主题：【原创】生产生物乙醇的消耗 -- 橡树村
推广生物燃料，经常遇到的问题，就是，合不合算呀？
这个问题一般包括两方面，一个是经济上的，这个回答简单，现在的油价水平上，没有补贴的话，还差点。等油价涨到每桶一百多美元的时候，肯定合算。
另一个方面就复杂一些了，比如能量上，生产燃料是要消耗能量的，农业生产也要耗能的，与所需要消耗的能量相比，生物燃料是不是能够提供更多的能量呢？排放是不是造成更多污染呢？还有需要多少土地呢？
这里根据英国的一个报告，给出生物乙醇的一些数据。
报告里面提到了三种生产生物乙醇的方法，也就是三种原料：小麦秸秆，甜菜和小麦。总的来说当然是使用生物废料的小麦秸秆最好，每得到1MJ的能量，基本上不消耗能量，主要原因是处理废料可以发电。甜菜和小麦，能量效率大约在将近一半。就是说每得到1MJ的能量，差不多要花费0.5MJ。
温室气体排放也是这个规律。
使用小麦秸秆，每MJ需要排放相当于二氧化碳13克的温室气体，甜菜和小麦为原料呢，分别是40和29克。
下面进行仔细分析。由于农产品本身产量变化很大，产品品质也有区别，这里面的数字，是一个平均值，有近似成分，但是相差不远。特别是大规模种植，就更接近平均值了。数据都是英国的。
首先看小麦秸秆。
生产一吨的乙醇，需要3.836吨打好包的小麦秸秆。这时候，秸秆里面含水15%。
然后要运输。运输小麦秸秆是要损失一些的。运到了呢，就剩下3.634吨，水含量还是15%。
这个秸秆不能直接用，需要处理。需要磨碎，脱水等等。处理以后，分成了两个部分，一部分是1.520吨糖（不是吃的蔗糖，而是发酵的原料），还有0.767吨不能发酵的东西。
这0.767吨废料，可以用来发电。
生产乙醇呢，需要使用那1.520吨糖。方法是发酵，发酵以后，得到的是1吨乙醇，0.115吨乙酸（就是醋酸），还有0.384吨灰。
能量消耗呢？
考虑到氮肥，磷肥，钾肥，机械，柴油，维护等等，每吨生物乙醇需要4087MJ能量。
运输，考虑往返300公里运输，每吨生物乙醇需要1272MJ。
处理，每吨生物乙醇需要421MJ。
生产，使用的硫酸和石灰需要能量，每吨生物乙醇需要49MJ。但是废料发电要算进来，副产的醋酸也计算近来，这样生产过程，每吨乙醇实际上要提供7232MJ。
工厂建设和维护的能量要摊销到产品上，每吨乙醇折合182MJ。
最后的灰需要处理，每吨乙醇折合14MJ。
运输销售，每吨乙醇折合498MJ。
综合算下来，生产每吨乙醇实际上可以提供758MJ能量。
一吨乙醇本身的能量是29740MJ，758和这个数字相比比较小。那也是合算呀，生产生物乙醇，乙醇里面所有的能量都是赚的么。
温室气体排放呢？我们把甲烷和氮氧化物都折算成二氧化碳来计算。
由于发电和醋酸可以减排二氧化碳，折合每吨乙醇367公斤，这样，种植收获时候的每吨排放的557公斤二氧化碳就有很大部分节省下来了。
全部综合下来，每吨乙醇需要排放二氧化碳344公斤。
下一回介绍另外两个方法。
有关替代燃料的帖子：
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很多地不能用来种粮食，不过可以种生命力强的，不需要管理的植物。
使用甜菜呢？这要从种甜菜开始。
0.9公斤甜菜籽，洒在0.228公顷的土地上，到了收获的时候，就可以得到14.6100吨带着新鲜泥土的甜菜根。
然后运到工厂，洗干净，还能留下12.8600吨干净的甜菜。
甜菜需要切碎，得到甜菜丝。重量不变。
要把甜菜丝里面的糖泡出来，得到15.0943吨甜菜汁，固含量15%，含有88%的糖。另外还有22.750吨的浆，含有97%的水。这些浆可以得到0.7500吨动物饲料，9%水含量。
然后发酵生产乙醇，得到一吨生物乙醇。
能量消耗如下：
种植收获： 1907MJ
运输： 994MJ
清洗： 190MJ
储存： 16MJ
切碎： 28MJ
扩散： 904MJ
杀菌： 565MJ
发酵： 120MJ
蒸馏： 7841MJ
工厂折算： 100MJ
工厂维护： 82MJ
运送销售： 498MJ
总计： 13245MJ
提供能量：29740MJ
还不错吧？还有一半多一些剩下。
温室气体呢？每吨一共需要排放相当于916公斤的二氧化碳。
总结一下，从甜菜生产一吨生物乙醇，需要占地0.228公顷，需要消耗将近一半的能量才能生产出来，需要排放相当于916公斤二氧化碳的温室气体。
其他作物的含糖量不会更高吧。
如果一个地方不适合种庄稼,也不适合放牧,那么最好还是保留它的原生态吧,那些地方的原生态一旦破坏,不知道要几千年才能恢复了.
生物原料，最有前途的，研究得比较深入的，有几种候选了，单位土地面积提供的能量比较好，是粮食好多了。
但是这些东西的普及，要涉及到政治问题。比较复杂。
生物能源原料的挑选，需要种植收获消耗的能量少，产量足够高，后加工方便，挑选还是挺麻烦的。
比如hybrid polar, swtichgrass, miscanthus都是很有前途的生物能源植物。
产量高。比什么玉米甜菜之类的好多了。
生态影响也少，也可以在一些非农用土地上耕种。
下面看一下使用小麦作为生物乙醇的原料。
现在我们需要52公斤的种子，需要的土地是0.437公顷。
播种，施肥，撒除草剂，收割，可以得到3.499吨小麦粒，还有1.854吨小麦秸秆。这里不考虑小麦秸秆。
这3.499吨小麦粒，含水量是15%。
运输，干燥，储存，得到含水量3%的3.030吨干小麦粒。
然后要磨面。得到2.909吨面粉，还有0.121吨麸皮。
麸皮的出路这里不考虑。
面粉经过水解，发酵，精馏，得到1.053吨乙醇（含量94%）），还有9925升的蒸馏残渣。
蒸馏残渣干燥以后，得到1.507吨的动物饲料，还有8685升水。
1.053吨乙醇在经过干燥，得到1.000吨产品。
能量消耗如下：
播种收割 3161MJ
原料运输 765MJ
干燥 1696MJ
储存 298MJ
磨 317MJ
水解发酵精馏 5433MJ
脱水 39MJ
工厂折算 100MJ
工厂维护 82MJ
输送销售 498MJ
总计 12389MJ
一吨乙醇可以提供的能量：29740MJ
全过程，每吨乙醇需要排放温室气体相当于47公斤的二氧化碳。
我手里没有玉米的详细数据。
甜菜和小麦种植和收获需要人力很多吧。种玉米好像机械化容易一些。
能耗反而增加，虽然可以降低成本。
现在燃料乙醇主要的原料是：
玉米（中国，美国）
木薯（泰国，越南）
蔗糖（巴西）
纤维类原料生产酒精现在还属于实验室阶段，中粮有一个小型的实验性生产线用的是玉米杆。
现在政府已经严格限制使用粮食原料制造燃料乙醇了。
国内酒精行业四大巨头估计都要慢慢转型。
现在薯类，蔗类原料的厂家日子应该很好过的，玉米原料就不行了。。。
这些全分析也不是这么好找的，呵呵。
巴西的蔗糖乙醇工业很有意思，值得专门开篇的。