产业化浮萍发酵生产乙醇全生命周期能效与经济性评价.pdf

第 33 卷 第 10 期 可再生能源 Vol.33 No.10 2015 年 10 月 Renewable Energy Resources Oct. 2015 产业化浮萍发酵生产乙醇全生命周期能 效与经济性评价 ， 秦 霄 1 ， 成家杨 1 2 （1.北京大学 深圳研究生院 环境与能源学院， 广东 深圳 518055 ； 2.北卡罗来纳州立大学 生物和农业工程 学院， 美国 北卡罗来纳州 罗利 27695 ） 摘 要： 文章在生命周期框架上提出满足物料、能量守恒的工艺建模和动态模拟方法，以此评价浮萍发酵生产 乙醇技术的产业化应用前景。 通过采集筛选高淀粉株，测定其生理特征，并结合相关乙醇发酵研究，综合估算各 R 阶段工艺反应参数。 运用 ○软件对年产规模为 万 的浮萍淀粉质乙醇发酵厂进行模拟核算 Superpro Designer 15 t 后表明：单位浮萍干重（淀粉含量约为35.7% ）乙醇发酵产率为理论产率（146.7±10 mg/g ）的63.74% ，总能效系数 为2.10 ，项目回收期为4.79 a 。 浮萍乙醇成本上略低于玉米乙醇，与木薯乙醇接近，但与其他乙醇原料相比具有 明显的能效优势。 关键词： 浮萍； 乙醇发酵； 动态模拟； 生命周期分析 中图分类号： 文献标志码： 文章编号： （ ） TK6 A 1671-5292 2015 10-1589-08 DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2015.10.026 0 引言 的重要前提，同时从可持续发展角度出发，工业化 工业发展使全球能源消费与日俱增， 所造成 生产也需要兼顾能效与生态效益。 生命周期研究 的资源浪费、环境污染等问题也进一步加重。发展 框架已经广泛应用于许多生物质（甘蔗、玉米、麦 可再生能源是缓解能源压力， 保护生态环境的一 草、麦秸等）能源转化的能效分析以及生命周期评 个重要途径。 生物质能具有来源广泛、低碳节能、 价中，可运用该框架对生产过程进行系统、全面的 环保可再生等优势， 在可再生能源领域受到广泛 量化分析， 识别其中对经济或环境影响较大的一 关注。美国、巴西等国积极发展以生物乙醇为代表 些阶段，从而通过改善工艺流程，使其能更有利于 的生物质能产业， 并实现了一定程度的工业化生 环境的可持续发展及经济效益的优化。 迄今为止 产和应用，但现有工艺主要以玉米、木薯等粮食作 以浮萍为原料的燃料乙醇生产尚未实现规模化， 物为原料，原料成本高且占用有限的耕地，限制了 产业前景与环境影响有待进一步探究。 为了全面 该技术的进一步发展[1] 。 评估该技术的产业化， 本文运用生命周期的研究 ， 浮萍生长速度快[2] [3] ，主要通过根或叶状体从 框架，计算系统质量、能量与货币流，继而自下而 水中吸收氮、 磷等营养物质实现淀粉类生物质的