糖醇能源化工产业
以可发酵糖为基础原料，发酵生产能源产品如乙醇、丁醇等替代汽油、煤油、柴油，或生产化工产品如乙酸、乳酸、柠檬酸、乙烯、化纤、橡胶等替代石油化工产品。这个从植物种植、可发酵糖（工业糖浆）获得，到生产使用这类能源化工产品的产业称为糖醇能源化工产业。提出糖醇能源化工产业，以期全部或部分替代石油能源化工产业。
玉米秸秆、高粱秸秆、甘蔗等植物中含有大量的果糖、葡萄糖、蔗糖等可发酵糖，把这些糖从植物中提取并制成糖浆储存起来。这些糖浆主要用工业发酵，因此称其为工业糖浆，以区别食用糖浆和制糖工业的废糖蜜；为便于生产使用上的计量方便，我们又把含可发酵糖50%的工业糖浆称之为标准工业糖浆，简称标浆。标浆获得的过程如同石油的勘探、钻井、开采和原油脱水、脱气、去泥沙制成标准原油一样。
工业糖浆可长期储存，远距离运输。有了大量恒量、长期稳定的标浆，就可以像现有石油能源化工一样大量生产糖醇能源化工产品，满足社会对内燃机用液体能源和有机化工产品的需求。
糖醇能源化工相对于石油能源化工来说，一是可再生的，二是清洁零碳排放。但是石油能源化工对现代社会太重要了，人类须臾不能离开，一旦离开人类便不会过日子了！全球2015年使用石油43亿吨，比消耗的粮食（26亿吨）还要多，我们能否生产如此海量的工业糖浆呢？！不光是数量要能代替石油，而且在化工品种上、应用领域上也要能完全替代！
一、工业糖浆（标浆）可生产量预测
单糖（果糖，葡萄糖）、双糖（蔗糖，麦芽糖）等可发酵糖在地球上广泛存在，所有的植物都是通过光合作用将水和空气中的二氧化碳合成为单糖，然后再合成为双糖（蔗糖）、淀粉（粮食）、油脂（大豆、芝麻）、纤维素（棉、麻）、木质素（树木）等。单糖存在于所有植物的全生命周期中，草木植物一岁一枯荣，从种子发芽到生命结束的周期中，单糖既是植物自养的唯一物质，也是植物成长中合成根、茎、叶、花、果的重要物质。玉米、高粱、甘蔗等农作物在结束生命周期之时，植物茎秆中还合有大量的单糖物质。甘蔗等茎生植物的单糖是为了来年发芽以延续生命周期，玉米、高粱等种子植物植株中的单糖则随植株死亡，随时间逐渐分解成二氧化碳重回大气之中。玉米高粱植株高大，单位面积生物学产量高，经我公司十几年的资源调查，实验分析，在其果实（粮食）成熟收获时，植株中含这些可发酵糖大约在鲜植株总重量的10%左右。以玉米秸秆为例，玉米成熟收获时，若玉米产量在600公斤／亩时，玉米秸秆产量约2000公斤（2吨），即这2吨玉米鲜秸秆中含有果糖、葡萄糖、麦芽糖等可发酵糖在200公斤／亩，合含可发酵50%的标浆400公斤／亩。但是我们不可能将这些可发酵糖全部提尽，我们目前的工业水平大约只能榨汁60%，汁液含糖10%，做成标浆240公斤／亩（2000×60%×10%÷50%＝240），提净率约60%（240÷400＝60%），若提净率达到80%，则可生产标浆320公斤／亩（400×80%＝320）。
若平均每亩玉米秸秆生产300公斤(0.3吨)标浆，我国5.5亿亩（2015年）玉米秸秆可生产1.65亿吨标浆（5.5×0.3＝1.65）。另外我国现有生物质中还有0.5亿亩高粱秸秆、4亿亩秸秆、0.7亿亩红薯叶藤，还有大量的歪瓜劣枣、林间落果、蔬菜剩余物、甘蔗叶梢、甜菜茎叶等，这些生物质在其青鲜时（而非干燥后）都可以直接提取可发酵糖生产工业糖浆，我把这些生物质统称为“糖源”。
更重要的是我国还有10亿亩以上的可治理沙漠沙地盐碱地及退化草场，这些土地资源经改造后都可以种植高产高糖的甜高粱生产工业糖浆。我在专著《工业糖浆及糖醇能源化工概述》中预测，我国工业糖浆（标浆）的年产量可达12亿吨。全球其他国家不像我国的国情一样人多地少，非洲、澳洲、南北美洲及西亚中亚都是人少地多，我预测到2040年全球可年产标浆200亿吨。
二、糖醇能源化工产品品种及应用领域
石油能源化工的产生和发展，带动人类进入了前所未有的繁荣发展时期，石油能源化工深入到人类生产生活的方方面面，其重要性甚至比粮食还要大，比原子弹的威力还强大！正因为如此，对石油能源化工的研究探索也详尽深入，在石油能源化工的基础上发展出一门叫《有机化学》的专科。《有机化学》研究出世界上各种有机物质的区别、联系和相互变化的规律性。
石油在《有机化学》中称之为烃类化合物，是取石油中两个基本化学元素碳（tan）的声母和氢（qing）的韵母组成的一个新字烃（ting），因此石油也成为碳氢化合物。糖是《有机化学》中的碳（tan）、氢（qing）、氧（yang）化合物，取碳的声母（t）和氧的韵母（ang）叫糖（tang）。
自从人类发现了石油的能源化工的用途后，其研究、应用的热性一直不减。石油的能源用途汽油、煤油、柴油使人类跨越距离障碍的时间变短了，人类的活动范围变大了，活动强度更强了；石油农业使粮食大幅增产，人类不再遭受饥饿之苦；石油化纤使人类不再唯依赖棉、麻、皮，免遭天气寒冷之胁迫；石油塑料器具制品比金属易得比陶器耐用；石油橡胶取代天然橡胶等。另有医药、化妆品、香精香料、抗菌杀虫、洗澡用品等等用途。石油能源化工产品有几十万种之多，并且现在仍在持续发展中！以是观之，借用佛语可谓“功德无量”！
石油能源化工产品品种繁多，应用领域广泛，有人说石油化工工程师比其他类所有的工程师还要多。但是石油的根本弱点在于其不可再生性，人类刚使用百年便消耗过半；石油的另一个缺点是其污染性，不管怎么说，石油能源化工都是将地底下的碳元素变成二氧化碳排放到大气中。因此，石油是不可持续的，人类一定要找到其替代品。糖类化合物与石油的化学组成类似，因此糖类化合物是替代石油的首先目标。
从大类别来论，石油有能源用途和化工用途，那么糖醇能源化工生产的产品品种和应用领域上是否可以全部替代石油的这两大用途呢？答曰：可以全部替代，甚至可以开发出更多品种和更广泛的应用领域！
1、糖醇能源
①、乙醇燃料：乙醇的化学性质与汽油类似。2015年，美国用玉米生产了4400万吨乙醇燃料，巴西用甘蔗生产了1800万吨，我国用部分多余的粮食和木薯生产了230万吨，加上欧盟及其他国家，全世界共生产7000多万吨。应该说乙醇内燃机燃料是已经规模化生产了的，只是因为原料问题而不能继续大规模扩产。现在我们提出了工业糖浆和糖醇能源化工的概念，在理论上工业糖浆的产量比石油还要多，就可以大规模产业化地生产乙醇燃料。
工业糖浆生产乙醇燃料的化学方程式如下：
可发酵糖生产乙醇的转化率51%，标浆含可发酵糖50%，考虑到发酵过程的糖损失和乙醇蒸馏过程中的乙醇逃逸率，约4.4吨标浆可生产1吨燃料乙醇（4.4×50%×51%=1.1≈1）。
我国2015年消费1.2吨汽油，石油原油产成品油率约在60%，1.2亿汽油约需2亿吨原油（1.2÷60%=2）。若全部换成乙醇，需要约5.3吨标浆（1.2×4.4≈5.3）生产。
乙醇替代汽油还有几个优点，一是石油炼化汽油需要高温高压，脱硫除烯等，设备复杂，能耗物耗高，而标浆发酵生产乙醇在常温常压下即可，也无需排杂除害，因此设备简单，生产安全。二是乙醇燃料的化学成分单纯，在内燃机爆燃也容易调整燃点，燃烧充分，其尾气排放不会有硫化物（SOx）、不会有碳黑碳粒等积碳。
②、丁醇燃料：丁醇的燃烧性质与柴油煤油类似。我国华北制药公司和南阳天冠集团都有成熟的生产流水线。丁醇燃料发动机（内燃机）也已经研发成熟，天冠集团接送职工上下班的厂车就是使用的丁醇燃料发动机。
工业糖浆生产丁醇燃料的总方程式如下：
可发酵糖生产丁醇的转化率为41%。标浆含可发酵糖50%，考虑发酵时糖损失及蒸馏时的逃逸率，约5.5吨标浆可生产1吨燃料丁醇（5.5×50%×41%≈1）。我国2015年消费柴油煤油约2亿吨，约需3.4亿吨原油炼制（2÷6%≈3.4）。若全部换成丁醇，需要约11亿吨标浆（2×5.5=11）。
③糖电池或乙醇电池：以乙醇或直接以糖为原料，利用原电池的工作原理，使乙醇或糖通过空气电化学缓慢氧化产生电流为蓄电池充电，再用蓄电瓶驱动电动机工作。在糖源（标浆）充足的社会条件下，也许有一天，汽（油）车将变为糖车或醇车。
2、糖醇化工
石油化工按大类分有两种，一是生产用量多或基础性强的化工，如乙烯、塑料、橡胶、化纤、人造革等；二是要求精纯精准的精细化工，如化妆品、医药、洗涤用品、杀虫剂等。石油实现化工的基本方法是在高温高压条件，使其烷烃分子裂解，裂变成烯类、苯类化合物，再进行合成、聚合等。石油裂解，反应条件苛刻（750-850℃），裂解物成分复杂，需要深冷（零下几十至一百多度）才能将其分择出来…
有了这些烯类、苯类物质，才能合成树脂、橡胶、化纤、人造革等，才能进行精细化工。
①糖醇化工之大化工
乙烯产量消费量是衡量一个国家现代化水平的重要基础数据，我国由于石油不足，生产量只有0.2亿吨／年，消费量0.3亿吨／年。为了弥补缺口，我国还进行了大量的煤（或甲醇）制烯烃的工作（如宁东煤化工），耗资巨大，价格高昂！
以糖为原料生产烯烃就简单成熟的多了，例如糖制乙烯，先由糖发酵生产乙醇，乙醇分子内部脱水。总反应式如下：
我国年使用约0.3亿吨乙烯，约需1亿吨标浆（1×31%≈0.3），生产设备简单，反应条件温和，无环境污染排放物。
②糖醇化工之精细化工
精细化工的原料都是来自于大化工，有了糖→醇→烯技术路径，就有了大化工的所有原料。不仅如此，实际上有许多精细化工的原料可以接直接由糖而得，比如乙酸就可以直接由乙醇氧化而得，产品质量更纯，价格更便宜。有了大化工的各种原料，其他精细化工都可以像石油精细化工的路径获得。
三、糖醇能源化工全面替代石油能源化工的大型计算机高仿真模拟
1、我国2015年消耗石油5.6亿吨，生产了3亿吨能源（汽、煤、柴油）和0.2亿吨乙烯产品，估计到2030年前后我国石油消费顶峰时，石油消耗量达7亿吨，按照当量等量替代。需要约25亿吨标准工业糖浆。我国标浆达峰时可年产约12亿吨，还需要进口13亿吨。
2、糖醇能源化工在产品生产流通、系统管理等方面与石油能源化工类似，可以在不做大的改造情况后继续使用已有的石化系统。
3、最大的问题还是能否生产足够替代石油原油的工业糖浆。经过多年研究，我提出了工业糖浆糖源的三大工程：
①、《玉米秸秆收储运工程》。该工程主要内容是在玉米成熟收获时，将玉米鲜秸秆（而不是干燥后秸秆）收起榨汁、制工业糖浆，每亩产0.3吨标浆，我国有玉米5.5亿亩，美国有6亿亩，全球有28亿亩。与此类似的还有《水稻秸秆收储运工程》。
②、《甜高粱工程》。该工程主要是说整治沙漠沙地，恢复生态，种植高产高糖的甜高梁，每亩可生产1吨标浆，我国有这样的边际土地10多亿亩，全世界有250多亿亩。
③、《碎片化糖源收储运工程》。该工程主要是说把其他农作物制余物、瓜果蔬菜剩余物等碎片化糖源收集起来利用。这类糖源在时间上时有时无，在数量上时多时少，在地域上稀密不定，我们把这种情况称之为“碎片化糖源”。——农业将再没有废弃物！
4、糖醇能源化工对我国粮食（食物）安全的影响，对全世界粮食（食物）的影响。
5、糖醇能源化工对我国和全球环境安全的影响。
6、糖醇能源化工对我国及全球经济、军事、政治等影响如何？
……
上述的各种疑问还有许多，需要预先考虑。因此，我设想邀请农业专家、石油能源化工专家、大型计算机仿真模拟专家、经济专家、政府官员等，对糖醇能源化工全面替代石油能源化工进行全面的计算机模拟，既是提出问题、解决问题的过程，也是征询意见、完善方案、利益平衡、达成共识的过程。
四、糖醇能源化工的优势及政策建议
我苦心研究近二十年，诞生了这个“糖醇能源化工”概念，“人家的庄稼好，自己的孩子好”，对自己这个“孩子”难免偏爱。当然这些理念也是我研究的动力：
1、糖醇能源化工是人类的终极能源化工之一，达到了能源安全、粮食安全、环境安全的高度统一！道德经（17）有言“太上，不知有之，……功成事遂，百姓皆谓我自然。”，石油能源化工引导人类进入生产力爆发时代，但是人类不能永远躺在这个“摇篮”里不长大——石油更像上帝为婴孩期人类准备的“奶水”，有且仅有，不是无限的。石油开辟了市场、积累了技术，人类要利用这些智慧进入一个新阶段——待那一天，百姓皆曰：“人类怎么会永远开采石油？！本来就应该发掘植物中的糖类物质来生产能源化工呀！”
2、再无汽车尾气污染，没有飞机的过境碳排放，全世界没有了石油产业的每年百亿吨的二氧化碳排放！石油产业的从业人员、技术设备等全转入糖醇能源化工产业。
3、石油号称为现代工业的血液，糖醇替代石油，等于为工业换血了！这将是一场深刻的社会革命，对世界的政治、经济、军事的影响将是深远的！至于达到何种程度，我不敢妄言。但是该事件可以使我国站在产业技术制高点、道德舆论制高点！
基于以上认识，我斗胆向中央高层建言：
1、把糖醇能源化工产业定位于国家优先重点发展的战略产业专攻。组织相关专家进行理论论证、方案优化，制定专项政策并进行国家级的《产业规划》。鼓励企业特别是中石油、中石化这样的大型央企进入该产业。
2、先易后难，先同后异。
糖源工程的三大工程《玉米秸秆收储运工程》、《甜高粱工程》、《碎片化糖源收储运工程》中，《玉米秸秆收储运工程》较为容易，不同的意见也较少。因为《玉米秸秆收储运工程》也是农业公共基础工程，更重要的是将玉米秸秆全面积全量化收集起来，就不会秸秆露天焚烧而导致空气雾霾了。在《玉米秸秆收储运工程》获得大量的工业糖浆以后，全社会就会对糖源工程有一个全新的认识，这时再开展《甜高粱工程》和《碎片化糖源收储运工程》，就容易取得共识，不会激化矛盾。
3、国内国际同时展开
我国的基本国情是人多地少，在大家对糖醇能源化工产业还没有清晰认识的时候，有人会指责《甜高梁工程》与民争粮、与粮争地、破坏生态等。一方面，我们要在国内做试点示范，比如在内蒙古的兴安盟、通辽市或吉林省白城市这些治理条件较好的沙化地盐碱地的地区开展试点，请社会各界参观考察以凝聚共识，共同发展。
另一方面本项目也要走出去。澳洲、南美洲、非洲等人少地多，他们也在创造条件吸引中国投资。比如澳大利亚的“北部大开发”计划，主要针对的是中国投资：那里地广人稀，只有农业项目才有可能大面积用地以繁荣起来，而农产品（食品）在全世界普遍过剩。工业糖浆是农产品而不是食品，其功用主要是替代石油生产能源化工产品，因此没有过剩之忧！在这些地方开展本项目，就不要再试点示范了，而是直接规模化的做项目——投资大，地方欢迎；抢得先机（土地资源），优先发展。
4、最后，诚挚地邀请各位专家、领导到现场参观、考察、指导！10月份玉米收获时，请各位专家领导到我公司的试点工厂，看看玉米鲜秸秆是不是有糖、有多少糖？看看工厂是如何把玉米秸秆田变成“石油田”的——当然，由于全国全球都还没有开展这项工作，我们的整个工艺还是比较艰难的！但是我们相信你们看后，会认同这个项目的，会帮助我们把该项目更好地运作起来的！
责任 石伟
