生物炼油厂生产乙醇、糠醛和费托合成柴油的潜力

　　挪威科技大学(NTNU)的研究人员于2010年3月18日宣布，开发出一种计算程序，可对生物炼油厂生产链的最大理论产率，以及生物质、碳和能效方面的转化效率进行估算。

　　基于这些计算，他们汇总出开发木质纤维素生物质原料可用于从C6多醣生产乙醇、C5多醣生产糠醛和从木质素生产费托合成柴油的所有潜力。用最有前途的最终产品与最佳原料相结合，其结果表明：每kg软木可生产出高达0.33 kg生物乙醇、0.06 kg糠醛和0.17 kg费托合成柴油，生物质、碳和能量转化效率分别达到56%, 70%, and 82%。

　　这一研究成果已发表在美国化学学会《能源与燃料杂志（journal Energy & Fuels）》上。

　　Francesco Cherubini 和 Anders Hammer Strømman等人选择木质纤维素生物质为原材料进行了验证。他们采用数学方程式计算了木质纤维素生物质组分（纤维素、半纤维素和木质素）的碳含量和产品，然后采用矩阵代数学对用于将原料转化为产品的化学反应进行了模拟。该程序测定了从生物质生产生物燃料和/或生物化学品的最大数量，以及生物炼油厂途径的碳转化效率。

　　该团队对三种类型的生物炼油厂体系开展了分析工作：

　　生产生物燃料为导向的生物炼油厂，产品为乙醇（从C5和C6多醣生产）及费托合成柴油（从木质素生产）。

　　生产化学品为导向的生物炼油厂，产品为乙酰丙酸（从C6多醣生产）、糠醛（从C5多醣生产）及酚类（从木质素生产）。

　　基于整体原料气化的生物炼油厂，生产费托合成燃料。

　　采用这些原料和组分如软木，可达最大的生物燃料和生物化学品产率，而含氧量最低及碳和氢含量最高。从C5/C6多醣生产的乙醇产率低于从整个原料（包括木质素）来生产的数量，因为糖类有较高的氧含量。

　　为生产生物燃料目的而开发木质素的可能利用会大大影响生物燃料产率。事实上，从木质素生产费托合成柴油具有很大的潜力，因为其是具有最高碳含量的物质，氢作为一种约制因素。

　　按生物质为基准，乙醇与费托合成柴油相比，有较高的生产潜力，但如果考虑产品的能量含量，其收益会大为降低（乙醇热值为27 MJ/kg，而费托合成柴油热值为42.7MJ/kg）。第一定律能效（定义为产品的能量含量与原料的能量含量之比）为：乙醇~90%和合成柴油~85%。

　　 即使是最低的生物质效率（41%，对于生产生物燃料为导向的生物炼油厂为54%），气化系统也可产生富碳产品，其热值高于乙醇，因此，得到的碳和能量转换效率高于生产生物燃料为导向的生物炼油厂。