了油母页岩身世。
根据油母页岩所处居住的环境,油母页岩可以分成陆地、湖泊和海洋相三种类型。生成于陆地的油母页岩,有机质是由树脂、蜡质表皮和生长在陆地上的植物根、茎组织,它们被埋藏后经过煤化作用而形成的,也含有很高矿物质的腐泥煤。而生成于湖泊的油母页岩,有机质主要是生活在淡水、咸水和湖泊的浮游生物和藻类,它们被埋藏后经腐化和煤化作用后形成的。最后生成于海洋的油母页岩,主要的有机质是海洋里生活的生物、海藻,被埋藏后经腐化作用而形成的。
油母页岩的种类和数量都很多,在地球上随处可见,储量十分丰富,约有10万亿吨,比煤炭的资源量多一倍,比石油资源量多50%以上。中国的地下储量排在美国、巴西、前苏联之后,名列世界第四位。中国已经知道的资源量是315亿吨,预测资源量5000亿吨,这其中的大约超过六分之五的资源量分布在吉林省、辽宁省和广东省,吉林省已知可以开采的资源量为174.5亿吨,约占全国总量的一半,位居全国的第一位,广东省已知可以开采的储量达到55.15亿吨,位居全国的第二位,辽宁省已知可以开采的资源量为41.3亿吨,位居全国的第三位。
很长一段时间,煤炭开采的过程中,都将油母页岩这类岩石放在一边,只单独开采煤矿。油母页岩它占用了大量耕地,影响了矿区周围的生态环境。直到200年前,由于战争、能源危机和新技术的发展,才有人想到油母页岩,从那时开始这种岩石就一直受到人们的关注。
今天由于技术的发展,油母页岩终于能够发挥它的优势了,这种岩石全身是宝,可以从中提炼出很多有用的东西,不但可以生产很多燃料、油类,而且还可以合成很多的燃料气体、化工原料肥料、合成纤维、塑料、染料、药物的原料;伴随油母页岩开采出来的气体,像煤气一样,可以作为气体燃料;留下的灰渣,可以用来制造水泥、制砖、陶瓷纤维、陶粒等建筑材料。
从地下开采出来的岩石,要经过加工处理,才能被直接使用,油母页岩的主要用途有以下几种:
干馏制油,将油母页岩粉碎后加热到500℃左右,就可以从岩石的身体里提炼出油,也被称为人造石油。根据含油量的多少,从1吨油页岩中可以提炼出40至400公升的人造石油。再经过很复杂的化学过程,比如说加氢、裂解、精制后,岩石就变身为汽油、柴油、煤油、石焦油、石蜡等化工产品。
作为燃料,可以用来发电。直接把油母页岩作为锅炉的燃料,产生蒸汽后带动汽轮机发电;或者是把油母页岩在低温下干馏,产生气体燃料,然后输送到内燃机燃烧发电,目前大家都采用前面这种形式。还可以利用油母页岩燃烧后产生的热量供暖。也可以利用油母页岩燃烧带动发动机,用于运输等。
生产建筑材料,作为干馏和燃烧后的附产品,页岩灰主要用来生产砖、水泥等建筑用材料。在我国,干馏和燃烧后的焦灰渣用于制造水泥砌块、砖、陶粒等建筑材料产品。此外,还可以直接用于有机复合肥料的生产。
危险便是来自这些食物所采用的油。不知道从什么时候起,城市的下水道成了一些利欲熏心的人发财致富的地方:他们每天从那里捞取大量暗淡浑浊、略呈红色的膏状物,仅仅经过一夜的过滤、加热、沉淀、分离,就能让这些散发着恶臭的垃圾变身为清亮的“食用油”,最终通过低价销售,重返人们的餐桌。这种三无产品,其主要成分虽然和正规食用油一样也是甘油三酯,却又比真正的食用油多了许多致病、致癌的毒性物质。人们将这些劣质油类形象称为“地沟油”。
“你一定也吃过地沟油。”武汉工业学院食品科学与工程学院教授何东平曾这样说,他的另一个身份是全国粮油标准化委员会油料和油脂工作组组长。据他估计,目前我国每年返回餐桌的地沟油有200-300万吨。而中国人一年的动、植物油消费总量大约是2250万吨――也就是说,按照比例,你吃10顿饭,可能有1顿碰上的就是地沟油。
不管哪类,如果只是经过简单的收集处理粗加工再回流到餐桌,必然会对人们的健康有着巨大的危害。所有的“地沟油”都存在含铅量严重超标的问题,这是个不争的事实。而食用了含铅量超标的“地沟油”做成的食品,则会引起剧烈腹绞痛、贫血、中毒性肝病等。
“地沟油”中还含有多种致癌物质,其中就有臭名昭著的“黄曲霉素”,其毒性为氰化钾的10倍,为砒霜的68倍,易导致胃癌、肠癌、肾癌及乳腺、卵巢、小肠等部位癌肿。
不过,如果“地沟油”不加以利用,任由其流入排污管道也不是好的选择。一方面,油跟水不混溶,但是很容易附着在排污管道上。时间长了,会影响管道的畅通。另一方面,它在自然环境中进一步氧化,不仅产生恶臭影响空气质量,有害的氧化产物也给环境带来一定的威胁。因此如何处理“地沟油”,并且加以利用,是我们面临的―个重大课题。
“地沟油”的用途之一――生物燃料
在这方面可以参考一下我们的近邻日本。日本人民爱吃油炸食物,那么产生的“地沟油”数量也是巨大的,但是在日本的食品安全问题上却看不见关于“地沟油”的相关报道,那么数量巨大的“地沟油”哪里去了呢?
在日本有着许多专业的回收公司,每天从各类餐馆里以低廉的价格(每升1.5日元,折合人民币一毛二,更多的是免费)回收“地沟油”,回收以后首先在“地沟油”中加入蓖麻油,蓖麻油是不能食用的,这样可以将“地沟油”和食用油区分开来,然后再经过一种叫做“生物柴油(BDF)”技术的处理,这项技术每处理一升“地沟油”的成本约合28日元,然后日本政府以每升88元的价格收购,这些公司每升“地沟油”可以赚取大约60日元的利润,那么,这些回收公司就没必要为了一点蝇头小利而将“地沟油”销售给餐饮公司,从而斩断了“地沟油”回流到餐桌的途径。
日本政府将这些经过“生物柴油(BDF)”技术处理的产品当作燃料,卖给运输公司,作为许多大型车辆如卡车及内燃机车等的主要动力燃料,这样解决了“地沟油”的危害,又能缓解日益严峻的能源危机。
“地沟油”的用途之二――房顶涂料
在2010年的美国化学会春季年会上,就有一个公司介绍了他们在美国能源部资助下开发出的“地沟油”新用途――节能涂料。
在美国的多数地区,冬天要用暖气、夏天要用空调,二者都是相当耗费能源的事情。如果房顶使用黑色的涂层,比如沥青,那么保温性能就会比较好,所需要的暖气就会少一些。但是,这样的房子到了夏天,就会从阳光中吸收更多的热量,从而增加空调的负担。如果使用白色的涂层,则是相反―有利于夏天节省空调费用,但是冬天却又需要更多的暖气。
而这种用废弃食用油做成的涂料却可以二者兼得。环境温度高于某个值的时候,它会反射阳光的热量;而低于那个温度的时候,它就会吸收阳光的热量。这样,它就有助于保持房子里边的冬暖夏凉,从而减少总的能量消耗。而且,改变制作配方,还可以改变这个“转折温度”。
这项技术的开发者声称,虽然废弃食用油通常有异味,但是制造出来的涂料却是没有气味的。根据所加的添加剂,它还可以呈现不同的颜色。它可以用于各种材质的房顶,能够持续多年,然后再次刷涂。他们估计,如果进一步的测试结果依然良好,这项技术有望在三年后实现商业化。
“地沟油”是一个严重问题,严重地影响了人们的生活。虽然打击、处罚等手段可以减少对人们的危害,但是从可持续发展的角度说,这是远远不够的。“垃圾只是放错了地方的资源”。虽然“地沟油”是垃圾,如果加以合理利用,垃圾也能变废为宝。