用秸秆助力汽车奔跑——郑州大学牵手企业10余年致力燃料乙醇研究纪实

马晓建教授（右一）与研究团队在实验室。 张基建 摄

　　同舟共济 攻克难关

　　2011年12月21日，天冠集团万吨级纤维乙醇项目通过国家级能源科学技术成果鉴定会验收。而此前，此项目也得到国家发改委纤维乙醇项目验收组专家的高度评价，认为该集团是目前国际上唯一一个成功打通纤维乙醇产业化流程的企业，并在秸秆原料收集、预处理、纤维素酶等关键领域取得了多项创新成果和重要突破，已成为我国纤维乙醇领域的领头羊。

　　纤维乙醇就是用农业废弃物和林业废弃物如秸秆、树枝等植物纤维为原料生产的乙醇。

　　“据测算，目前我国每年约有农业和林业废弃物共10亿吨左右，如果利用其中的三分之一，可以转化成纤维乙醇近5000万吨，在汽车燃料和石化等领域可以替代石油。国家的能源安全问题就可以得到有效解决，同时也可以解决由于秸秆焚烧造成的环境污染。”天冠集团技术顾问、郑州大学化工与能源学院教授、生化中心主任马晓建教授说。

　　事实上，从最初以粮食作物为原料的燃料乙醇，到今天以秸秆等农业、林业废弃物为原料的纤维乙醇，正是郑州大学的科研团队与企业携手，在政府相关政策支持下，攻克一个个技术难关，结出的高校和企业协同创新的硕果。

　　河南天冠集团原名为南阳酒精总厂，是1939年建厂的老国有企业，一直以酒精为主导产品。上世纪90年代初，由于国内酒精供大于求，国家加大环保力度，酒精行业遇到前所未有的危机。就在此时，马晓建教授来到了天冠集团，开始了和企业同舟共济的历程。

　　河南是农业大省，盛产小麦、玉米、棉花、油料等作物，同时还是全国能源、原材料、农副产品的重要产地，拥有丰富的物质资源。而这些都为研制、生产燃料乙醇提供了丰厚的基础条件。作为一种清洁能源，燃料乙醇被认为是替代和节约汽油的最佳燃料之一。由于乙醇进入燃料市场有极大的发展潜力，引起了全世界的重视。

　　2000年春天，天冠集团向国家及省市有关部门郑重提出并上报了关于在我国推行清洁燃料乙醇，以综合解决国家粮食过剩、环境恶化、石油短缺三大热点问题的建议。当时中国石油储备日渐萎缩，这个建议立刻引起了国家领导人和相关部门的高度重视。2001年国家正式启动了燃料乙醇推广工作。河南省委、省政府也对这个项目给予了大力支持，专门成立了协调机构，对原料供应、生产、技术、运输、市场经营等各方面问题进行了研究论证，组织提出了项目分期实施方案和配套政策措施。
　企业出题目 学校做文章

　　燃料乙醇作为一种工业化大规模生产的能源，和以往小规模、食用型的乙醇生产并不完全相同。当时，我国在燃料乙醇生产技术上与巴西、美国相比还存在不小的差距。生产技术不先进导致成本高、能耗大，使燃料乙醇难以在能源市场上与其他替代能源竞争。国内年产10万吨以上的企业只有寥寥数家。

　　企业出题目，学校做文章。学校的科研一定要走出实验室，积极破解企业发展中的技术难题，这是马晓建教授一直坚持的思路。从项目可行性论证、生产流程的工艺设计，等等，马晓建教授及其团队十余年如一日为燃料乙醇的生产贡献着智慧。2002年在天冠集团建立了年产1000吨的燃料乙醇中试生产线，中试成功后，又顺利完成了年产10万吨燃料乙醇生产装置的改造工作。2004年，投资15亿元的国家重点工程年产30万吨燃料乙醇项目成功建成投产，而该项目的6项关键生产技术的研发及工业放大均由马晓建教授为带头人的郑州大学科研团队承担。

　　为了配合这个项目，天冠集团成立了实验中心，投入了大量资金，并将企业的技术骨干都抽调到了生产线上。天冠集团公司副总经理王福祥说：“当时企业承担了很大的风险，包括新产品资金投入风险、研发的不可预测性、科研成果的转化效果等。正是由于对马晓建教授科研水平的信任，促成了燃料乙醇后来的成功。”

　　而获得企业信任的背后，则是马晓建教授的辛勤付出。在燃料乙醇生产的过程中，马晓建教授对气体干燥的工艺进行了改善。但是在实验室操作成功后推广到生产线上，却依然出现不少问题，一时间引起很多非议。马晓建就亲自到生产第一线，和操作设备的技术工人座谈，让他们提问题，自己则用心记录。回去后，他就把工人们提出的具体问题在理论层面进行反复思考和试验，并和工程技术人员进行商讨，不断改进技术和工艺，终于解决了相关问题。天冠集团的气体干燥技术也在国内同类行业中占据领先位置。

　　马晓建说，一个创意在实验室中试验成功，只能算是完成了20%，而要想在企业的生产实践中成功推广，还有很长的路要走。

　　“高校和企业协同开展科研，天冠集团是一个典型的案例。”王福祥表示，在合作中，高校教师可以发挥自己的科研理论功底和创新思维，企业则可以提供实验装置、人才配备、资金支持等。两者的努力对于企业的成功和发展缺一不可。

　　马晓建教授不但负责整套生产工艺技术的研发和创新，同时还发挥长期从事化工设备设计的专长，负责其中一些非标设备的设计工作。在燃料乙醇生产的过程中，马晓建教授的科研团队承担了两项河南省重大科技攻关项目“车用燃料乙醇生产的关键技术及开发应用研究”和“小麦综合利用生产燃料乙醇”。其中“车用燃料乙醇生产的关键技术及开发应用研究”2005年获河南省科技进步二等奖。作为总技术负责人，马晓建教授在燃料乙醇生产过程中，还对传统生产工艺进行了全面技术升级改造，共有节能节水糖化技术、非等温同步糖化发酵耦合分离技术等6项新技术应用在其中，获得专利4项，其中2项为国家发明专利、2项为国家实用新型专利。这些技术均已在年产30万吨燃料乙醇生产厂中应用，使生产效率提高26%、投资下降32%、节能40%，每年可为企业增收节支上亿元。

　　伴随粮食深加工的迅速发展，陈化粮已消耗殆尽，粮食供应开始趋紧，国家紧急叫停了一些以玉米为原料的项目，大力发展以木薯、甜高粱和秸秆等非粮食作物为原料的乙醇加工项目。而传统的淀粉质原料生产燃料乙醇工艺由于存在能量收益率小于1（能量收益率＝产出能量／投入能量）的问题而受到众多人的批评，从而影响了燃料乙醇的推广使用。为了改变这种局面，马晓建教授再次通过技术研发，对传统的燃料乙醇生产流程进行改进，实现了能量的自给，使能量收益率达到1.3，一举改变了能量收益率小于1的状况。该技术在国内尚属首次应用，也为企业未来的科学发展奠定了坚实基础。

　　目前，天冠集团在镇平的万吨级纤维乙醇项目也已可作为标准化模块进行异地复制，并将首先在河南省进行推广。马晓建教授表示，将继续深入开展科研、优化工艺、降低成本。

　　郑州大学对马晓建教授的科研工作也十分支持，专门成立了郑州大学生化中心，配备了专门的实验室，并给予了宽松的科研政策。郑州大学科研处负责同志表示，学校在科研工作中不断加大校企合作力度，以企业为中心，积极为学校科研团队搭建平台，营造良好工作环境，促进科技成果产业化。

　　中国科学院院士、郑州大学校长申长雨表示：“我们将积极推进校校、校所、校企（行业）、校市和国际深度合作，开展协同创新，把创新资源整合起来，探索建立若干个相对独立、集人才培养和解决重大问题于一体的协同创新平台，把开展协同创新作为学校上水平、上台阶的一个新的突破口，使我们的科技创新能力有一个大的提升，为地方经济社会发展、为建设创新型国家作出积极贡献。”（通讯员 刘超 张威）

　　《中国教育报》2012年4月9日第6版