能源甘蔗_甘蔗糖业发展的新亮点

能源甘蔗—甘蔗糖业发展的新亮点

蔡文燕

（漳州师范学院生物科学与技术系，福建漳州 363000）

吴水金

(福建省农业科学院甘蔗研究所，福建漳州 363005）

摘 要 发展能源甘蔗是解决能源紧缺的有效办法，也是能源可持续发展的重要战略。本文通过介绍能源甘蔗国内外相关的研究发展状况及其发展的新亮点，为今后进一步开发利用能源甘蔗提供参考。关键词 能源甘蔗；酒精；糖业

0 引言

资源是一个国家可持续发展的基础，随着石油和煤炭等不可再生资源的日益枯竭，世界资源问题日趋严重。世界各国除了提倡合理利用不可再生资源，也已开始研究开发新的替代能源。从20世纪70年始，世界上许多国家采取了发展燃料乙醇替代部分石油的可再生洁净能源战略，一方面可缓解能源短缺的矛盾，另一方面，在汽油中添加一定比例的乙醇，可提高汽油辛烷值，清洁引擎，使汽油燃烧更充分，尾气有害物质的排放量可减少25％～40％。燃料乙醇作为增氧剂，可替代现用的甲基叔丁基醚(MTBE)、乙基叔丁基醚(ETBE)，防止对地下水的污染[1]。“能源甘蔗”一词最早由美国植物生理学家Alexander提出，它是由甘蔗和热带能源草本植物杂交选育而成，其生物产量比糖料甘蔗高1倍左右，乙醇发酵量高达23～26 t/(年·hm2)。因此，研究开发能源甘蔗是解决能源紧缺的有效办法，也是能源可持续发展的重要战略。本文就能源甘蔗国内外相关研究发展状况及其自身的特点作一综述，以期为其深入研究和合理开发利用提供参考。

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作者简介：蔡文燕（1979－），女， 福建漳州人，硕士

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1 国外能源甘蔗发展状况

由于能源资源和地理自然条件等方面的差异，世界各国，如巴西、美国、法国、爱尔兰、英国等国家在生物能源利用方面的研究各不相同。各国经过几十年的努力从不同的农作物研究制造酒精作为动力燃料产生的效果也不一样。到目前为止，巴西在甘蔗能源研究及生产应用方面处于领先地位。

巴西是利用能源甘蔗生产无水酒精作为汽车燃料最成功的一个国家。上个世纪70年代中期，巴西从自己缺少煤和石油等能源，而全国各地都适宜种植甘蔗且1年2熟、发展潜力巨大的国情出发，制定了“生物能源计划”，成立了全国酒精开发署，用甘蔗直接生产酒精作为汽车动力燃料使用，并用蔗渣作燃料发电。从1978年开始巴西全国用10％酒精、90％汽油混合燃料供作汽车动力燃料；到1981年混合比例增加到2：8，并且在各类大、小型号的汽车中使用；到2003年，混合燃料中的比例为2.5：7.5。目前，巴西不仅是全球最大的食糖生产国和出口国，而且还是全球仅次于美国的第2大酒精生产国，其酒精出口量位居全球第1位。其国内甘蔗用于制

蔡文燕等：能源甘蔗—甘蔗糖业发展的新亮点

糖和酒精的比重大约是45：55。在1999/2000年榨季原料甘蔗产量达到3亿t，产糖1920万t，产酒精150亿L[2]。农民种蔗收入为45亿美元，工厂销售食糖年收入35亿美元，酒精收入45亿美元，征税14亿美元，酒精已成为制糖企业中最大的产业[3]。

而美国利用其丰富的玉米资源生产燃料乙醇，主要是推广使用10％乙醇含量的乙醇汽油，但近年乙醇混合比例有逐步提高的趋势，目前已有22个州使用85％乙醇、15％汽油的混合燃料，仅夏威夷州每年汽油乙醇的用量就高达1.75亿L；在欧洲，使用车用乙醇汽油的比例也呈上升之势，法国已占到34％，德国17％[4]。

行业重大项目、国家攻关引导项目、农业部跨越计划、农业结构调整重大技术研究专项、农业部“南方地区能源农业技术试点和产业化示范”、福建省重大科技项目“能源专用甘蔗新品种选育”、福建省跨越计划“能源甘蔗新品种(系)的中试与产业化”等对能源甘蔗的研发继续予以了立项资助[1]。福建农林大学甘蔗综合研究所在承担省重大科技攻关项目期间，经过3年研究，创建了一套适合我国能源甘蔗育种的技术和评价体系，育成了“福农91-4710”、“福农94-0403”2个能糖兼用甘蔗新品种和6份特异的能源甘蔗育种材料。近几来，广西甘蔗研究所也加大对能源甘蔗的研究力度，并在2005年育成了一个“能糖兼用”的甘蔗新品种——桂糖22号。福建省甘蔗研究所虽然起步晚，但投入了相当的人力和财力，也选育出了好几个生物产量较高的新品系，有待进一步的示范表证。

2 国内能源甘蔗发展状况

为解决燃料短缺问题，我国早在2000年就已启动燃料乙醇计划。2001年4月，《变性燃料乙醇》和《专用乙醇汽油》2项国家标准正式公布。从2002年6月起，车用乙醇汽油在河南、黑龙江、吉林、安徽等省开始试点推广，成功后便在一些省份实行全境范围内的封闭推广。据了解，这些省份的燃料乙醇大部分是以玉米为原料生产的。

我国在能源甘蔗研究方面起步较晚，但发展比较快。福建农林大学甘蔗综合研究所在主持国家“九五”甘蔗育种科技攻关期间，利用甘蔗复合体的遗传多样性和高光效特性，通过甘蔗属种间远缘杂交，创建高度分离的育种群体，采用先进的光合效能活体早代测定技术、分子标记技术和细胞工程技术与常规育种相结合，以总生物量、总可发酵糖量为育种目标，创获能源甘蔗新材料，并通过一系列中间试验和技术经济指标的评价，优化选育能源甘蔗新品种的技术路线。2001年12月，“甘蔗光合性能的遗传分析及高光效、高生物量能源甘蔗新品系选育”通过农业部科技成果鉴定，能源甘蔗品种选育与鉴定这一核心技术已日臻成熟。“十五”国家“863”计划、“948”

3 能源甘蔗──甘蔗糖业未来发

展的新亮点

3.1 能源甘蔗的生物产量和酒精产量较高

快速生长的高光效植物是发展生物能源最理想的作物，甘蔗是C4植物，具有较强的光合速度和干物质积累能力。它的光饱和点比其他作物高，CO2补偿点低，呼吸作用少，因此光合作用效率高，能把大量的太阳能转化成化学能，以碳水化合物的形式贮藏。据测定，甘蔗每平方米叶片每小时吸收CO2为42～49 mg，比其他C3植物如水稻、小麦等高出约1倍以上；大田甘蔗每平方米每周干重增加50 g，也多于水稻和小麦的1倍[2]。从表1中可以看出，甘蔗每年的生物产量比其它5种作物高出1～17倍，酒精产量也最高，可达到4900 L/年·hm2。3.2 能源甘蔗创造新的市场

目前，我国对能源甘蔗应用技术研究与开发还处在刚刚起步阶段。巴西是世界上从事甘蔗直接生产酒精及其酒精、汽油混合使用技术最先进

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甘蔗糖业 2006年第3期 Sugarcane and Canesugar

的国家。我国要在引进、总结和研究各国技术路线、方法的基础上，结合本国国情进行改进、创新，并利用现有的生物技术和基因工程技术为能源甘蔗发展提供技术保障，研究适合我国能源甘蔗发展的新道路。我国大型的甘蔗制糖企业一般都配套有相应的酒精生产厂，以蔗汁或糖蜜为原料进行生产。现在只需要进行一些改进[2]，如：

通过酶法或其他现代技术将大量的蔗渣水解后生产酒精，这样就能大大提高甘蔗利用率，提高酒精生产率，也可以降低生产成本。酒精、汽油混合使用的推广，扩大了酒精的需求量，刺激了市场，促进了甘蔗制糖企业新的发展。同时，也将推动酒精、汽油燃料机械适用机器的研制，促进机械业的发展。

表1 6种作物的生物产量和酒精产量

作物

甘蔗木薯甜菜稻米玉米小麦

平均生物产量（t/年·hm2）

702535 5 5 4

每吨作物产酒精（L）

70180120450400390

每年每公顷产酒精（L）

490045004200225020001560

3.3 能源甘蔗是最理想的可再生能源

蔗糖是目前甘蔗最主要的产物，除了食用外，也是化学工业和发酵工业的原料。它不属于粮食作物，不会危及到粮食安全，而其它生产酒精的作物如水稻、玉米、小麦等都是粮食作物，在我国粮食还只能满足温饱的情况下，是不宜用大量的粮食来生产酒精的。甘蔗的生产期一般为1年，生物产量高，并且可以源源不断的把太阳能转化为化学能贮存起来，通过加工就能生产蔗糖和酒精等。而且，蔗渣还可以进行综合利用，如进入纤维厂生产优质纸桨和纸产品，在糖厂可以作为燃料用来发电，滤泥还可能用以生产有机肥料，用于还田。能源甘蔗的生物量比糖蔗的生物量要高，所以其蔗渣和滤泥也更多，效益也更好。

3.4 能源甘蔗是甘蔗育种的新目标

几十年来，以制糖为目的的糖料甘蔗品种选育都是以高产高糖为甘蔗育种的目标，对蔗糖分要求较高。近几年来，在市场经济的调节下，早熟品种也成为糖料甘蔗的选育目标，而把甘蔗做为一种可持续发展的生物能源来进行研究却未能得到重视。能源甘蔗主要是生物产量比糖蔗要高得多，而蔗糖分相对糖蔗的要求会低一些，高产、

宿根性强、抗性好是能源甘蔗的突出特点。虽然我国在能源甘蔗这一方面的研究起步晚，但是发展速度快，在新的育种目标下，除了加大科研资金的投入，也需要甘蔗育种单位有意识的针对目标，加大研究力度，才能选育出适合我国发展的能源甘蔗新品种。

4 结语

以甘蔗生产酒精作为动力燃料是一项蓬勃发展的阳光产业，虽然我国还处在初期发展阶段，但发展速度很快。目前，世界各国都在深入研究生物能源，由于能源甘蔗作为一种可再生资源，不会出现象石油和煤炭等矿物资源的枯竭现象，能源甘蔗的发展必将引起新的绿色。参考文献

[1]张华，陈如凯. 我国能源甘蔗的研究与开发，甘蔗，2002（4）：33～35

[2]陈子云. 能源甘蔗的开发与利用，甘蔗糖业，2003（2）：25～27

[3]李松，杨荣仲等. 我国发展能源甘蔗研究生产的现实意义. 广西蔗糖，2003(3):44～45

[4]李奇伟，戚荣，张远平. 能源甘蔗生产燃

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蔡文燕等：能源甘蔗—甘蔗糖业发展的新亮点

料乙醇的发展前景. 甘蔗糖业，2004（5）：29～33[5]国际糖市动态简报，2006（1）

Sugarcane for Energy－A New Highlight of Sugarcane and Sugar

Industry Development

Cai Wenyan

（Department of Bioscience with Technique , Zhangzhou Normal college , Zhangzhou 363000）

Wu Shuijin

(Sugarcane Research Institute, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Zhangzhou 363005）

Abstract To develop sugarcane for energy is an effective solution to energy shortage and an important strategy ofsustainable development of energy as well. The related research and development of sugarcane for energy at homeand abroad and the new highlight of its development are reviewed in this paper, which will provide a scientificbasis for further study, development and utilization of sugarcane for energy.Keywords Sugarcane for energy; Alcohol; Sugar industry

(本篇责任编校：李金玉)

（上接第21页）19.93％、8.93％。11～1月新植平均糖分14.70％，比CK1、CK2分别降低0.35％、0.68％，新、宿平均含糖15.25 t/hm2，比CK1、CK2增糖17.10％、3.88％。该品种属

中早熟、糖分中高，中茎，宿根性较强，高产稳产品种。建议在中等或中等以上肥力旱地示范推广种植。

Results of Guangdong Sugarcane Regional Trial during 2004 and 2005

Wu Wenlong, Liu Fuye, Chen Yongsheng, Yang Junxian, Pan Fanggyin, Chen

Yuegui, Chen Shun

(Guangzhou Sugarcane Industry Research Institute, Guangzhou, 510316)

Abstract The Sugarcane regional trial of 5 sugarcane new varieties was carried out in Zhanjiang, Guangdongprovince during 2004 and 2005. Results from two crops of plant cane and one crop of ratoon cane on fivelocations showed that YT96-86 was 16.95% and 6.23% higher in cane yield, and 18.73% and 5.33% higher insugar yield than ROC10 (CK1) and ROC22 (CK2) respectively. YT95-168 was 19.93% and 8.93% higher in caneyield, and 17.10% and 3.88% higher in sugar yield than the CK1 and CK2 respectively. YT96-86 and YT95-16performed strong ratooning ability and good agronomic characteristics with good stability and adaptability. Theother varieties tested were poorer in cane and sugar yields than the check varieties.Keywords Sugarcane; New variety; Regional trial

(本篇责任编校：李金玉)

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