薛英攀

摘要：隨著國際生物科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，由于生物能源具有可再生能源特性和物質(zhì)生產(chǎn)特性，而被廣泛應(yīng)用于緩解能源危機(jī)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境問題中，備受生物科研界的重視與關(guān)注。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)能源；生物質(zhì)能

一、生物質(zhì)能源定義

生物質(zhì)是指利用大氣、水、土地等通過光合作用而產(chǎn)生的各種有機(jī)體，即一切有生命的可以生長的有機(jī)物質(zhì)通稱為生物質(zhì)。它包括植物、動物和微生物。生物質(zhì)能（biomass energy），就是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式，即以生物質(zhì)為載體的能量。依據(jù)來源的不同，分為林業(yè)資源、農(nóng)業(yè)資源、生活污水和工業(yè)有機(jī)廢水、城市固體廢物和畜禽糞便等五大類。

二、生物質(zhì)能源的特點(diǎn)

（1）可再生性——生物質(zhì)能源是從太陽能轉(zhuǎn)化而來，儲存在生物質(zhì)內(nèi)部，地球每年經(jīng)光合作用產(chǎn)生的物質(zhì)有1730億噸，其中蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于全世界能源消耗總量的10-20倍，其取之不盡、用之不竭，可實(shí)現(xiàn)能源的永續(xù)利用。與風(fēng)能、太陽能等同屬可再生能源。

（2）清潔、低碳——生物質(zhì)能源屬于清潔能源，其生物質(zhì)的硫、氮有害物質(zhì)含量低，燃燒過程中生成的SOX、NOX較少；由于它在生長時需要的二氧化碳相當(dāng)于它排放的二氧化碳的量，因而對大氣的二氧化碳凈排放量近似于零。能夠有效減少二氧化碳的凈排放量，降低溫室效應(yīng)。

（3）分布廣泛的可替代能源——目前我國生物質(zhì)資源可轉(zhuǎn)換為能源的潛力約5 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，今后隨著擴(kuò)大造林面積的和經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，我國生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)換為能源的潛力可達(dá)10 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。在傳統(tǒng)能源日漸枯竭的情況下，生物質(zhì)能源是理想的替代能源，被譽(yù)為繼煤炭、石油、天然氣之外的“第四大”能源。

三、我國目前生物質(zhì)能源經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀

目前以生物質(zhì)能源開發(fā)帶動的經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要存在如下幾點(diǎn)問題

（1）認(rèn)識不夠；

（2）國家扶持政策單一；

（3）規(guī)劃布局合理能性差；

（4）創(chuàng)新不足，發(fā)展粗放單一。

四、克服生物質(zhì)能源經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀實(shí)現(xiàn)循環(huán)、低碳經(jīng)濟(jì)

（1）加強(qiáng)生物質(zhì)能源經(jīng)濟(jì)認(rèn)知

我國未來生物資源潛能巨大，而石油、天然氣資源將在2050年前被罄盡的看法已被公認(rèn)。煤的資源也只能再滿足100～200年的需求，但其低碳排放的清潔利用技術(shù)還需花力氣開發(fā)。但我國能源界卻有這樣的觀點(diǎn)——生物質(zhì)能源成不了“大氣候”，理由之一是生物質(zhì)原料來源有限、分散，且規(guī)?；a(chǎn)存在技術(shù)和成本約束。究其主要原因是相對于煤炭、石油、天然氣這些傳統(tǒng)能源，中國生物質(zhì)能源和生物化產(chǎn)業(yè)起步較晚，規(guī)模較小，總體發(fā)展水平還很低。這些對生物質(zhì)的誤解已影響了決策部門，極大阻礙了生物質(zhì)能源經(jīng)濟(jì)發(fā)展。而與此同時，全球致力于生物質(zhì)能源的產(chǎn)業(yè)并未停止發(fā)展的步伐。2012年2月歐盟委員會通過了歐洲生物經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略，2012年4月美國發(fā)布了《國家生物經(jīng)濟(jì)藍(lán)圖》，2013年7月，德國發(fā)布了生物經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略，這些國家分別就推動生物經(jīng)濟(jì)，擺脫對化石能源的依賴等方面制定了新的戰(zhàn)略、布局，力圖在末來生物經(jīng)濟(jì)競爭中占有有利地位。聯(lián)合國能源署也預(yù)計到2050年，生物質(zhì)能源將占全球人類總能源消耗的50%以上。生物質(zhì)能源將是未來能源的主戰(zhàn)場。打好生物質(zhì)能源經(jīng)濟(jì)這場硬杖，首先要從上層統(tǒng)一思想。從戰(zhàn)略、策略、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保、法律及制度等方面，加強(qiáng)解決配套政策問題，提高對生物質(zhì)能源經(jīng)濟(jì)重要性的認(rèn)識。

（2）國家扶持政策多元化

過去國家對生物質(zhì)能多采取補(bǔ)貼手段。但補(bǔ)貼門檻高，手續(xù)繁瑣、先墊后補(bǔ)方式給企業(yè)帶來困擾。國家應(yīng)學(xué)習(xí)國外成功經(jīng)驗，加大扶持的力度和廣度，從稅收優(yōu)惠、融資擔(dān)保、技改貼息、租金補(bǔ)貼、技術(shù)研發(fā)等多方面入手。例如瑞典征收二氧化碳排放稅和能源稅，但對于可再生燃料，免征二氧化碳稅，只征收能源稅，如果企業(yè)投資建設(shè)相關(guān)新項目，可申請國家或者歐盟的補(bǔ)助金。美國能源獨(dú)立與安全法案中要求化石燃料供應(yīng)商每年達(dá)到一比例的生物燃料混配。

（3）項目建設(shè)初期合理布局

中國原料種植地域分散，種植數(shù)量有限，收集及運(yùn)輸成本等問題，離支撐生物質(zhì)能和生物化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還有很大差距，例如①生物發(fā)電方面：根據(jù)國家能源局規(guī)劃，我國生物質(zhì)發(fā)電到2015年將達(dá)到1300萬千瓦，2020年生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)3000萬千瓦的發(fā)展目標(biāo)。而另一方面生物質(zhì)發(fā)電卻是一個依賴政府補(bǔ)貼產(chǎn)業(yè)，2010年7月，國家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于完善農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電價格政策的通知》，明確生物質(zhì)發(fā)電統(tǒng)一執(zhí)行標(biāo)桿上網(wǎng)電價為0.75元/千瓦時，而政府對企業(yè)的補(bǔ)貼則是0.3元/千瓦時。即便在如此高的補(bǔ)貼下，生物質(zhì)能龍頭凱迪電力，其2010年的相關(guān)營收也只有9000余萬，不到其總營收的3%。②生物燃料方面：國際上比較成熟、且技術(shù)難度較小燃料乙醇是以糧食為原料工藝路線。巴西以甘蔗為原料，美國以玉米為原料，而中國人口眾多用大量糧食做燃料乙醇不可行，這些都說明，生物質(zhì)能源發(fā)展整體要求生物質(zhì)集中、數(shù)量足夠豐富、具備一定的規(guī)模與其原料分散、不足、季節(jié)性、運(yùn)行成本居高不下相矛盾。所以在哪些生物質(zhì)原料比較豐富且集中地區(qū)有序、規(guī)模的發(fā)展哪些生物質(zhì)能源需要國家、省、市各部分規(guī)劃統(tǒng)籌。

（4）多樣化、多途徑發(fā)展生物質(zhì)能源經(jīng)濟(jì)

目前，我國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展有的已具備一定規(guī)模，有的已經(jīng)濟(jì)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，也積累了一些豐富的經(jīng)驗，如戶用沼氣技術(shù)。但筆者認(rèn)為我國生物質(zhì)能源化發(fā)展多為直接燃燒途徑，在熱化學(xué)轉(zhuǎn)換和生物化學(xué)轉(zhuǎn)換方面較少，未來應(yīng)多樣化、多途徑發(fā)展。如以下幾個產(chǎn)業(yè)：

①微藻制油產(chǎn)業(yè)：微藻是簡單的單細(xì)胞植物，這種原料屬于低等植物。光轉(zhuǎn)化油脂的轉(zhuǎn)化效率能夠達(dá)到12%。傳統(tǒng)生物柴油所需原料均為油料高等植物，其光轉(zhuǎn)化油脂的轉(zhuǎn)化效率最高僅1%，且由于油料植物的油脂面積產(chǎn)率不高，發(fā)展生物柴油必然要占用大量耕地，影響糧食生產(chǎn)。而微藻種類繁多、分布廣、繁殖快，可直接利用陽光、二氧化碳及氮磷等簡單營養(yǎng)物質(zhì)快速生長，并在胞內(nèi)合成大量油脂，為生物柴油生產(chǎn)提供新的油脂資源，有資料顯示，同樣一畝地，種植大豆和微藻，產(chǎn)油率的差距是50-100倍。”可見高品質(zhì)的微藻油、高蛋白的微藻渣能擔(dān)綱固碳減排的角色。其實(shí)現(xiàn)商業(yè)化放大在經(jīng)濟(jì)上是可行的。

②生物塑料產(chǎn)業(yè)：生物塑料的研制都是從純植物中獲取，植物中含有大量淀粉和蛋白質(zhì)，這也是生物塑料中丙烯酸、聚乳酸的主要來源，在植物中提取的丙烯酸、聚乳酸等再經(jīng)過各種工藝生產(chǎn)制成生物可降解塑料材料，這在很大程度上避免了傳統(tǒng)塑料在自然條件下不會降解，燃燒又會釋放出有害氣體等對環(huán)境的污染和破壞。

③有機(jī)廢物肥料產(chǎn)業(yè)：北京嘉博文生物科技有限公司聯(lián)手中國環(huán)境科學(xué)研究院、清華大學(xué)共同完成，有機(jī)廢物生物強(qiáng)化腐殖化及腐植酸高效提取循環(huán)利用技術(shù)，解決傳統(tǒng)堆肥效率低、產(chǎn)品質(zhì)量差、過程二次污染難控三大技術(shù)難題。目前已在國家餐廚廢棄物資源化利用試點(diǎn)城市中建設(shè)了14個規(guī)模化處理廠。

④生物丁醇燃料產(chǎn)業(yè)：生物丁醇作為生物燃料時其蒸汽壓力低，與汽油混合時對雜質(zhì)水的寬容度大，而且腐蝕性較小。在燃料性能和經(jīng)濟(jì)性方面有明顯優(yōu)勢，能以更高比例與汽油混合，而無需對車輛進(jìn)行改造，單位體積儲存的能量也更高，目前日本開發(fā)出利用廢棄柑橘、蘋果、甜菜、甘薯、稻草、廢紙以及木材生產(chǎn)紙漿后的廢棄物，都可以用來生產(chǎn)生物丁醇。

以上幾個生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)，各有其優(yōu)勢，但也存在技術(shù)、規(guī)模、成本、產(chǎn)業(yè)化等問題亟待解決。過去化石能源產(chǎn)業(yè)花了上百年的時間構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施，并消耗了巨額的投資?？梢娍稍偕茉吹陌l(fā)展同樣也需要時間和金錢。這就需要國家和企業(yè)對生物能源的發(fā)展要有耐心，在整合資源、加強(qiáng)學(xué)科建設(shè)、加快成果轉(zhuǎn)化、培養(yǎng)創(chuàng)新人才、建設(shè)技術(shù)平臺和產(chǎn)業(yè)化基地等方面有所作為。

生物質(zhì)能源作為一種可再生資源正日益受到世界各國的青睞和重視，以生物質(zhì)能源開發(fā)帶動可循環(huán)、低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對于緩解能源危機(jī)，減輕溫室效應(yīng)、污染零排放方面有不可取代的意義。（作者單位：遼寧省石油化工規(guī)劃設(shè)計院有限公司）