一、世界燃料乙醇产业发展迅速
燃料乙醇也被称为清洁燃料。以发酵法生产的燃料乙醇，具有和矿物燃料相似的燃烧性能，但其生产原料为生物源，是一种可再生的能源。此外，与汽油燃烧相比，乙醇燃烧过程所排放的一氧化碳 和含硫气体均较低，所产生的二氧化碳和作为原料的生物源生长所消耗的二氧化碳的数量基本持平，这对减少对大气的污染及抑制温室效应具有十分重大的意义。
自20世纪70年代人们开始使用汽油混合燃料以来，种植玉米的农民就一直希望能更多地使用乙醇作为汽车燃料。90年代末，用可再生资源替代石油资源，用生物技术路线取代化学技术路线进行生物燃料及化学品生产，已成为世界上各大化学公司发展战略的热点。目前世界上生产的燃料乙醇大部分是以甘蔗为原料发酵制造的。为了扩大乙醇生产的原料来源，降低乙醇的生产成本，国外近几年正在积极研究开发利用生物质生产乙醇的技术。可作为乙醇生产原料的生物质包括：农业和林业生产废物与城市废物，如干磨玉米残留的纤维素、废纸等。可用作乙醇生产原料的另一更大的生物质来源是木本和禾本作物，如白杨、刺槐、甜高粱，其中最有发展前途的是刺槐和甜高粱。此外，增加乙醇生产原料来源的另一途径是利用遗传工程。孟山都公司的遗传工程学家正在利用基因技术，培养淀粉含量远远高于普通品种的马铃薯和玉米。
巴西从1975年开始实行酒精替代计划，制定了一系列的经济资助和免税政策，以推进燃料乙醇生产过程的研究、开发及工业化，目前已达到年产40亿加仑乙醇的生产规模。这一计划的实施为巴西平衡外贸逆差，促进汽车工业的发展，振兴种植业，扩大社会就业，缩小地区经济差别，改善城市环境质量作出了积极的贡献。同时，这一计划的实施，已使温室气体的排放减少了20%。
美国于1992年开始鼓励使用乙醇作新配方汽油的充氧剂，从而极大地促进了美国燃料乙醇的生产。1996年，美国国家地质综合考察部的一篇研究报告指出，作为汽油氧质添加剂的MTBE（甲基叔丁基醚），在减少空气污染的同时却增加了水质的污染。为此，美国加州政府在1999年3月颁布了在2003年前彻底取消使用MTBE的规定。2000年3月，美联邦政府也发表了取消MTBE使用的声明。由于含10%乙醇的汽油不要求改动汽车发动机，在减少空气污染方面与MTBE有相同的效果，因此各乙醇生产公司对其发展持乐观态度。目前，美国每年用于汽油添加剂的乙醇消耗约12亿加仑（合360万吨）。美国乙醇生产企业已用玉米为原料共生产了16亿加仑乙醇，而且生产规模还在进一步扩大。美国农业部决定今后每年补贴乙醇生产企业，用以增加乙醇和生物柴油等生物燃料的使用。
1993年，欧洲共同体建议提高欧洲的燃料级乙醇产量，要求汽油掺混燃料中含5%乙醇，并将用生物物质生产的乙醇的货物税降低到相当于矿物燃料货物税10%的水平。
日本从1983年开始实施燃料乙醇的开发计划，重点开发用农、林产废物等未利用资源直接发酵生产乙醇的技术。
二、各国木质纤维原料生产燃料乙醇的工业化发展进程
现代工业的迅速发展,大规模开发利用作为清洁能源的可再生资源显得日益重要。可再生能源进入能源市场，已成为世界各国能源战略的重要组成部分。按照欧盟规定，其成员国的可再生能源在一次能源中的比例将于2010年达到12%，2020年达到20%。美国提出，到2020年生物燃料在交通燃料中的比例达到20%；瑞典提出，2020年之后利用纤维素生产的燃料乙醇全部替代石油燃料，彻底摆脱对石油的依赖。国家发改委近日就中国生物燃料产业发展作出3个阶段的统筹安排：“十一五”实现技术产业化，“十二五”实现产业规模化，2015年以后实现大发展。预计到2020年，中国生物燃料消费量将占到全部交通燃料的15%左右，建立起具有国际竞争力的生物燃料产业。
1、美国纤维质燃料乙醇工业发展现状
美国用纤维素制乙醇的技术开发较早，1999年能源部计划到2015年把燃料乙醇的成本降低36%，在这个目标的基础上又拟定了以下的开发方向：通过转基因技术的研发，使纤维素酶酵母的活性比现有水平高10倍以上；完善同步糖化发酵法（SSF）和同步糖化共酵法（SSCF，即糖化和C5，C6糖共同发酵）技术；通过纤维素直接发酵菌的育种以开发直接发酵法（DMC）。
美国在乙醇的生产上仍然是世界乙醇生产的领头羊，同样在将纤维质转化为燃料酒精的研究、生产和应用方面也走在了世界的前列。在美国，政府积极鼓励燃料酒精的生产和使用。在政府的大力倡导下，酒精燃料在美国的燃料市场上的份额已达到8%。1998年10月第一家商业性转化纤维质为酒精的工厂由BC。
International在路易斯安那Jennings开始破土动工，该厂以蔗渣和稻壳为原料，年产酒精20×106加仑。除此之外，加利福尼亚和纽约用城市垃圾生产酒精的建厂计划亦在进行中。
2、加拿大纤维质燃料乙醇工业化发展现状
加拿大纤维质燃料乙醇工业一直处于领先地位。Iogen是加拿大一家生物技术公司，总部设在渥太华，主要开发纤维素酶技术，在2004年开始开设了一家投资约4千万美元的纤维素乙醇厂，是首家纤维质乙醇工业化公司，处于世界领先地位。在过去两年里，它共生产了65000加仑的乙醇，兑入85%的汽油后提供给36家公司以及加拿大政府的汽车使用。使用原料为麦秸（也可利用玉米秸秆及其他农作物废弃物为原料），采用的技术是用稀酸结合蒸汽气爆预处理半纤维素，随后在含木质素和木糖的环境下用纤维素酶水解纤维素；液固分离，固形部分（木质素）燃烧或资源利用，液体进行木糖和葡萄糖联合发酵；发酵物蒸馏，蒸馏后残渣用于发电或产热。每周处理能力25t麦秸，年产32万L乙醇。该公司准备在加拿大或美国爱达荷州建设一个耗资3.5亿美元的工厂。
加拿大SunOpta公司采用稻草、玉米秸秆、草、树片、甘蔗渣等为原料生产各种生物转化产品，如纤维质乙醇、纤维质丁醇、木糖醇和膳食纤维等。该公司在世界范围内的纤维质原料转化乙醇技术上，处于领先地位，采用的技术是高压下连续气爆[13，14]处理生物质，原材料包括木片、甘蔗渣、各种谷物秸秆、废纸等，中试厂处理原料为500kg/h。此技术已经在意大利、美国、芬兰和法国等国应用。
该公司在此领域具有30年经验，燃料乙醇组可提供广泛的服务，包括初步设计、安装工程、设备制造等方面。准备与黑龙江肇东乙醇厂合作，合作事宜将在2006年底敲定，该协议还将包括诺维信酶制剂中国公司。肇东金玉乙醇厂是中国第二大乙醇厂，目标是到2007年，年产5000t纤维质乙醇。
SunOpta公司在生物质预处理生产纤维质乙醇和其他再生燃料方面处于世界领先地位。该公司拥有预处理系统所有权和专利技术，同时也是世界上唯一能进行连续工业化生物质预处理装置的单位。并为Abengoa Bioenergy的研发机构在纽约和内布拉斯加州的玉米乙醇厂安装预处理装置。
SunOpta公司与荷兰Royal Nedalco公司签定了共同合作的协议，该公司是欧洲最大的乙醇供应商。协议规定，SunOpta授权Royal Nedalco使用该公司的五碳糖发酵菌种专利技术在北美生产生物质乙醇并在新建的谷物乙醇厂中使用SunOpta的技术和纤维生产乙醇生产装置。
SunOpta公司将该技术提供给Abener Energia S.A. of Seville,Spain，并准备在西班牙建一座以小麦秸秆为原料年产500万L的纤维质乙醇产业化示范厂，这将是世界上第一座商业化规模的纤维质乙醇厂。尽管其生产成本仍被评估比谷物乙醇生产成本高出50%-100%，但也将对加拿大的Iogen Corp公司造成一定的打击，因为该公司一直寻求建立世界上首家商业化的纤维质乙醇厂。
3、日本纤维质燃料乙醇工业化发展现状
日本作为世界第二石油进口大国，也希望利用本国资源开发乙醇燃料，但由于国内粮食生产不足，故对以纤维素为主的生物质废物为原料生产燃料乙醇的技术十分重视。日本全国每年产有1000万t废木屑，不少企业利用自行开发的技术或引进美国技术开展了以废木屑为原料生产燃料乙醇的工业试验
在“建设废材再生法”的推动下，日本国内有不少企业开展了利用废木屑生产燃料乙醇的技术开发，其中以日本食粮公司发明的方法别具特色。该法先将废木材破碎为数毫米的碎片，再用臭氧处理，然后放入自行开发的酵素，将木材中的纤维素和半纤维素加水分解为葡萄糖、木糖，最后经酵母菌发酵生产乙醇。该项目已于2003年5月投资5亿日元建成工试，目前日产乙醇2.5t。试成后拟建200t/d商用装置，成本目标为25日元/L，将低于美国现有水平。
4、欧洲纤维质燃料乙醇工业化发展现状
Abengoa是欧洲最大的乙醇生产厂，同时也是世界排名第二的生产厂家，是以小麦秸秆为原料生产乙醇的瑞典生产商。Abengoa Bioenergy是致力于可持续发展的技术先驱和高度多元化的公司，在美国拥有3家乙醇厂，一家在新墨西哥、一家在内布拉斯加州、一家在堪萨斯州，第四家正在施工中。在研究和开发乙醇新技术领域该公司占世界主导地位（传统工艺和纤维质工艺）。
目前Abengoa Bioenergy’s正努力建两个生物质乙醇厂，一个在西班牙，一个在美国，两个都在施工过程中，他们的目的是在2011年前使该技术商业化。Abengoa生物质能研发公司将在纽约和内布拉斯加州中试规模的试验中检验生物质分馏技术和发酵技术。这套设备将在年底运行。在以后的4年里将投入1亿多美元帮助建成更加实用、更加可行的纤维质乙醇厂。他们正在建的西班牙生物质示范厂将展示酶水解技术的商业化，这套设备将使用麦秸做最初的原料，将具有年产大约200万加仑的生产能力，这两个示范厂所提供的经验将作为他们设计位于美国玉米产带第一个商业化规模的生物质乙醇厂，美国能源部到2030年计划生产600亿加仑的生物质乙醇，代替30%的汽油用量。布什总统提议在美国要建3个纤维质乙醇示范厂，Abengoa公司将申请完成其中的一个。
在能源利用上，身为“环保急先锋”的瑞典人走在了所有大国的前面。瑞典政府2006年2月7日宣布，计划用15年时间成为全球首个完全不依靠石油的国家，而且还不需要增建核电厂。“我们对石油的依赖将在2020年结束，这意味着所有房屋不再依靠石油来取暖，所有司机不再依靠汽油”。 这是瑞典可持续发展部部长莫娜·萨赫林的展望。萨赫林和一些专家看准了几个能让瑞典比其他国家更有可能弃用石油的理由。
瑞典Etek中试乙醇厂日产量400-500L（0.31-0.39t）乙醇，每日需要消耗锯末或其他纤维质原料为2t（以干物质计）。要建造一家年产5万m3（3.9万t）以木质纤维素为原料的乙醇厂需要投资1.25亿欧元，工厂能提供45-60人就业机会，运输及加工原料还另需40-80人。根据瑞典原材料的成本计算乙醇价格为每升0.35-0.45欧元，但从长远角度考虑，纤维素生产乙醇作为能源前景比较乐观。该厂利用水解纤维素和半纤维素成葡萄糖、木糖生产乙醇。目前有两种方法水解纤维素，一种是“稀酸水解”，用稀硫酸或二氧化硫做催化剂在200℃下进行水解反应。如果采用浓酸水解，则反应可在较低温度下进行，此时产率较高，副产物较少，存在的问题是在分离回收酸液时应尽量减少对环境的污染。另一种是“酶水解”，原料经稀酸预处理后再酶解。目前，稀酸技术在反流收缩床技术中的应用正在研究中。
工厂能回收生产过程的蒸汽，节省能源。此外，发酵也可以采用分批发酵或者同步发酵。目前，该厂在研究云杉锯末为发酵原料生产乙醇，近期也要研究以其他生物质为原料的发酵。
三、国际燃料乙醇发展面临的问题及其探索
燃料乙醇是20世纪初面市的传统产品，后因石油的大规模、低成本开发，其经济性较差而被淘汰。随着一些先进农业国劳动生产率的大幅度提高，以及20世纪七十年代中期以来四次较大的“石油危机”，又推动燃料乙醇工业在世界许多国家得以迅速发展。自巴西、美国率先于20世纪七十年代中期大力推行燃料乙醇政策以来，加拿大、法国、西班牙、瑞典等国纷纷效仿，均已形成了规模生产和使用。
随着各国加大乙醇汽油应用的力度，带动了世界燃料乙醇的产量逐年攀升。到2005年，世界燃料乙醇消费总量已超过410亿升，价值超过160亿美元，大约占到世界汽车燃料消费总量的1%。最近几年，由于石油价格的上涨，燃料乙醇的消费增长也在提速。
1、世界燃料乙醇产能扩张对全球粮食安全产生重要影响
石油价格飙升增加了农业生产的成本，也扩大了对用于生物燃料的原料作物的需求，从而推高了农产品价格。在未来数年内，高油价和对环境问题的重视可能会继续扩大对玉米、小麦等生物燃料原料的需求。如果世界农业成为生物燃料产业的主要来源，对粮食安全和环境将带来无法预知的影响。生物能源是新领域，需要给予更多的关注和深入研究，以便了解这一发展对粮食安全和扶贫所带来的影响。
收入增长、气候变化和生物燃料生产在内的新驱动力正重新定义世界粮食形势。为应对油价上涨，生物燃料作为一种能源替代产品，对世界粮食形势的变化也产生了深刻影响。强调生物燃料产量的扩大造成了粮食价格上涨。对此国际食物政策研究所根据生物燃料可能对价格造成的影响，通过计算机建模，规划出了到2020年可能出现的两个场景：场景一是假定有关国家按实际生物燃料生产计划扩大产量，那么玉米价格会提高26%；场景二是假定生物燃料的产量迅速扩大，是实际计划产量的两倍，那么玉米价格会提高72%。粮价每增长一个百分点，发展中国家食品消费支出就下降0.75个百分点。粮价上涨已威胁到粮食安全，并可能导致贫困人口的增加。随着越来越多的农田和资金投入到生物燃料的生产中，粮食和燃料之间的矛盾将不断升级。
在石油价格居高不下的大背景下，生物燃料产业的经济性已日益显现，这也是燃料乙醇在一些国家不断扩张的动力。目前，美国以玉米为原料生产燃料乙醇的成本约为0.56美元/升；欧盟以小麦为原料生产燃料乙醇的成本约为0.75-1.27美元/升，以甜菜为原料的生产成本为0.83-1.22美元/升；巴西以甘蔗为原料生产乙醇，成本仅为0.46美元/升。而美国2007年11月汽油的零售价格已经达到3美元/加仑左右（即0.8美元/升）。因此，与目前高昂的油价相比，燃料乙醇的价格越来越具有竞争力。但如果考虑发展生物燃料对于粮价的抬升作用，燃料乙醇的经济性就需要打折扣了。而且，原料价格的持续上涨也影响燃料乙醇的利润空间，因为原料占燃料乙醇成本的50-70%。只有依靠技术进步，提高生产效率，降低生产成本，才能在高油价时期保持经济竞争力。
2、世界燃料乙醇产能扩张也使生态环境受到威胁
目前，每吨生物燃料乙醇能够产生两吨二氧化碳减排量。因此，许多国家将发展生物燃料乙醇列为实现温室气体减排的重要途径。但生物燃料产业的增长很可能对环境和生物的多样性产生负面影响，为了追求经济利益种植专门的生物能源作物会破坏对自然生态系统的保护。如果考虑到酸化、化肥应用、生物转化损失以及农业杀虫剂的毒性，乙醇和生物柴油对整个环境造成的影响很容易超过汽油和矿物油造成的影响。
2008年1月23日欧盟出台的一揽子能源环保方案强调，在欧盟销售的生物燃料不得来自“被认为生物多样性价值高的土地”，包括森林、湿地、自然保护区和有大量野生动物生存的草原，提出要对进口生物燃料产品实行环境认证。生物燃料是否是绿色燃料仍具争议性，目前没有一刀切的解决方案，各个国家必须根据自身的情况来衡量生产生物燃料的利与弊。
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