书城科普国际环保新举措
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第6章 变甘蔗为燃油

长期关注环保和清洁能源的巴西作家玛娅·拉恩斯在谈到家乡的乙醇燃料时曾说:“巴西街头的汽车大都能使用乙醇作燃料,这些乙醇是从甘蔗中提炼的,所以你闻不到刺鼻的汽油味,而是一股淡淡的蔗糖香味。”

的确,巴西目前不仅是世界上唯一不用纯汽油作汽车燃料的国家,也是国际石油巨头联手抢攻的乙醇市场。

世界各国都在大力发展乙醇燃料产业,而巴西早在1931年就颁布法令,规定全国销售的汽油必须要添加燃料乙醇。此后该国乙醇市场一直保持着强劲的发展势头,并逐步主导了国际乙醇市场。经过几十年的努力,巴西用占国土面积1.5%的土地,解决了全国超过一半的非柴油车所用燃料的供应。

乙醇产量有望达255亿升

目前,巴西能源生产的47%来自于可再生能源,其中18%来自生物质能源——甘蔗。

巴西甘蔗行业协会日前声称,2011~2012年度(4月至次年3月),巴西甘蔗加工量已达到5.685亿吨,其中,54.7%的甘蔗加工会用于生产乙醇。同年度,巴西乙醇产量已达255亿升,比上年度高出了1亿升。

巴西于2010年1月19日建成全球首座乙醇发电站并很快投入了使用。巴西作为全球第一大乙醇出口国,为保持占据生物质能源利用前沿位置,可谓用心良苦。在巴西,对乙醇的需求一直在增加,其中一个原因就是90%的新车辆使用弹性燃料,在使用任何石油基汽油混合乙醇的情况下都可以运行。巴西所有车辆中有超过40%在使用弹性燃料。乙醇已代替汽油成为最常用的乘用车燃料。

2010年以来,由于巴西南部的甘蔗主产区持续异常干旱,对甘蔗作物的生产造成严重损害,因此蔗糖价格不断攀升,在此拉动下,乙醇价格也不断上升。此外,加上适应高掺混比例乙醇燃料的灵活燃料汽车(FFV)数量持续增加,巴西这个全球最大的乙醇出口国的乙醇行业彻底走出了金融危机的阴影。与此同时,乙醇企业并购合作步伐加快,使得多个以乙醇为原料生产绿色聚乙烯项目也在进行当中。有关分析人士认为,随着乙醇市场价格不断走高,乙醇炼厂的利润将会大幅回升。

乙醇升级为国家战略能源

巴西《经济价值报》称,巴西总统罗塞夫4月份批准了一项临时措施:将乙醇由一般农产品的衍生品升级,列为战略能源。根据该项措施,乙醇的控制权将会逐渐过渡到巴西国家石油局手中,该局将针对私人手中的乙醇库存和市场供求情况加以调节控制,乙醇从生产、仓储到进出口贸易等一系列动态都在该局的监督管理之下。

该措施还规定,将在汽油里添加乙醇的比例确定在18%~25%。而之前,法定的乙醇比例是在20%~25%。当地舆论认为,这项在汽油中减少乙醇燃料的添加比例的措施,将有助于缓解乙醇供应的压力。

罗塞夫还指示巴西石油公司应加速在乙醇生产方面的投资建设,用以满足国内市场和国际市场需求。巴西政府认为,为了满足国内外市场对甘蔗乙醇的需求,未来10年,每年需要投资150亿雷亚尔(约合602亿元人民币)。

罗塞夫还对食糖出口征收4%附加税的可能性进行了分析。他指责糖业生产者会因为受国际糖价上涨影响,多生产糖,而忽视乙醇生产。有专家评论指出,食糖价格超过了乙醇价格的75%。因为乙醇价格释放出政府控制通胀的信号,所以对于巴西政府来说,遏制乙醇价格上涨异常重要。

巴西作为在全球乙醇市场上扮演着重要角色的国家,其国旗的底色为绿色,象征着该国广阔的丛林。同时,那片绿色,也正是巴西广阔的甘蔗园的颜色。据巴西农业部2010年的统计数据表明,巴西甘蔗种植面积增长了9.2%,达到810万公顷,而2009年巴西甘蔗乙醇的产量占了全球总产量的1/3。目前来讲,巴西是全球最大的乙醇出口国,每年的出口总额为50亿升。

即便美国是全球最大乙醇生产国,每年也要从巴西进口15亿升乙醇。巴西人的目标随着巴西乙醇的海外市场不断扩大,也越来越明确,到2025年,巴西生产的乙醇将能够替代整个世界消耗汽油的10%。巴西将可以用生物乙醇来打破石油等化石燃料对国际能源市场的垄断。

国际石油巨头联手抢攻

BP首席执行官戴德立认为,巴西的甘蔗纤维素乙醇是“最佳的可再生能源形式”,未来可能会彻底改变能源市场。用玉米制乙醇是美国生物燃料的主要模式。相对玉米乙醇来说,甘蔗乙醇更便宜、污染更少、加工更高效,而且甘蔗可以在更广泛的地域进行种植。

戴德立还称,因为巴西在发现丰富的海上石油储量之前,就把甘蔗乙醇作为该国的重要能源,BP很多年前就看到了巴西乙醇的潜力。“BP每年在可再生能源领域的投资已达10亿美元,其中4亿美元被用在巴西的乙醇研究上。”戴德立还表示,BP计划将从2013年开始在巴西生产纤维素乙醇。

壳牌公司对巴西生物乙醇也大加赞赏。该公司联手巴西糖业集团Cosan成立全球最大的燃料乙醇公司之一的Raizen公司,市值估计达到120亿美元。

“壳牌研究的动力是推进新一代生物燃料的商业化进程。”壳牌公司主管未来燃料研发和二氧化碳减排的负责人格雷姆·斯威尼称。

甘蔗乙醇:巴西新能源的一颗明珠

巴西地处热带、亚热带地区,土地资源丰富,盛产甘蔗。早在30多年前,巴西人就以甘蔗为原料,发展甘蔗乙醇作为汽车燃料的替代品,其间经历了一系列的艰难与曲折。当今,在世界石油价格高企,不可再生的化石能源日渐稀少,化石燃料排放的废气对气候变暖的影响日益为人们所重视的形势下,巴西的甘蔗乙醇燃料,以其原料丰富且可再生、废气排放量低(其二氧化碳排放量比化石燃料低90%)、价格低廉(目前甘蔗乙醇一升的生产成本为0.2美元)等优势,像一颗璀璨的明珠,引人注目。回顾巴西的甘蔗乙醇发展史,可以发现一些值得我们思考的事情。

在巴西的城市中和高速公路上驱车行驶时,处处可见加油站,十分方便。巴西的加油站一般均备有四个品种的汽油燃料供应:第一种是标准汽油,第二种是标准乙醇,第三种是掺添加剂的标准汽油(即在标准汽油中掺加一定比例的添加剂,用来保持汽车油路系统清洁及减少废气排放),第四种是保险汽油premium。标准汽油和掺添加剂汽油的辛烷值标号均为87号,保险汽油的辛烷值标号为91号。巴西法律也强制性规定了,所有品种的汽油中均必须掺加一定比例的乙醇,目前掺加乙醇比例为25%。巴西的汽车95%为可变燃料汽车FlexFlue,可用上述四种燃料中的任何一种,或者任何比例的汽油与乙醇的混合燃料。

甘蔗小史

甘蔗是禾本科甘蔗属植物,一般产于热带、亚热带地区,巴西的乙醇燃料就是从中提取的。甘蔗的茎秆含糖量为干物质重量的55%~70%,将榨出的甜浆汁经加工浓缩制得的蔗糖结晶,是人类必需的食品,在医药、工业各方面有着十分广泛的用途。蔗渣可以酿酒,制酒精或者作饲料和肥料,还可以成为很好的造纸原料和燃料。

中国是世界上古老的甘蔗种植国之一,甘蔗栽培历史悠久。早在公元前4世纪,中国就有种植甘蔗的相关记载。有关的描述在中国古代文献中屡见不鲜。至唐朝大历年间已有制冰糖的记载。甘蔗是甘凉滋养的食疗佳品,古往今来被人们津津乐道,就连那些清高儒雅的文人墨客们对其也情有独钟。

巴西的甘蔗种植

大约500年前,因为气候问题,甘蔗在欧洲无法种植,其产量不能满足市场的需要,所以甘蔗种植成为一项非常赢利的产业,甘蔗在欧洲的价格甚至比金子还高。葡萄牙人掌握航海技术后,开始积极投身到航海活动中,以寻找新的大陆。希望能在新的土地上种植甘蔗就是其中的意图之一。巴西的甘蔗种植就是由葡萄牙贵族、探险家马丁·阿丰索·德索萨的探险活动(1530~1532年)引入的。

最初,甘蔗主要在热带炎热、潮湿的气候下,在含碱的土地上进行种植,劳动力主要是非洲奴隶。而在巴西,最初种植甘蔗的主要地区是伯南布哥州,人们在那里建立了巴西第一个甘蔗种植中心。之后,甘蔗种植逐渐推广到巴伊亚州、里约州和圣保罗州等地。葡萄牙由于糖的贸易而致富,导致巴西出现了第一个经济高涨周期——“甘蔗高涨周期”。这一切刺激了法国人、西班牙人和英国人,他们在中美洲开始种植甘蔗。

许多榨糖厂拔地而起,随之出现了很多巨大的房屋,教堂、奴隶工棚,还有为榨糖厂主人拥有的设施齐备的榨糖车间,并且糖厂主人及其家人和奴仆也居住在那里。许多榨糖厂的主人同时也是甘蔗种植园的主人,两者同样十分赢利。而那些没有榨糖厂的地主,只能利用就近的榨糖厂加工其甘蔗,他们只能得到加工所得成本的一半。

当时加工甘蔗的步骤有:首先,将甘蔗碾磨,即用水力或畜力推动的轧辊把甘蔗轧扁。其次,将取得的甘蔗汁送入火房,让甘蔗汁在铜质容器中浓缩成透明。最后,送入提纯室提纯,让甘蔗汁成为原糖,便可进入巴西国内市场交易。当到国外市场交易或运往欧洲港口时,再把原糖粉碎、焙干并打包。

乙醇业在艰难中起步

让巴西最初的甘蔗种植者们意想不到的是,500年后,甘蔗除了榨糖外,还开辟了一个拥有更为广阔前景的用途——制造作为替代汽油的燃料乙醇。

1973年和1975年的两次石油危机,使巴西这一石油不能自给的国家处于十分困难的境地。由于外汇的缺乏,无法进口充足的石油,巴西经济一度濒于绝境。1975年,巴西政府制定了“全国酒精计划”,采取了鼓励利用甘蔗生产酒精替代石油的措施。世界银行向巴西的甘蔗业投入巨大资金,扩大了生产酒精的甘蔗种植面积。巴西的甘蔗乙醇业起步于这一时期——20世纪70年代。

巴西从甘蔗提取乙醇较之玉米具有明显的优势。第一,其能源平衡值是从玉米中提取乙醇的5倍。第二,甘蔗生长所需化肥少,对环境污染小,与之相比,玉米生长则需要大量化肥,很多化肥随雨水流入河里,污染了环境。第三,甘蔗乙醇是用甘蔗提炼出的蔗糖直接发酵而成,而玉米则需先把淀粉变成糖,然后再蒸馏提炼乙醇。

1977年,巴西政府为了推广甘蔗乙醇的使用,强制推行在汽油中加入20%乙醇(E20)的政策。该政策要求所有的加油站都提供乙醇泵,同时对正常的汽车发动机做微调使其可用E20,即汽油—乙醇混合燃料。从1979年起,巴西开始生产100%用纯乙醇的E100汽车。到1984年,在巴西生产的适用酒精的汽车达到汽车总产量的94.4%。甘蔗酒精的生产初战告捷,自此进入了其第一个高潮期。

曲折的发展进程

可是,自1986年始,一方面,石油危机对巴西经济的影响降低,另外一方面,旨在限制通货膨胀的国内经济计划导致了酒精燃料汽车产量的下降,1989年酒精开始出现供应危机。而到2001年,国内酒精汽车年产量下降了1.02%。同时,世界糖价也在出现暴涨而油价下跌。于是,巴西的甘蔗加工厂立即放弃提炼乙醇转为直接生产蔗糖,结果乙醇产量急剧萎缩,加油站乙醇供应随之断货,乙醇汽车大量停用。巴西的乙醇战略顿时陷入低谷,人们认识到:不管是乙醇还是汽油,单一燃料引擎都会受制于人,不能灵活应对糖市和油市供求关系的变化。

虽然化合酒精需求量下降,但纯酒精(无水)与汽油的混合燃料用量上升,此时,巴西小型汽车数量出现增长。巴西开了世界上未有先例的模式,开发了汽车发动机技术和燃料供应体制,在当时全国共拥有2.8万个可加注酒精的加油站点。

经过政府的调控,自由市场机制开始形成,没有补贴,蔗糖和乙醇的价格由供求关系的波动来确定。而甘蔗的价格则取决于其质量及其在最终产品中所占的比例。

私营企业部门为促进和平衡生产及需求,力图建立一种市场机制,如期货运作那样,并通过消除保护壁垒及将乙醇塑造成环保产品以此寻求开发糖和乙醇新的发展机遇。

2003年3月,巴西开发出了可用乙醇、汽油或任何比例的乙醇与汽油混合的燃料驱动的可变燃料汽车,从而引发乙醇行业的新一轮增长期。这一年,巴西开始大规模生产乙醇—汽油“可变燃料”或称“双燃料”引擎汽车。这种新型汽车因为安装了造价便宜的电子感应器,所以可用于分析乙醇—汽油的比例,然后自动调节发动机。这种汽车可以完全不用汽油,而用100%乙醇,或者任何比例的乙醇—汽油混合燃料。

到了2005年,几乎所有的汽车巨头们都在巴西建立了乙醇—汽油“可变燃料”汽车生产线。至2008年,总共已卖出500万辆乙醇—汽油混合型汽车。现在,巴西汽车年产量的3/4(约172万辆)是乙醇—汽油“可变燃料”汽车。今天,巴西的汽车引擎有三种不同类型:一是最早的E20汽油—乙醇混合汽车(产量逐年减少);二是过渡时期生产的100%纯乙醇E100汽车(已停止生产);三是目前最受欢迎的是乙醇—汽油“可变燃料”汽车(产量逐年增加)。

之所以每升乙醇能达到的里程低于汽油,是因为乙醇的燃烧值低于汽油。固乙醇价格因而也必须低于汽油价格25%~30%方能达到损益平衡点。要使用户不亏,同等价钱的乙醇与汽油容积比最低应为1.43,也就是说1升汽油的价钱要能买至少1.43升乙醇。2008年4月底,巴西同等价钱的乙醇汽油容积比为1.7左右。只要国际原油价格不低于30美元一桶,乙醇就很有竞争力,巴西乙醇制造商曾这样估算道。

与此同时,巴西政府采取了三项鼓励措施支持乙醇工业:第一,国有石油企业保证购买乙醇;第二,固定加油站的汽油和乙醇价格比;第三,给乙醇制造公司提供低息贷款。巴西迅速增长的甘蔗乙醇,加上近期发现的大油田,两者已使整个国家实现了能源自给。他们不再需要进口石油了。另外,对化石燃料的储量及其价格上涨的担忧日益增大,以及对环境和气候变暖问题的关注,自然使乙醇成为巴西及世界进行可持续发展的重要选择。

乙醇业的币场机制

自20世纪90年代初,巴西废弃了由联邦政府控制的自由定价政策,甘蔗、蔗糖和乙醇(包括纯乙醇和加水乙醇)的价格均由市场决定。并且逐步形成以私营部门为甘蔗业主体,政府提供保护政策为辅助的巴西甘蔗业体制。

1991年,巴西政府颁布了关于确定自由定价政策的法律。然而,5年后,才发布政府命令,最终放开乙醇价格。在这期间,巴西的甘蔗乙醇生产者考察了各国的自由价格及对农业的补贴体制。然后,一个由5名甘蔗生产者和5名甘蔗业者代表组成的班子拟定了一个模式,该模式根据“可提炼全糖”标准对原料进行补贴的体制为基础。

圣保罗甘蔗、蔗糖和乙醇生产者协会是一个协会性组织,由甘蔗和乙醇行业及甘蔗种植业的代表组成的,其主要任务是协调甘蔗业者和甘蔗种植者之间的关系。

为此,协会还专门设立了一种根据蔗糖的成色决定的支付制度,使用根据蔗糖的质量进行定价的技术标准,从而确定种植者交付的甘蔗质量和甘蔗业者支付的价格。该制度采取自愿参与方式。

通过该制度,甘蔗的价值实现了以“可提炼全糖”,即甘蔗原料中扣除加工过程中损耗量的含糖量,及企业在国内外市场出售糖和乙醇的价格为标准来确定的目标。

塑造良好形象

2008年2月25日,巴西出口和投资促进署及甘蔗业联盟出台了一项推进塑造巴西乙醇清洁、可持续能源形象的战略,以此打造甘蔗乙醇的国内外市场,特别是塑造巴西乙醇的良好形象。为此,这两个机构签署了共同投资协定。

他们推进的这项战略包括:第一,加强巴西乙醇在世界上的感知度和供应能力;第二,加强商业情报研究;第三,推进乙醇贸易行动和加强乙醇形象。

北美、欧洲和亚洲是该战略的目标市场。第一个驻外办事处由甘蔗业联盟在美国华盛顿设立,第二个办事处设在布鲁塞尔,第三个办事处计划设在一个东亚国家,具体设在哪个国家待定。甘蔗业联盟将积极参与政府有关该行业公共政策的制定及各种生物燃料会议作为好机会,以宣传甘蔗乙醇的相对优势,签署合作协议。该战略还通过公共部门的行动,在国际媒体、各国政府、国际舆论面前塑造巴西乙醇的良好形象。

该战略除使甘蔗业联盟所属的那100多家企业及国内其他地区的本行业企业受益外,其益处还波及甘蔗乙醇的生产链条,包括生物能源的研究机构、设备和生产的提供者、甘蔗生产者、工业企业、贸易商等。

目前,巴西是世界最大的甘蔗生产国,其甘蔗种植面积为700万公顷,占巴西可耕地的2%。甘蔗一年可收获两季,主要种植地区在巴西的东南部、中西部、南部和东北部。因此,巴西全年都可以生产糖和乙醇输出到国内和国外市场。圣保罗州是巴西甘蔗最重要的产地,如果驾车离开圣保罗市进入圣保罗州,就可以看到一片片一望无际的甘蔗地,有时几小时都走不完。2007~2008年收获季,巴西甘蔗产量4.93亿吨,蔗糖产量2590万吨,乙醇产量为143亿升,出口乙醇36亿升。目前,全球生物能源在能源消费结构中的平均比重为13.6%,发达国家平均只有6%,而巴西却已经超过40%(含生物能源如乙醇、生物柴油等和其他可再生能源如水电等),处于世界绝对领先地位。由于巴西通过遗传技术培育出早熟甘蔗新品种,延长了甘蔗收割期,从而提高了蒸馏厂设备利用率,开工期由过去的每年六七个月增至十个月。目前,甘蔗乙醇几乎占据了巴西40%的轻型汽车的燃料市场。

甘蔗乙醇也有“软肋”

世界各国也有不少政界、经济界的学者专家在巴西竭力宣传甘蔗乙醇的优势的时候,对大规模以乙醇替代汽油的作法提出诟病,尤其是针对美国以玉米为原料提取乙醇替代汽油的模式提出尖锐批评,认为在世界上还存在着大量饥饿现象时,以粮食为原料生产燃料致使世界粮食价格上涨是“不道德的”。

巴西的乙醇即使不是以可直接作粮食的甘蔗为原料,但毕竟种植甘蔗需要大量土地,会不可避免地与粮食“争地”,因此也引起人们的关注。人们开始怀疑,大规模开发生物乙醇作汽油的替代品,究竟利弊孰大。

巴西同样有自己的论据。今年4月,在加纳首都安卡拉出席联合国贸易和发展组织大会开幕式时,卢拉总统谈到生物燃料问题时表示:“令人奇怪的是,许多人对生物燃料进行批评,但没有看到有人对石油价格从30美元上涨到103美元进行批评。在巴西,我们努力做到既使生物柴油生产增加,又使粮食生产增加,特别是谷物生产。”他还表示,没有想到生物燃料竟然引起这么多人反对,虽然现在巴西发现大规模石油储藏,但巴西政府不会放弃发展生物燃料的承诺,巴西将坚决捍卫其生物燃料政策。卢拉希望富国不要限制酒精的价格,而要限制石油的价格。巴西政府认为,因为甘蔗不是粮食,巴西用甘蔗生产酒精,对目前世界粮食危机没有影响。

巴西圣保罗甘蔗业联盟主席马克斯·萨瓦亚就甘蔗乙醇能源与粮食争地的问题表示,那些生物燃料批评者们以其他国家的经验为基础,所持的论据不适用于巴西。并指出,巴西生物燃料的发展是垂直性的,而不是平行的。巴西所追求的是提高现有甘蔗种植面积的效益,并不是扩大甘蔗种植面积。此外,巴西1%的耕地面积所种植的甘蔗就可替代一半的汽油消费。

值得一提的是,目前巴西正在加强对利用甘蔗渣(甘蔗榨糖或提取乙醇后的废弃物)生产能源的研究。此外,开发转基因甘蔗以增加甘蔗的产量和出糖量,也是节约土地、提高甘蔗利用效益的积极思路。

看来,全世界对于生物燃料的优越性至少还未一致认可,也许实践会证明孰优孰劣。但在巴西的具体环境下产生和发展起来的以甘蔗乙醇燃料替代汽油的模式,其他国家在思考和借鉴的时候,应当充分考虑到自己国家的具体情况。这一点是肯定的。

巴西航空公司将试用从甘蔗中提取的航空燃油

巴西蓝色航空公司已经对外宣布,在不久的将来将试用一种从甘蔗中提取的清洁航空燃油。

蓝色航空公司总裁戴维·尼勒曼在当天的记者招待会上说,这将是航空业上的一个伟大创举,将为减缓气候变暖做出贡献。

阿米里斯公司总经理罗埃尔·克里埃说,目前进行的实验表明以甘蔗作为航空燃油原料在技术上和经济上都是可行的。

蓝色航空公司表示,巴西航空公司和美国通用电器公司将共同研发一种可使用这种新型燃油的发动机,而这种清洁航空燃油将由阿米里斯公司负责生产。不久之后,蓝色航空公司将在至少一架飞机上试用这种燃油,同时开始时将采取传统航空燃油兑一定比例清洁燃油的方式。

目前,航空业占全球碳排放的2%。据有关部门估算,预计到2050年这一比例将增加至3%。