按照美國推出可再生燃料標準計劃(RFS)的規(guī)定，到2022年，生物燃料產(chǎn)量要達到160億加侖。由于缺乏可工業(yè)化的生物質煉制技術，尚無商業(yè)化的生物燃料廠建成投產(chǎn)，纖維素乙醇的生產(chǎn)技術也僅處于示范工廠的水平，RFS制定的2022年生物燃料美國國家目標幾無可能實現(xiàn)。

　　維仁特公司(Virent Inc.)總部位于威斯康星州的麥迪遜。Virent的Virent的BioForming?工藝整合了專有的水相重整(APR)技術與石油煉制中常用的催化加工技術，將來自生物質的糖類轉化為汽油、柴油、航空燃料以及化學品，與目前石油煉制的產(chǎn)品幾乎相同。在Bioforming?工藝中，碳水化合物在水相重整(APR)過程中，借助于專有的異相催化劑，轉化成中間產(chǎn)物(或氫氣)。而后經(jīng)過多種催化途徑，這些中間產(chǎn)物被轉化為汽油、柴油或噴氣燃料組分。

　　生物質轉化過程應該使用什么技術?生物燃料企業(yè)應該做什么產(chǎn)品?《麻省理工科技創(chuàng)業(yè)》就此采訪了Virent研發(fā)部主管、首席研究員(Lead Researcher)喬明博士。

　　《麻省理工科技創(chuàng)業(yè)》：迄今為止，纖維素乙醇的商業(yè)化嘗試幾乎都以失敗告終，在您看來原因有哪些?

　　喬明：最初纖維素乙醇的出現(xiàn)是基于對已有的蔗糖、玉米淀粉發(fā)酵工藝的利用的。當時的概念就是對生物質進行預處理，引入酶解或酸解技術，從而分離出理論上更為廉價的植物糖，然后與現(xiàn)有發(fā)酵工藝對接。

　　然而，生物質的復雜性使得預處理和纖維素水解工藝的效率、消耗要遠遠高于最初的實驗室數(shù)據(jù)，這包括多方面的因素，比如雜質對微生物的影響、固液分離和乙醇提純的困難、過低的得率等。更為重要的是，乙醇能量密度低，與現(xiàn)有發(fā)動機尤其是柴油機和航空引擎的兼容性不佳，因此作為交通燃料使用效果并不理想。這一系列問題使得纖維素乙醇在價格無力與玉米和甘蔗乙醇競爭，混配比例又決定了它的市場局限性，要贏利只能依靠政府補貼。因此不難理解纖維素乙醇當前局面。

　　現(xiàn)在一些生物燃料公司已不再強調以燃料乙醇為主要產(chǎn)品了。它們多改變生產(chǎn)工藝，用來自纖維素的糖生產(chǎn)化學品。這一轉變說明什么問題?理想的生物燃料公司的產(chǎn)品線應該是什么樣?

　　生物質燃料行業(yè)目前尚處于起步階段，只有生產(chǎn)現(xiàn)行燃料替代品的公司，才能利用產(chǎn)品的靈活性更好地生存下來。理想的生物燃料公司應該生產(chǎn)能夠滿足現(xiàn)有工藝、渠道、倉儲和運輸?shù)然A設施要求的可替代燃料。Virent的產(chǎn)品幾乎與石化產(chǎn)品等同，涵蓋汽油、柴油、航油，以及塑料和化纖。市場永遠擁有最終選擇權。再漂亮的工藝，如果不能生產(chǎn)市場所需的產(chǎn)品，就沒有繼續(xù)存在的價值。

　　從成分上看，生物質和石油哪個更適合生產(chǎn)化學品?

　　如果只考慮化學成分的話，存在于石油中的烴類物質更接近可用來生產(chǎn)化學品的先質(precursor)，因為那些化學品原本就是以石油為原料開發(fā)的。然而，用烴類物質生產(chǎn)化工產(chǎn)品還需要一步氧化程序，以接近特定的氧含量，具體的氧化程度則視目標產(chǎn)物的分子結構而定。生物燃料、生物化學的生產(chǎn)工藝正好與此相反。由于生物質本身就含有大量的氧(約50wt%)，因此脫氧就成為了生物質轉化工藝中的主要工序。如果某種生物轉化技術能夠選擇性地對生物質進行脫氧，以生產(chǎn)特定的化工產(chǎn)品，也許能極大地發(fā)揮生物質原料的成本優(yōu)勢。

　　與酶解法相比，Virent化學催化法的優(yōu)勢有哪些?

　　實驗數(shù)據(jù)表明，Bio Forming?技術可以把木質纖維素生物質選擇性地降解為所需的中間產(chǎn)物;此外，無機異相催化劑使得這一生產(chǎn)工藝更加快速，和生物過程相比是“小時”與 “天”的對比;對生物質全組分進行充分利用，產(chǎn)品可以替代90%的石油產(chǎn)品，不再局限于單一的產(chǎn)品;化學催化法可以使用現(xiàn)有石化基礎設施，不像生物工藝那樣需要大量不可預計的新建設施，所以更具成本優(yōu)勢。

　　生物能源技術的重要貢獻還體現(xiàn)在減少溫室氣體排放方面。我們的工藝使用熱化學轉化技術，無機催化劑的每個組分都可以循環(huán)再利用。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的排放物只有水和極少量的二氧化碳。而大部分工藝程序都是放熱反應，因此只需要外加很少的熱量就能維持反應器的運行。