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提起生物乙醇燃料，许多人脑海中可能会立刻浮现出在乙醇汽油中常用的粮食乙醇。但随着“人车争粮”现象的加剧，粮食乙醇的生产潜力十分有限。与此同时，以秸秆等木质纤维素材料生产乙醇的传统方法由于成本过高，还难以大规模推广。因而，尽快工业化生产出一种既低碳环保又经济实惠的纤维素乙醇燃料，已成为迫切任务和美好梦想。
如今，这一梦想已经变为现实。经济导报记者从山东大学生命科学学院获悉，由该院院长、微生物技术国家重点实验室主任、中国微生物学会副理事长曲音波教授领衔完成的“玉米芯废渣制备纤维素乙醇技术与应用”项目不但突破了诸多技术瓶颈，而且率先在国际上建成了用玉米芯年产3000吨纤维素乙醇的中试生产装置和万吨级的生产示范装置，使生产成本接近了粮食乙醇生产水平。
“生物炼制”破解高成本难题
在曲音波看来，目前国内外多数研究单位和企业都只试图以秸秆等原料单纯生产燃料乙醇一种产品，使得原料、预处理所占的成本在总成本中的比例过高，而原料中的各种成分未能被充分利用，最终价值也没有最大化，这是纤维素乙醇工艺尚未能产业化的主要原因之一。在中试研究中，每吨纤维素乙醇的秸秆消耗都在6吨以上，生产成本大多在8000元/吨以上，明显高于当前粮食乙醇的成本。因此，亟须引入新的研究思路和技术，而“生物炼制”概念的引进和实践则是解决上述矛盾的根本途径之一。他认为，木质纤维素类生物质可以通过精炼的方式转化成食品、饲料、化学品、材料和燃料等多种产品，实现原料充分利用、产品价值最大化和土地利用效率最大化。
为此，曲音波等人提出了利用玉米芯木糖加工废渣生产纤维素酶和燃料乙醇的新技术路线。新工艺利用木糖醇、低聚木糖等高附加值产品的生产过程，成功地将玉米芯中纤维素、半纤维素、木素相互束缚的坚固结构变得松散，既可将原料和预处理成本转移到高附加值产品的生产成本中去，又在保障预处理效果的前提下，为下一步的酶解工艺提供了易酶解的原料，提高了纤维素乙醇生产的经济性。
同时，通过在预处理阶段将玉米芯的半纤维素部分转化为低聚木糖、木糖醇等高附加值产品，也避开了生物质资源中的半纤维素部分转化乙醇效率低的难题。剩余的纤维素木糖渣不但可以生产乙醇等较高值的化工产品，其残渣还可以制成木素产品，发酵废液甚至可以进行沼气发电，从而形成了产品多元化的合理产业结构。不仅如此，以木糖渣作为主要培养基成分就地生产出的粗纤维素酶发酵液，避开了酶制剂加工、运输的较大成本增加，大幅度降低了纤维素乙醇生产的用酶成本，可谓“吃干榨尽”。
另外值得一提的是，在新工艺中，曲音波等人通过采用基因组重组、pH 分段控制等新技术，克服了由于木糖渣作为新工业原料而带来的培养基营养成分欠缺、产品乙醇浓度低等一系列技术难题，集成发明了成套生产工艺技术。
引领产业化新潮流
在这些技术发明的基础上，山东龙力公司率先在国际上建成了用玉米芯年产3000吨纤维素乙醇的中试生产装置和万吨级的生产示范装置，并实现了新工艺在较大规模上的试生产。最近，山东龙力公司5万吨/年纤维燃料乙醇项目成功地获得了国家发展改革委核准，成为国内首家获得国家正式批准的纤维素乙醇生产厂。
据了解，木质纤维素生物炼制新技术一经提出，就迅速扩展开来。济南圣泉集团开发出的新能源、新材料一体化（糠醛-乙醇- 木素发电联产）工艺已完成工业规模装置的建设，即将进入生产调试阶段。中科院工程研究所等科研单位与吉林省松原市吉安生化丁醇有限公司等企业合作完成了“秸秆半纤维素发酵丁醇及其综合利用技术与示范”项目，开发出的用玉米秸秆生物炼制联产丁醇- 纤维素衍生物- 多元醇技术也已进入产业化发展阶段。
曲音波表示，他的最终目标是希望能够实现生物质原料（淀粉、糖类、纤维素、木素等）的全部利用，产品（燃料、大宗化学品和精细化学品、药品、饲料、塑料等）的多元化，形成生物质炼制巨型行业，部分替代不可再生的一次性矿产资源，为以碳水化合物为基础的循环经济社会可持续发展作出较大的贡献。