按照美國(guó)推出可再生燃料標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃（RFS）的規(guī)定，到2022年，生物燃料產(chǎn)量要達(dá)到160億加侖。由于缺乏可工業(yè)化的生物質(zhì)煉制技術(shù)，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(shù)也僅處于示范工廠的水平，RFS制定的2022年生物燃料美國(guó)國(guó)家目標(biāo)幾無可能實(shí)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(shù)與石油煉制中常用的 催化加工技術(shù)，將來自生物質(zhì)的糖類轉(zhuǎn)化為汽油、柴油、航空燃料以及化學(xué)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化為汽油、柴油或噴氣燃料組分。

　　生物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程應(yīng)該使用什么技術(shù)？生物質(zhì)顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)生物燃料企業(yè)應(yīng)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(duì)已有的蔗糖、玉米淀粉發(fā)酵工藝的利用的。當(dāng)時(shí)的概念就是對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理，引入酶解或酸解技術(shù)，從而分離出理論上更為廉價(jià)的植物糖，然后與現(xiàn)有發(fā)酵工藝對(duì)接。

　　然而，生物質(zhì)的復(fù)雜性使得預(yù)處理和纖維素水解工藝的效率、消耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于最初的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，這包括多方面的因素，比如雜質(zhì)對(duì)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(dòng)機(jī)尤其是柴油機(jī)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(jià)格無力與玉米和甘蔗乙醇競(jìng)爭(zhēng)，混配比例又決定了它的市場(chǎng)局限性，要贏利只能依靠GVM補(bǔ)貼。因此不難理解纖維素乙醇當(dāng)前 局面。

　　現(xiàn)在一些生物燃料公司已不再?gòu)?qiáng)調(diào)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(xué)品。這一轉(zhuǎn)變說明什么問題？理想的生物燃料公司的產(chǎn)品線應(yīng)該是什么樣？

　　生物質(zhì)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(yīng)該生產(chǎn)能夠滿足 現(xiàn)有工藝、渠道、倉(cāng)儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)然A(chǔ)設(shè)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(chǎng)永遠(yuǎn)擁有最 終選擇權(quán)。再漂亮的工藝，如果不能生產(chǎn)市場(chǎng)所需的產(chǎn)品，就沒有繼續(xù)存在的價(jià)值。

　　從成分上看，生物質(zhì)和石油哪個(gè)更適合生產(chǎn)化學(xué)品？

　　如果只考慮化學(xué)成分的話，存在于石油中的烴類物質(zhì)更接近可用來生產(chǎn)化學(xué)品的先質(zhì)（precursor），因?yàn)槟切┗瘜W(xué)品原本就是以石油為原料開 發(fā)的。然而，用烴類物質(zhì)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(biāo)產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)而定。生物燃料、生物化學(xué)的生產(chǎn)工藝 正好與此相反。由于生物質(zhì)本身就含有大量的氧（約50wt%），因此脫氧就成為了生物質(zhì)轉(zhuǎn)化工藝中的主要工序。如果某種生物轉(zhuǎn)化技術(shù)能夠選擇性地對(duì)生物質(zhì) 進(jìn)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(zhì)原料的成本優(yōu)勢(shì)。

　　與酶解法相比，Virent化學(xué)催化法的優(yōu)勢(shì)有哪些？

　　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，Bio Forming?技術(shù)可以把木質(zhì)纖維素生物質(zhì)選擇性地降解為所需的中間產(chǎn)物；此外，無機(jī)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(shí)”與 “天”的對(duì)比；對(duì)生物質(zhì)全組分進(jìn)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(xué)催化法可以使用現(xiàn)有石化基礎(chǔ)設(shè)施，不像生物工藝那 樣需要大量不可預(yù)計(jì)的新建設(shè)施，所以更具成本優(yōu)勢(shì)。

　　生物能源技術(shù)的重要貢獻(xiàn)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(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)，無機(jī)催化劑的每個(gè)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(yīng)，因此只需要外加很少的熱量就能維持反應(yīng)器的運(yùn)行。