文 献 综 述

1 前言

面对国际能源安全和环境恶化的双重压力，发展生物质能源已成为许多国家提高能源安全、减排温室气体、应对气候变化的有效途径^[1-4]。生物质能源作为一种可再生的新型能源，在全球化石资源枯竭的形势下，迅速成为新的热点，受到全球工业生物技术科研工作者的高度重视和关注，已成为世界各国的战略研究重点^[1,3-5] 。生物质能源的开发，是指利用包括工农业废弃物、植物基淀粉和木质纤维素材料及其预处理产物在内的有机物质为原料，通过工业加工转化，进行生物基能源（如沼气、生物柴油、燃料乙醇、生物丁醇等）生产的一种新兴产业^[6]。

从现有的能源资源分配情况来看，能源需求和消费的增长重心也因为新兴经济体和一批发展中国家的崛起而有所改变。目前，发展中国家的能源消费已经从20世纪70年代的30%增长到近50%，而根据国际能源机构（IEA）预测，今后世界能源消费增量中的70%～80%将来自发展中国家。中国作为一个发展中国家中的大国，经济总量的高速增长是以能源发展为基础的，可以预见的是，能源的总消费仍将在今后的很长一段时间保持高速增长。美国能源情报署（EIA）曾根据中美能源消费的发展趋势预测，2030年中国的能源消费量占全球的比率将上升至23%，美国则将下降至17%^[7]。然而，我们也应该看到中国现阶段的能源消费结构极不合理，作为全球最大的煤炭消费国，能源结构中煤炭为70.23%，石油为18.76%。传统化石能源的高碳排放会造成一系列无法避免的环境污染和温室效应问题^[8]。此外，过高的能源进口依存度也威胁着国家的能源安全和经济安全。在中国首度成为石油净进口国的1993年，石油的进口依存度只有6%，到2009年已经突破50%的警戒线^[9]。

发展可再生能源是全球可持续能源发展的趋势，也是中国未来能源发展的必由之路。2006年1月，《可再生能源法》的实施正式确立了一系列关于发展可再生能源的制度和措施。同年，国家发展改革委员会也提出#8220;生物燃料产业发展三步走计划#8221;：#8220;十一五#8221;实现技术产业化；#8220;十二五#8221;实现产业规模化；2015年以后实现大发展，2020年替代石油1000万吨。生物丁醇作为一种新型生物燃料，随着丙酮丁醇发酵产业上游和下游工程技术地完善，必将以其特有的优势在生物燃料市场中发挥重要作用。

2 丁醇的概述

2.1 丁醇的理化性质

丁醇（正丁醇和1-丁醇）是一个四碳伯醇，分子式C₄H₉OH，摩尔分子量74.12。丁醇是一种具有独特气味的无色液体，其蒸气对粘膜有刺激性影响，在高浓度下有麻醉作用。丁醇完全溶解于有机溶剂，部分溶解于水。丁醇的重要特征见表1-1：

表1-1 丁醇的物理化学特征。

Table 1-1 The physicochemical properties of butanol