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| 重视可再生资源的开发和利用 ——关于美国可再生资源的长远战略 |
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投资适用性研究可以在未来能源和原材料间进行相关的比较,提供非常需要的选择。在中期至长期,选择植物/农作物基可再生资源可能是要兼顾环境方面容许和经济方面具有吸引力。而在近期,研究和开发可能只在一些领域内进行,使植物/农作物可再生资源能开始进入基本化学原料市场,从而扩大资源基础,延长有价值的化石燃料储备的应用寿命。
在上述背景环境下,通过研究讨论,提出了2020年开发利用植物/农作物可再生资源的设想的目标;“设想”是要通过植物/农作物基可再生资源的开发来提供经济继续发展、生活的健康标准和强大的国家安全。植物/农作物基可再生资源可以改变当前对日益减少的非再生资源的依赖。
本“设想”的内涵重点是建立新的观念,即植物基资源是越来越重要的工业原料资源。非再生资源可能因经济和环境因素逐步被植物基再生资源所取代,“设想”反对等到危机发生时现开始启动替代。
展望2020年,化石燃料可能仍将占90%,增加植物基可再生资源并不是可有可无的,它对满足未来的需求非常迫切。当然,需要有效地加工和利用这些植物衍生原料。其新途径的研究从现在就要开始,为经济发展有足够的时间,保证解决环境而进行良好的合作。
要取得有成效的进展,应当确定以下的方向性目标:
1、2020年化学基础产品中至少有10%来自植物的可再生资源原料,到2050年提高到50%。
2、建立植物基(农作物,林产,加工业)系统,用有效的转化加工工艺生产可再生原料,为2020年选中的产品提供经济合理、对环境瓜敏感的制造平台。用此生产链来示范一个综合的植物/农作物基原料系统的经济合理性和潜在效益,显示工业应用机遇的新领域,为2020年以后国内和出口的需求做出贡献。
3、在工业投资者、植物商、生产者、学术界和各级政府之间建立合作伙伴关系,开发从小范围到大规模的工业应用,重新激活农村经济,改进增值加工和制造链的集成,消除食品、饲料和纤维加工业与基础材料制造业之间的差别。
“设想”中提出,科研与开发方面要制定有详细目的和要求的相应计划,支持上述方向性目标的实现,从而也可取得投资的优势。
植物/农作物基资源利用现状和前景
一、现状
烃类提供人类能源和衣着。塑料、油料、油漆、染料、药品等基础原料,已经成为现代生活的主要依靠。1970-1990年间石油基的塑料增加了4倍,已经逐步代替了玻璃、金属甚至纸张。植物/农作物基资源目前尚未有效利用,主要是因为可用性差、质量不高、供应不稳或是价格高。要推动和提高植物/农作物可再生资源应用的兴趣,需要从以下几个方面来分析。
1、实用性
尽管消费总量不高,但是植物基原料当前在化学品方面应用面很广,如用于油漆、粘合剂及润滑剂等。黄豆是植物袖的传统原料,随着基因工程进展,可以生产满足特殊润滑剂市场需要的专门润滑油。最近,可用黄豆衍生物制造油墨,在乙醇、山梨醇、纤维素、拧槽酸、天然橡胶、多数氨基酸以及各种蛋白质等化学品生产中,植物基资源是主要原料,详见表2。
表2、美国植物基资源用量 万t/a 类别 用量 用途 木材 8090 纸,纸板,木质素纤维复合材料 工业淀粉 300 粘合剂,聚合物,树脂 植物油 100 表面活性剂,油墨,油漆,树脂 天然橡胶 100 轮胎,家用品 木材提取物 90 油料,胶 纤维素 50 纺织纤维,聚合物 木质素 20 粘合剂,丹宁,vanillin
在多数情况下,应用的植物基材料主要是原始状态分子。如木质素纤维、植物油和橡胶等复杂分子的应用也只有有限的改性。这就与石油化学工业构成明显的反差,石油化工则是用化学方法按需要将烃类裂解成几种简单分子,如甲烷、丙烯等。用这些基础原料进行化学合成,制造所需要的复杂的分子。
在少数情况下,植物/农作物原料进行裂解成为不同的基础分子,例如高果糖的玉米生产糖浆和玉米淀粉发酵生产燃料乙醇。1996年美国用211亿磅(1磅=0.4536公斤,下同)玉米采用新型酶发酵方法生产9亿加仑(1加仑=4.546L,下同)乙醇,从而加工为90亿加仑混合汽油。从许多实例看,植物基原料有一定实用性,虽还未生产像药物那样的高度专业化的分子,但却包括了大量生产的中间体及产品。
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