目前,美國燃料乙醇的生產(chǎn)量約占世界產(chǎn)量的33%,燃料乙醇的使用量也迅速增加。在1981年,美國燃料乙醇的使用量為2.69億加侖,折合81.45萬噸。到2000年,美國燃料乙醇的使用量猛增到16億加侖,折合484.48萬噸。5年后,即2005年,美國燃料乙醇的耗用量再增加到40億加侖,折合1211.2萬噸。美國政府計劃到2010年,燃料乙醇的消耗量將達(dá)到60億加侖,折合1800萬噸。
2007年2月,美國農(nóng)業(yè)部公布的2007年世界農(nóng)業(yè)長期展望報告顯示,未來幾年美國玉米供求關(guān)系將因發(fā)展燃料乙醇而發(fā)生明顯改變。2010年以前美國燃料乙醇消費將保持高速增長(該預(yù)測并未依據(jù)布什總統(tǒng)在1月份的新規(guī)劃,因此估算較低,至2010年,美國燃料乙醇消費玉米數(shù)量將超過1億噸,成為改變美國玉米供求關(guān)系的最主要因素。2006年美國燃料乙醇產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到50億加侖,2007年預(yù)計達(dá)到90億加侖。2007年1月份,美國總統(tǒng)布什提出一個更高的目標(biāo),規(guī)劃2015年燃料乙醇總目標(biāo)達(dá)到350億加侖,假設(shè)其中玉米燃料乙醇為150億加侖,消耗玉米數(shù)量達(dá)到1.4億噸,如果其他生物質(zhì)燃料乙醇生產(chǎn)發(fā)展速度較慢,玉米消耗數(shù)量將更高。這充分表明,美國液體燃料消費結(jié)構(gòu)已由單一化礦物油轉(zhuǎn)變到石油與燃料乙醇相結(jié)合的軌道。
其二,美國玉米資源由單一化開發(fā)利用轉(zhuǎn)向綜合化開發(fā)利用路線。隨著對玉米構(gòu)成成分和價值屬性科學(xué)認(rèn)識的提高,加上加工技術(shù)的革新,玉米綜合化開發(fā)利用路線完全顛覆了玉米單一化開發(fā)利用路線。用先進檢測手段測定的結(jié)果表明,按照重量劃分,玉米粒(約含)干基淀粉70%;蛋白質(zhì)9%;油脂4%和纖維9%。采用玉米綜合化開發(fā)利用路線,可以有效突破傳統(tǒng)的、只加工生產(chǎn)低附加值產(chǎn)品的玉米初加工業(yè)的局限和束縛,開拓加工生產(chǎn)包括醇、氨基酸、微生物、低聚糖和多糖、酶制劑、單細(xì)胞蛋白、抗生素等高附加值產(chǎn)品在內(nèi)的現(xiàn)代玉米產(chǎn)業(yè),被提高到發(fā)展“玉米產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟”的高度。在美國,農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展已大大得益于發(fā)展“玉米產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟”。換句話說,美國“玉米產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟”的興起帶來多方面巨大利益:增加了就業(yè)崗位;提高了玉米價格;擴大了稅源。以美國1座年產(chǎn)4000萬加侖(約為1.514億升)乙醇的干磨廠為例,每年支付采購玉米原料、雇用工人和公用工程等各項費用高達(dá)5600萬美元,另外,還為州和地方增加稅收120萬美元。如今,在生產(chǎn)乙醇地區(qū)的玉米普遍增值,增幅約為0.3—0.6美元/蒲式耳,農(nóng)產(chǎn)品從中取得了可觀的經(jīng)濟效益。
其三,由開放型短產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)向封閉型長產(chǎn)業(yè)鏈。這種轉(zhuǎn)變的實質(zhì)就是對玉米資源采用“循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式”。在玉米綜合化開發(fā)利用路線下,傳統(tǒng)的直線開放型短產(chǎn)業(yè)鏈即只能生產(chǎn)一種或兩種產(chǎn)品的玉米加工業(yè)被淘汰了,代之而興起的是現(xiàn)代封閉型長產(chǎn)業(yè)鏈玉米加工業(yè)。所謂“直線開放型”是對玉米資源一次性開發(fā)利用,初加工后的副產(chǎn)物大多當(dāng)作廢棄物拋棄掉了,造成資源的浪費和環(huán)境的污染。與“直線開放型”相對照,“曲線封閉型”是對玉米資源多次性開發(fā)利用,初加工后的副產(chǎn)物經(jīng)過無害化處理又作為資源二次、三次乃至更多次被利用了。這就是“循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式”中的3R原則”,即對資源的“減量化使用、無害化再使用和循環(huán)化使用”?!?1l’’最先是美國杜邦化學(xué)公司最早創(chuàng)立的311制造法”?,F(xiàn)在美國采用的玉米乙醇轉(zhuǎn)化工藝分干磨和濕磨兩種。
前一種工藝投資成本相對較低,除生產(chǎn)乙醇外,其余產(chǎn)品都加工為動物飼料。后一種工藝則是把玉米籽粒分解成淀粉、麩質(zhì)、胚芽和纖維。與干磨比較,濕磨具有延長產(chǎn)業(yè)鏈的重要優(yōu)點:一方面是,利用玉米的多價值屬性分別加工出多種產(chǎn)品。諸如利用玉米胚芽生產(chǎn)高營養(yǎng)玉米油;利用玉米糠麩生產(chǎn)高蛋白飼料:纖維和液流混合干燥后也可當(dāng)作低蛋白動物飼料出售。另一方面是,利用濕磨工藝生產(chǎn)的純淀粉通過延長產(chǎn)業(yè)鏈進一步加工出多種下游產(chǎn)品。玉米淀粉除經(jīng)過發(fā)酵制取乙醇外,還可制作變性淀粉用于食品業(yè)、紡織業(yè)、造紙業(yè)及粘合劑等。
像用于食品業(yè)的麥芽糊精和甜味劑(玉米高果糖漿)等都是玉米淀粉經(jīng)過酶法制取的?,F(xiàn)在的玉米加工科技已達(dá)到這樣高的水平,用酶法可以把淀粉轉(zhuǎn)化為一系列高純度的葡萄糖下游產(chǎn)品,然后再通過發(fā)酵制成各種不同的終端產(chǎn)品。除乙醇外,還可以制成氨基酸、維生素、人造甜味劑、檸檬酸和乳酸等多種多樣的產(chǎn)品。盡管目前還不是所有采用濕磨工藝的玉米加工企業(yè)都生產(chǎn)以上所述的全部產(chǎn)品,但是,加工制作多種淀粉產(chǎn)品是常見的??傊?,玉米濕磨企業(yè)比干磨企業(yè)延長了產(chǎn)業(yè)鏈,至少多制取二、三個高附加值產(chǎn)品。其四,由以玉米淀粉為主轉(zhuǎn)向多種可替代淀粉為原料。美國現(xiàn)代玉米深加工業(yè)的第三個發(fā)展新趨勢日益顯著,就是大力研究用玉米纖維和多種可替代淀粉生產(chǎn)燃料乙醇。1、研究開發(fā)玉米纖維轉(zhuǎn)化生產(chǎn)燃料乙醇。濕磨工藝的一個新方向是一直尋求把加工過程中產(chǎn)生的價值較低的產(chǎn)物玉米纖維(皮、胚芽等)轉(zhuǎn)化為價值較高的乙醇。這成為引起廣泛興趣的發(fā)展趨勢。玉米纖維中一般含有11-23%的濕磨剩余淀粉,及12-18%的纖維素。用傳統(tǒng)酵母可以把這兩種聚合物中的葡萄糖發(fā)酵成乙醇。另外,玉米纖維中還含有18-28%的本聚糖和11-19%的聚樹膠糖,利用基因工程微生物可以高效率地轉(zhuǎn)化生成乙醇,并提高玉米乙醇出率10%。另外
,這種玉米纖維是濕磨過程中的副產(chǎn)物,因而可就地利用,無需為此增加收集和運輸?shù)某杀尽C绹勍。ˋven-tine)再生能源研究所正在研究建立這種工藝的經(jīng)濟效益模型。此外,美國計劃擴大乙醇產(chǎn)量以取代10%以上的礦物油燃料。這要求開發(fā)成本更低廉的原料。例如,科技界提出的纖維素生物質(zhì),其來源十分充足。有的科技工作者認(rèn)為,各種秸稈是木質(zhì)纖維素生物質(zhì)發(fā)酵的巨大潛在來源。利用這些生物質(zhì)進行加工、發(fā)酵,都可大幅度增加燃料乙醇產(chǎn)量。然而,事實上,利用生物質(zhì)原料生產(chǎn)燃料乙醇,還存在很大的限制因素。在技術(shù)上,必不可少的水解酶效率很低,且很昂貴。在成本上,美國用玉米秸稈生產(chǎn)燃料乙醇,每加侖耗資1.45美元。與此相對照,利用玉米淀粉的費用只有0.96美元。因此,迄今為止還沒有這樣的商業(yè)化工廠。
2、開發(fā)利用可替代淀粉轉(zhuǎn)化生產(chǎn)燃料乙醇。美國主要用是自產(chǎn)高梁加工高梁淀粉,進而替代玉米淀粉。采用替代淀粉可能促使美國玉米帶以外地區(qū)的燃料乙醇工業(yè)迅猛發(fā)展起來。例如,2004年,美國自產(chǎn)高梁的12%用來發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇。順便說明的是,在世界的其他國家還有用木薯淀粉、小麥淀粉、大麥淀粉、黑麥淀粉及甘薯淀粉等生產(chǎn)燃料酒精的替代淀粉。這里著重介紹幾種重要淀粉替代優(yōu)勢作物。(1)木薯。屬多年生(熱帶亞熱帶)或一年生(溫帶)灌木,是一種適應(yīng)性強、耐旱、耐貧瘠的高產(chǎn)薯類作物,是生產(chǎn)燃料乙醇的優(yōu)勢作物。(2)甘薯,又稱番薯、紅薯等,地下塊根是主要產(chǎn)品,且有生物產(chǎn)量高、抗性強、適應(yīng)性廣等特點,另一種優(yōu)勢淀粉替代作物。(3)甜高梁。是普通粒用高梁的變種,其精華在每畝高產(chǎn)4-5噸含糖量高達(dá)14-21%的莖稈。甜高粱耐澇、耐旱、耐鹽堿、適應(yīng)性強的制作燃料乙醇的優(yōu)勢作物。鑒于生物質(zhì)能源日益受到世界關(guān)注、并且產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟、生態(tài)和社會效益,我國要從本國實際情況出發(fā),積極、大力發(fā)展具有中國特色的農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)。
3、濕磨玉米淀粉新產(chǎn)品。很久以來,利用濕磨玉米淀粉除生產(chǎn)燃料乙醇外,還可以生產(chǎn)其他多種新產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化妝品、造紙和包裝行業(yè)。美國采用這種新工藝,把玉米淀粉轉(zhuǎn)化為可生物降解聚合物。這類產(chǎn)品可直接與石油基產(chǎn)品媲美,有很大發(fā)展?jié)撃堋C绹延性S多玉米加工者將生物聚合物推向市場,還有許多玉米加工者正在開發(fā)這種產(chǎn)品。這類產(chǎn)品以可再生資源為原料,替代傳統(tǒng)的石化塑料,用來制造注塑產(chǎn)品、塑料薄膜和覆膜紙。目前,以玉米為原料生產(chǎn)的主要產(chǎn)品是發(fā)酵酒精、淀粉和淀粉糖,占玉米深加工業(yè)消耗玉米總量的95%。在發(fā)酵酒精中又以燃料乙醇為主,約占80%上下。淀粉糖中又以葡萄糖為主,約占70%左右。此外,還生產(chǎn)玉米油、淀粉塑料、檸檬酸、乳酸、賴氨酸和山梨酸等。
其五,由傳統(tǒng)工藝技術(shù)轉(zhuǎn)向現(xiàn)代新型工藝技術(shù)。美國在發(fā)展玉米精深加工業(yè)中不斷進行科技創(chuàng)新,特別是節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約原料和提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高效率和效益、降低成本費用和減輕環(huán)境污染的技術(shù)工藝。包括:(1)乳酸和琥珀酸等有機酸采用膜分離與細(xì)菌連續(xù)發(fā)酵生物反應(yīng)器耦合技術(shù)和雙極膜電滲析分離技術(shù),賴氨酸生產(chǎn)采用連續(xù)離交法進行分離提純等。(2)采用快脫纖維法和快脫胚芽法。采用這兩種新方法,主要創(chuàng)新點在于把濕磨系統(tǒng)的某些優(yōu)點融人干磨工藝中,其優(yōu)點包括:提高了加工效率;提升了飼料副產(chǎn)品的價值;此外,經(jīng)過改造的研磨技術(shù)有效提高了發(fā)酵罐的實際產(chǎn)量。提高產(chǎn)量的原因是,由于已經(jīng)去除了胚芽和纖維,在反應(yīng)器里騰出了空間可以容納更多的淀粉。(3)開發(fā)高濃度(VHG)發(fā)酵法。所謂高濃度是指固定物含量高于30%的比重。采用這種新發(fā)酵法的技術(shù)要求是,通過加入酶制劑(例如蛋白酶、淀粉酶等)或通過雙重磨碎實現(xiàn)漿液具有高糖濃度、低粘度。高濃度發(fā)酵法的優(yōu)點是:在理想發(fā)酵條件下可產(chǎn)生20-30%的乙醇;用水量比常規(guī)發(fā)酵法減少;需要冷卻的發(fā)酵物料和蒸餾物料量較少,因而降低了能源成本。(4)減少能源消耗新加工技術(shù)。經(jīng)過長期的試驗與研究,成功地利用“冷糖化”技術(shù)實現(xiàn)了無需用蒸汽對
淀粉進行液化就可以從淀粉中用酶法釋放出葡萄糖。2004年,開發(fā)出用淀粉直接轉(zhuǎn)化成乙醇的、可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代干磨乙醇發(fā)酵設(shè)施中。無蒸煮冷加工技術(shù)的關(guān)鍵是開發(fā)高活性和高效益的轉(zhuǎn)化酶。不言而喻,這種冷加工技術(shù)的優(yōu)越性在于提高了轉(zhuǎn)化效益和乙醇出率:減少了電、水和廢物處理的成本;降低了資金和有關(guān)維護費用;提高了副產(chǎn)品飼料中的蛋白質(zhì)含量和品質(zhì)。然而,這項加工技術(shù)也存在一定的問題。一是加工過程中需要的高耗酶量及其高成本;二是,因為不用巴氏滅菌法,所以便會增加微生物染菌的機會和相應(yīng)造成較大損失。盡管冷水解技術(shù)存在這些不利因素,但是至今仍然得到廣泛應(yīng)用,因為它對提高乙醇工業(yè)生產(chǎn)率和利潤率產(chǎn)生了有利的巨大影響作用。(5)玉米醇溶蛋白萃取法。從玉米干磨和濕磨中獲取的玉米醇溶蛋白,是一種可生物降解樹脂,在食品與化妝品領(lǐng)域極有應(yīng)用價值。但是,采用從玉米中回收和提純玉米醇溶蛋白的方法代價極高。現(xiàn)在開發(fā)一種玉米油和玉米蛋白萃取新工藝,從研磨碎的玉米或加工副產(chǎn)物中廉價萃取玉米醇溶蛋白,應(yīng)用于塑料和膜包裝工業(yè),既降低成本,又提高附加值。
其六,采取有利于玉米資源深度開發(fā)利用的財政金融政策。美國聯(lián)邦政府和州政府對于玉米深加工業(yè)始終采取積極的支持政策。可以說,美國玉米深加工業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個重要原因是采取了財政補貼、金融扶持、稅收優(yōu)惠的結(jié)果。1、關(guān)于玉米財政補貼。在不同的州有不同的補貼方式。目前主要有兩種形式:一種是政府直接補貼給加工企業(yè),如明尼蘇達(dá)州政府對加工廠按酒精生產(chǎn)量提供補貼,每加侖(1加侖=3.78升)酒精補貼20美分。另一種是政府在農(nóng)業(yè)政策中對種植玉米的農(nóng)戶提供直接補貼。采取這種補貼措施取決于玉米的市場價格和銷售量。當(dāng)玉米市場價格低于1.8美元/蒲式耳時,政府就啟動補貼措施。農(nóng)戶的玉米出售量越大,自然得到的補貼款越多。政府對種植玉米的農(nóng)民提供補貼后,降低了企業(yè)收購玉米的價格,相應(yīng)降低了玉米加工企業(yè)的成本,有利于玉米加工業(yè)的發(fā)展。2、關(guān)于玉米金融扶持。美國對玉米資源開發(fā)提供金融扶持的金融機構(gòu)主要包括兩種:一種是商業(yè)銀行。目前,相當(dāng)多玉米加工企業(yè)建廠資金的50%是從商業(yè)銀行得到的貸款,政府給予一定扶持。另一種是農(nóng)業(yè)合作發(fā)展服務(wù)機構(gòu)。當(dāng)?shù)卣畬r(nóng)業(yè)合作社提供無息貸款,最高可達(dá)50萬美元。
還要說明的是,美國對于玉米資源深度開發(fā)的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)的研究提供支持。聯(lián)邦和州政府設(shè)立基金,資助院校、科研機構(gòu)開展玉米用于加工再生能源的研究項目。3、關(guān)于稅收優(yōu)惠。美國部分州市對燃料乙醇提供稅收優(yōu)惠。例如,明尼蘇達(dá)州和夏威夷等地都制定和實施關(guān)于汽油強制性添加酒精的方案,即在汽油燃油中添加10%的燃料乙醇。政府對汽油中所添加的10%的乙醇給予免稅5l%的稅收優(yōu)惠。采取此項稅收優(yōu)惠政策,獲一舉多得效果:一是直接有利于保護大氣環(huán)境,減輕污染;二是擴大了乙醇加工企業(yè)產(chǎn)品的銷售量,提供了市場保證;三是擴大了玉米的工業(yè)需求量,有利于農(nóng)民擴大生產(chǎn)和增收??傊?,美國對燃料乙醇的稅收優(yōu)惠政策產(chǎn)生了多方面的社會經(jīng)濟效益。
其七,注重玉米燃料乙醇加工企業(yè)的現(xiàn)代化管理和社會化服務(wù)。美國玉米深加工企業(yè)都很注重經(jīng)營管理現(xiàn)代化和服務(wù)社會化。迄今,二者都達(dá)到很高的水平,具有以下兩方面顯著特點:一是,以現(xiàn)代化管理增強企業(yè)優(yōu)勢,提高產(chǎn)品競爭力。美國玉米深加工企業(yè)一般規(guī)模大,技術(shù)水平高,加工品種多。但是,美國玉米加工企業(yè)不滿足于現(xiàn)有水平,而是不斷加強現(xiàn)代化管理,注重上規(guī)模和加強技術(shù)力量,更注重開發(fā)玉米系列產(chǎn)品,提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本,從而有效提升企業(yè)產(chǎn)品的競爭力。此外,美國玉米深加工企業(yè)管理理念新、層次高。企業(yè)在注重內(nèi)部經(jīng)營管理的同時,更注重從企業(yè)外部環(huán)境條件出發(fā)進行戰(zhàn)略管理,選擇新的發(fā)展戰(zhàn)略,從低層次的價格競爭轉(zhuǎn)向高層次的開辟新市場的競爭,從產(chǎn)品管理轉(zhuǎn)向資本運營管理。二是,以社會化服務(wù)提高玉米生產(chǎn)者和加工者的組織化程度。作為現(xiàn)代服務(wù)形式的社會化服務(wù),是提高玉米生產(chǎn)者、經(jīng)銷商和加工者組織化程度的必要條件。為此,美國成立了“三會”,即:玉米生產(chǎn)者協(xié)會;玉米儲藏與加工協(xié)會;玉米精深加工協(xié)會。這三個協(xié)會之間長期保持穩(wěn)定的協(xié)作關(guān)系,提供信息、市場、咨詢、交流等多項服務(wù)。以美國玉米精深加工協(xié)會(CRA)為例,其成員大都是采用濕法工藝、用玉米做原料生
產(chǎn)淀粉、高果糖漿或其他淀粉產(chǎn)品的加工企業(yè)。該協(xié)會及時向協(xié)會會員提供有關(guān)國內(nèi)外玉米產(chǎn)銷、加工信息,并進行發(fā)展趨勢預(yù)測。該協(xié)會每年還發(fā)布《美國玉米年報》。這些對全美玉米生產(chǎn)、銷售和加工都發(fā)揮了積極引導(dǎo)作用。
二、美國玉米深加工業(yè)的發(fā)展新趨勢對中國的借鑒
美國玉米資源深度開發(fā)利用的新趨勢和經(jīng)驗為中國提供了寶貴的借鑒。
如述,美國是世界上玉米生產(chǎn)量、消耗量、出口量和玉米加工的數(shù)量、產(chǎn)品品種及人均消費量等均占世界第一位。美國玉米加工業(yè)已有150多年的歷史。早在1848年,美國已建立了最早的玉米加工廠,叫托瑪斯?金?福爾(ThomasKingsFore),當(dāng)時只有70個雇員。30余年后,這座廠發(fā)展成為美國最大的玉米加工廠。第一次、第二次世界大戰(zhàn)為美國玉米加工業(yè)的發(fā)展提供了機遇。特別是二戰(zhàn)前的數(shù)十年間,美國玉米加工業(yè)技術(shù)取得了新突破:玉米資源開始轉(zhuǎn)向綜合利用,像玉米胚芽油已進入市場;玉米淀粉變性生產(chǎn)一系列衍生物,廣泛用于食品行業(yè):發(fā)明了酸法和淀粉酶法相結(jié)合的專利技術(shù)生產(chǎn)玉米糖漿。到20世紀(jì)40年代,美國玉米加工業(yè)進入發(fā)展新階段:在技術(shù)進步方面,玉米加工過程實現(xiàn)了自動化;在玉米利用方面,進一步實現(xiàn)了綜合化;在產(chǎn)品開發(fā)方面,生產(chǎn)出更多種類的變性淀粉。20世紀(jì)60年代以后,美國在玉米加工業(yè)中實現(xiàn)了從淀粉到生物技術(shù)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化,包括玉米高果糖漿實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),以葡萄糖為原料生產(chǎn)有機酸、醇等化工原料。21世紀(jì)以來,為應(yīng)對石油危機,美國大力開發(fā)石油替代品玉米燃料乙醇。可以說,美國是當(dāng)今世界上玉米資源最豐富、玉米開發(fā)利用技術(shù)最先進的國家,向世界提供了有益的借鑒。
一是以更新觀念為先導(dǎo)。在美國玉米產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,傳統(tǒng)的、單一化開發(fā)利用玉米資源的觀念早已被摒棄,代之而起的是把玉米淺層次、單純用作飼料的單一價值屬性,轉(zhuǎn)變?yōu)橄盗谢?,、深度化利用玉米的價值屬性。從后一種新觀念出發(fā),玉米從一個傳統(tǒng)產(chǎn)品概念提升為現(xiàn)代資源理念,玉米不僅具有飼用、食用的價值屬性,而且具有能源價值屬性和精細(xì)化工價值屬性。觀念的深刻更新,成為發(fā)展玉米精深加工業(yè)的先導(dǎo)。美國目前對玉米消費的多樣性充分展示出玉米資源的系列化價值鏈。近年來,美國玉米消費結(jié)構(gòu)大體如下:飼料工業(yè)消耗玉米59%左右;出口玉米占20%上下;深加工業(yè)消耗玉米18%以上。在深加工業(yè)中,主要包括酒精工業(yè)、淀粉工業(yè)、高果糖漿及其甜味劑等。當(dāng)然,美國的玉米消費結(jié)構(gòu)在不斷變化中。在2005年,美國玉米產(chǎn)量的14.56%用于生產(chǎn)酒精,到2006年,這一比重上升到20%上下。這主要是玉米燃料乙醇迅猛發(fā)展所致。借鑒美國對玉米資源開發(fā)利用的理念,中國應(yīng)該徹底更新觀念,轉(zhuǎn)變對玉米資源粗放的、單一的利用,對玉米資源進行精深開發(fā)利用,充分挖掘利用其多種價值屬性。換言之,要以先進技術(shù)工藝合理開發(fā)利用玉米的多種成分,生產(chǎn)加工出具有多種使用價值的產(chǎn)品,從而大大提高玉米資源的附加值。
二是以開發(fā)糧食替代品為方向。所謂糧食替代品主要包括兩類:一類是木質(zhì)纖維素生物質(zhì):另一類是替代“淀粉”。美國政府計劃進一步擴大燃料乙醇產(chǎn)量,預(yù)計到2010年國內(nèi)燃料乙醇耗用量達(dá)到1800萬噸,到2020年增加到3000萬噸。為此,生產(chǎn)商積極開發(fā)成本更低廉的原料,像開發(fā)來源充足、可以再生的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)。在美國,除大力開發(fā)玉米纖維之外,還積極研究開發(fā)玉米秸稈、小麥秸稈、棉花秸稈等。但是迄今美國對開發(fā)利用木質(zhì)纖維素生物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇,基本上還處于研究階段,尚沒有進入商業(yè)化生產(chǎn)。其關(guān)鍵取決于相關(guān)科學(xué)技術(shù)能否取得突破,提高秸稈的乙醇產(chǎn)率和降低成本。鑒于此,目前中國對于開發(fā)利用秸稈等木質(zhì)纖維素生物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇,也只能從科學(xué)研究和技術(shù)突破開始,不可盲目建設(shè)利用秸稈等木質(zhì)纖維素生物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇的工廠。另一類是開發(fā)利用糧食替代淀粉,像木薯淀粉、甘薯淀粉、大麥淀粉、黑麥淀粉和高粱淀粉等。開發(fā)纖維素生物質(zhì)和替代淀粉生產(chǎn)燃料乙醇的趨勢,對于中國具有極大的借鑒和效法意義。中國人口眾多、人均耕地不及世界平均水平的1/4,水源短缺,糧食需求量巨大,只能夠適度地用糧食生產(chǎn)燃料乙醇,更應(yīng)該和必須開發(fā)利用糧食替代品。然而,如前所述,開發(fā)利用纖維素生物質(zhì)
尚處在研究階段,其前途取決于相關(guān)科技能否取得突破,中國目前應(yīng)該邁出第一步,下大力開展科學(xué)研究。與此相對照,開發(fā)利用糧食替代淀粉更具有可行性和現(xiàn)實性。這主要是指“三薯淀粉”,即木薯淀粉、甘薯淀粉和馬鈴薯淀粉,以及高梁淀粉等。這幾種替代淀粉資源相當(dāng)豐富,其加工工藝與玉米淀粉無多大差異,但成本比玉米低廉,且基本不與人爭糧,也不與糧爭地。鑒于此,中國大力開發(fā)利用“三薯”(木薯、甘薯、馬鈴薯和甜高梁等)生產(chǎn)燃料乙醇是正確的發(fā)展方向。
三、是以科技自主創(chuàng)新為動力。
美國發(fā)展燃料乙醇的歷程,始終是以科技創(chuàng)新為開拓的牽引力和發(fā)展的推動力。在美國發(fā)展燃料乙醇工業(yè)的早期,大都采用全粒法(干法)階梯式連續(xù)發(fā)酵。在1995年全國44個燃料乙醇生產(chǎn)中有33個企業(yè)采用干法工藝,只有11個企業(yè)采用濕法工藝。而現(xiàn)在越來越多地采用后一種新工藝,以科技創(chuàng)新開發(fā)資源更豐富、成本更低廉的生產(chǎn)原料;以科技創(chuàng)新開發(fā)節(jié)能、節(jié)水、提高產(chǎn)率的加工技術(shù)工藝;以科技創(chuàng)新開發(fā)更多新產(chǎn)品和提高產(chǎn)品質(zhì)量;以科技創(chuàng)新把玉米加工副產(chǎn)物進行無害化處理和資源化利用,開辟“環(huán)境友好型”可持續(xù)發(fā)展的廣闊道路。
最新成功的一個實例就是,通過科技創(chuàng)新發(fā)明了冷淀粉水解工藝÷大大降低了能耗和成本??梢哉f,美國的玉米精深加工業(yè),特別是燃料乙醇工業(yè)每前進一步都顯示出科技創(chuàng)新的強大威力。這給中國提供了一條重要經(jīng)驗。目前,中國特別需要針對發(fā)展農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能源中的最關(guān)鍵的問題,加強科技自主創(chuàng)新,轉(zhuǎn)變玉米資源的開發(fā)利用方式,即:由粗放型轉(zhuǎn)變?yōu)榧s型;由高能耗轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍芎模挥芍匚廴巨D(zhuǎn)變?yōu)檩p污染和不污染;由低效益轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝б妫挥刹豢沙掷m(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)榭沙掷m(xù)發(fā)展。
四、是以強化組織領(lǐng)導(dǎo)和國家能源法規(guī)為保障。
美國玉米燃料乙醇工業(yè)發(fā)展是建立在玉米乙醇價值優(yōu)勢不斷增長的基礎(chǔ)之上。包括:減少石油進口,減少與汽車尾氣相關(guān)的二氧化碳排放量,以及建立一個穩(wěn)定的玉米市場。如前述,為了保證燃料乙醇工業(yè)像人們期待的那樣,能夠持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,到2012年,燃料乙醇產(chǎn)量順利達(dá)到預(yù)計的50億加侖(190億升)或者更多的產(chǎn)量,美國制定了(國家能源法》。相關(guān)生產(chǎn)者和經(jīng)營者期望將燃料乙醇納入能源法中,允許生產(chǎn)企業(yè)賒購賒銷乙醇。另外,聯(lián)邦和州政府采取積極推動燃料乙醇工業(yè)政策措施,實行支持乙醇生產(chǎn)的稅收政策。聯(lián)邦政府直接對乙醇汽油經(jīng)銷商實行稅收減讓政策,其形式有兩種:一種是對生產(chǎn)企業(yè)和經(jīng)銷商生產(chǎn)經(jīng)營的添加10%乙醇的混合燃料每加侖免征5.1美分的營業(yè)稅;另一種是汽油生產(chǎn)商可以對添加10%乙醇的汽油要求抵免5.1美分的所得稅。至于各州政府的優(yōu)惠政策,主要是直接對中小生產(chǎn)企業(yè)(多數(shù)是農(nóng)場主經(jīng)營)實行激勵政策。有的州為新建乙醇生產(chǎn)企業(yè)提供現(xiàn)金支持,.幫助支付基建費用。對消費者使用乙醇混合燃料每加侖免征幾美分的稅收,對銷售可替代燃料的加油站提供補助等。更重要的是,有的州通過立法規(guī)定小汽車使用燃料乙醇的數(shù)量,制定了再生燃料的標(biāo)準(zhǔn)。
能源是關(guān)系國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展、人民生活幸福美滿的基礎(chǔ)性戰(zhàn)略物資,中國是一個能源短缺的國家,2006年進口石油量已超過1億噸,開辟生物質(zhì)能源具有重大戰(zhàn)略意義。為高速、穩(wěn)定、持續(xù)振興起生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè),需要采取兩項重大措施:一是加強組織領(lǐng)導(dǎo),建立國家能源部,作為國務(wù)院職能部門統(tǒng)管全國能源。二是盡快制定一部《國家能源基本法》。然而,中國至今還未制定和頒布出能源法,至于燃料乙醇更是無法可依。致使目前國內(nèi)能源市場比較混亂。諸如事故頻發(fā),損失慘重;亂上項目,盲目發(fā)展等。要通過制定和實施《國家能源基本法》,確立能源在國民經(jīng)濟中的戰(zhàn)略地位,確立能源開發(fā)的基本原則和制度,確立節(jié)約能源的基本措施,確立發(fā)展再生能源的方針政策等。通過這部基本法,為國民正確認(rèn)識能源、檢討傳統(tǒng)生活方式、采用科學(xué)生活方式,從而為節(jié)約能源提供武器,同時為穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展燃料乙醇工業(yè)提供法律保障。