油價透視Energytech

2005年, 台灣行政院農業委員會農糧署與遠哲科學教育基金會, 為了激發年輕學子們對稻草轉化成生質能的創意, 共同舉辦”給稻草另一種生命~~開發稻草作為生質能源創意競賽”!

結果, 台灣大學農藝系四年級的周同學, 以”稻草生質能源之利用”一文, 發揮創意, 整合太陽能聚熱設備、纖維素糖化和發酵槽以及無水酒精製取系統; 設計出一套”太陽能蒸氣擴散重力冷凝法”, 利用太陽能來提供蒸餾酒精所需要之熱能, 將稻草轉製酒精的生產系統, 獲得了首獎!

透過基因選殖---提高酒精產製率, 降低成本

此外, 周同學還針對纖維素糖化和發酵製程, 提出他的構想, 希望能夠利用分子遺傳工程, 將特殊篩選培育的微生物如白蟻腸道內的鞭毛蟲所分泌的消化纖維素酶, 或從牛的皺胃中取得的消化液與消化酶( 用於纖維素糖化製程 ), 酒麴或酵母菌( 用於糖醱酵產製乙醇製程 )以及溫泉菌, 透過基因DNA重組合併, 選殖出新種超級纖維素酵素酒母; 來提高酒精產製率, 降低成本.

周同學心目中的超級纖維素酵素酒母, 不但要能耐高溫, 又要能針對稻草細胞壁中的可用物質, 纖維素、半纖維素、木質素( 三者加起來就超過50%, 但是含量最多的是碳約有40% ) , 同槽完成糖化與醱酵製程, 產製出氫氣, 真是不可能的任務! 不過, 以台灣的分子遺傳工程實力, 假以時日, 應該是辦得到.

生質乙醇關鍵技術---纖維素酵素

事實上, 美國能源署也針對纖維素酵素, 特別提撥經費給美國生技大廠Genencor International, 該公司的工業酵素生產量, 2003年全球市佔率達23%, 僅次於丹麥Novozyme A/S ( 市佔率達46% ), 進行一項為期3年的生質乙醇關鍵技術~纖維素酵素研究計畫, 目標是將現行生物質能酵素的成本, 降低10倍.

至於, 加拿大的一家專精於纖維素酵素基因重組的小公司Iogen Corporation, 在成功的將農業廢棄物( 如稻桿, 稻殼、蔗渣、廢物塊、林木廢棄物等 )量產製出燃料級生質乙醇( 無水酒精 )後; 加拿大石油公司( PetroCanada ) 隨即在2004和Iogen Corporation合資, 切入北美汽車燃料市場, .爭取擴大生質酒精的市場佔有率. 另外, 殼牌石油公司已向Iogen公司投資4,600萬美元, 用於研發年產能20萬噸生質乙醇的新型設備, 預計將在2008年投入使用

可取代纖維素酵素---硫酸或鹽酸

另一方面, 糖化過程中, 硫酸或鹽酸也可取代纖維素酵素, 作為糖化劑; 也就是在切碎的纖維素原料中, 加入酸進行水解反應; 將澱粉直接轉變為葡萄糖; 優點是水解澱粉的能力強, 反應速度快; 但是, 硫酸對設備有強的腐蝕性, 而且水解費用高, 酒精產出比率較低. 

美國有一家公司, Masada Resource Group., 掌握了最新的糖化劑~酸濃縮技術新技術, 吸引了美國能源署支援研究人員, 和該公司共同進行關鍵製程, 從纖維素糖化製程中, 分離和回收再利用硫酸的數據資料蒐集分析; 另外, BC International.則使用酸稀釋製程核心技術, 成功的以製糖殘留物當原料, 量產生質乙醇.

另外, 在美國農業部和能源部的資助下, 麻塞諸塞州康橋的研究公司Metabolixw, 將可以自然形成PHB( 塑膠的化學前體 )的細菌基因, 轉殖入了柳枝稷( 一種高達4公尺, 卑微而耐寒的植物 ) 的基因中, 最終收割後將它填入“類似煉油廠的生物提煉廠”! 

美國杜邦公司與合作公司---研發新技術及新產品

另外, 美國杜邦公司和 Genecor公司合作, 以玉米當原料, 同時透過Genecor公司的Design－Path TM技術, 在大腸桿菌中殖入取自釀酒酵母的基因, 將葡萄糖轉化成甘油; 再殖入取自檸檬酸桿菌和克雷伯氏菌的基因, 將甘油轉化為PDO; 如此Genecor將來自三種不同微生物的DNA組合到一個大腸桿菌菌株上, 成功的使1,3丙二醇( PDO )的生產率提高了500倍!

接著, 杜邦再與再生材料製造商泰特利樂( Tate & Lyle是世界第一的工業澱粉製造商, 也是SPLENDA®人工甘味劑的唯一製造商,在全球28國擁有超過60個生產據點 )合資一億美元, 在田納西廠設置用玉米為原料, 年產四萬五千噸的Bio-PDO廠( 生物提煉廠 ), 取代現行利用丙烯為原料提煉的化學PDO, 預計2006年三月完工量產! 另外, 杜邦同時表示, 製造每磅Bio-PDO™所花費的能源, 比一般石化製造的PDO, 可以節省百分之三十至四十的能源; 換句話說,杜邦使用玉米為原料, 製造一億磅的Bio-PDO, 每年可節省相當於一萬加侖的汽油! 這項新的產品Bio-PDO™, 可以作為杜邦Sorona®的重要原料, 可製造衣物、地毯、塑膠與其他產品.