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生物質(zhì)能源如何破題——解讀未來幾年我國生物質(zhì)能源的發(fā)展

http://www.debgrams.com 2012-05-31 14:25 來源：《中國科學(xué)報》

日前，國家能源局正式印發(fā)《國家能源科技“十二五”規(guī)劃》。這是國家能源局成立后發(fā)布的第一部規(guī)劃，也是我國第一部能源科技規(guī)劃。《規(guī)劃》覆蓋了電力、水電、煤炭、生物質(zhì)能源等各個領(lǐng)域，明確了2011年至2015年能源科技的發(fā)展目標(biāo)及其實現(xiàn)路徑。記者就《規(guī)劃》中生物質(zhì)能的科技發(fā)展部分采訪了國內(nèi)該領(lǐng)域的知名專家、學(xué)者和企業(yè)家，以期能夠?qū)ξ磥韼啄晡覈镔|(zhì)能源的發(fā)展作更多的解讀。

現(xiàn)在世界各國都將各類植物纖維素作為豐富、廉價的生物質(zhì)能源原料來源

與風(fēng)能、太陽能等可再生能源相比，生物質(zhì)能源顯然要復(fù)雜得多。從一代到三代，從發(fā)電到燃料，原料來源、技術(shù)路線、產(chǎn)業(yè)化方向的多元化，使得生物質(zhì)能源的發(fā)展道路起起伏伏，曲曲折折。

日前，國家能源局正式出臺《國家能源科技“十二五”規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》），將生物質(zhì)能源列為新能源技術(shù)領(lǐng)域重要組成部分之一。《規(guī)劃》明確提出，“十二五”期間我國生物質(zhì)能源的首要目標(biāo)是“實現(xiàn)先進生物燃料技術(shù)產(chǎn)業(yè)化及高值化綜合利用”。從燃料乙醇、生物柴油等生物質(zhì)液體燃料到其他液體燃料，再到沼氣等生物燃氣，我國生物質(zhì)能源領(lǐng)域的發(fā)展呈現(xiàn)出百花齊放的態(tài)勢。

“十二五”期間生物質(zhì)能源將會重點布局哪些方向，其技術(shù)路線圖和目標(biāo)將如何規(guī)劃？帶著這些問題，記者采訪了參與《規(guī)劃》起草與撰寫的生物質(zhì)能源專家。

突破方向

“生物質(zhì)能源主要有兩個功用，一是可用來發(fā)電，二是可作為燃料。”中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所所長、國家“現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域”農(nóng)林生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化技術(shù)主題專家蔣劍春研究員開門見山地告訴《中國科學(xué)報》記者。他認(rèn)為，與其他可再生能源相比，生物質(zhì)能源有一個獨一無二的特點：它是唯一可實現(xiàn)碳循環(huán)，并能以氣、液、固三種燃料形態(tài)替代石油的可再生能源。

在蔣劍春看來，生物質(zhì)能源的利用要緊緊圍繞這一特點。

中國科學(xué)院廣州能源研究所副所長、國家“973”項目首席科學(xué)家馬隆龍研究員對此也十分認(rèn)同。他表示，《規(guī)劃》之所以將生物質(zhì)能源的發(fā)展目標(biāo)定位為“實現(xiàn)先進生物燃料技術(shù)產(chǎn)業(yè)化及高值化綜合利用”，正是基于生物質(zhì)是唯一可大規(guī)模利用的可再生能源和實物性有機碳資源提出的。

馬隆龍透露，我國“十二五”期間生物質(zhì)能源將主要圍繞四個方向展開，即生物燃氣、液體燃料、成型燃料和生物質(zhì)發(fā)電。

據(jù)記者了解，20世紀(jì)90年代，以燃料乙醇和生物柴油為代表的第一代生物質(zhì)能源得以發(fā)展。然而，以玉米和油脂為原料并不是發(fā)展生物液體燃料的正確模式。在這一背景下，開發(fā)第二代、第三代非糧生物燃料成為全球生物質(zhì)能源領(lǐng)域關(guān)注的重要課題。

馬隆龍告訴記者，截至目前，我國非糧燃料乙醇的研究已有一定基礎(chǔ)，相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的開發(fā)也已陸續(xù)開展，并形成了一些產(chǎn)業(yè)示范。但是，與國際先進水平相比，我國非糧燃料乙醇生產(chǎn)過程的能效還較低，一些影響乙醇生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)還沒有突破。“‘十二五’期間，很重要的一項工作就是通過核心技術(shù)的突破解決生物質(zhì)能源成本居高不下的問題。”

談及備受關(guān)注的以微藻為原料的第三代生物燃料，馬隆龍表示，目前該技術(shù)還處于前期基礎(chǔ)階段，預(yù)計“十三五”末期可能會實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的突破，并開始工業(yè)化示范。

原料瓶頸

生物質(zhì)能源要想規(guī)模化發(fā)展，穩(wěn)定、充足的原料供應(yīng)是必要前提。因此，《規(guī)劃》中提出生物質(zhì)能源的科技發(fā)展思路，是以木質(zhì)纖維素為原料生產(chǎn)乙醇、丁醇、生物汽油等液體燃料及適應(yīng)多種非糧原料的先進生物燃料產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，并實施二代燃料乙醇技術(shù)工程示范。

“原料供給是生物質(zhì)能源發(fā)展的瓶頸。”蔣劍春告訴記者，規(guī)模化生物質(zhì)能源的發(fā)展使生物質(zhì)資源的開拓成為必然，現(xiàn)在世界各國都將各類植物纖維素，如作物秸稈、木質(zhì)纖維素等作為豐富、廉價的原料來源。

馬隆龍告訴記者，在我國，生物質(zhì)能源原料利用目前主要側(cè)重于廢棄的生物質(zhì)資源，如農(nóng)作物秸稈、林業(yè)加工廢料、甘蔗渣及城市垃圾中所含的廢棄生物質(zhì)等。

“我國生物質(zhì)資源豐富、來源廣泛，我國每年產(chǎn)生的可開發(fā)利用的生物質(zhì)有8億噸（干重），相當(dāng)于4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。”馬隆龍說。

然而，目前我國以木質(zhì)纖維素為原料生產(chǎn)燃料乙醇、丁醇和生物汽油等液體燃料方面與國際上有一定差距。對此，蔣劍春認(rèn)為：“生物質(zhì)能源的利用表面上看是成本過高等經(jīng)濟問題，制約了行業(yè)的規(guī)模化生產(chǎn)。但是，實際上是對于技術(shù)的發(fā)展提出了更高的要求，迫切需要通過應(yīng)用基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)的研究，在基礎(chǔ)理論、過程和裝備等技術(shù)方面獲得新的突破，為生物質(zhì)資源的高效、高值的利用提供強有力的技術(shù)支撐。”

據(jù)記者了解，《規(guī)劃》明確指出，“十二五”期間，針對木質(zhì)纖維素原料預(yù)處理技術(shù)成本過高，以及多元化生物質(zhì)資源規(guī)模化培育與利用技術(shù)轉(zhuǎn)化率低等問題，相關(guān)各方將在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，著重圍繞規(guī)模化和降低生產(chǎn)成本開展研究，重點突破纖維素原料預(yù)處理技術(shù)和轉(zhuǎn)化等關(guān)鍵技術(shù)，研制高效水解技術(shù)和培育技術(shù)，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工藝路線，為燃料乙醇、丁醇和生物汽油等的規(guī)模化生產(chǎn)提供原料保障。

任務(wù)艱巨

《國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要》提出：“到2010年，以非糧生物質(zhì)為原料的燃料乙醇年產(chǎn)量達到200萬噸，2020年達到1000萬噸。”

對此，馬隆龍告訴記者：“截至2011年，我國非糧原料燃料乙醇生產(chǎn)能力達250萬噸/年，產(chǎn)量190萬噸。留給‘十二五’的任務(wù)將非常艱巨。”

最近，國家發(fā)改委官員透露，《全國循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展“十二五”規(guī)劃》即將上報國務(wù)院，預(yù)計“十二五”末，全國環(huán)保業(yè)產(chǎn)值將達2萬億元以上。這無疑給以廢棄生物質(zhì)資源為主要原料渠道的生物質(zhì)能源發(fā)展又添助力。

此外，對于節(jié)能減排，生物質(zhì)能源的作用尤其顯著。馬隆龍告訴記者，生物質(zhì)中有害物質(zhì)（硫和灰分等）的含量比煤少得多。同時，廢棄的生物質(zhì)資源如不加以利用，在自然腐爛和焚燒過程中會向大氣中排放大量的溫室氣體，而通過轉(zhuǎn)化利用生產(chǎn)燃料替代化石能源，能同時實現(xiàn)減排和替代。因此，“我們將之稱為‘雙向清潔作用’。”馬隆龍說。

生物質(zhì)能源的優(yōu)勢已不言而喻，但長期以來得到的重視卻不夠。“雖然節(jié)能減排和環(huán)境保護都是現(xiàn)實的壓力，但因為還沒有到迫在眉睫的階段。現(xiàn)階段生物質(zhì)能源的發(fā)展，從全局角度來看，還是應(yīng)該立足于未來能源戰(zhàn)略來布局。同時，在成型燃料、生物柴油、生物質(zhì)熱解氣化、液體燃料和生物基材料及其精細化學(xué)品等相對技術(shù)成熟和經(jīng)濟可行的產(chǎn)品方面，應(yīng)加快產(chǎn)業(yè)化工程，尤其要注重資源的培養(yǎng)與發(fā)展。發(fā)展過程切忌‘一哄而起，假、大、空’的模式。”蔣劍春說。

馬隆龍則認(rèn)為，與風(fēng)能、太陽能等其他可再生能源相比，生物質(zhì)能源需要面對原料多元、技術(shù)多元等諸多挑戰(zhàn)，而且每個技術(shù)路線各個階段的重點也有很大差別。目前來看，最重要的是，通過國家能源局、國家發(fā)改委等牽頭，以行業(yè)內(nèi)專家為主導(dǎo)，制定出可以持續(xù)、連貫發(fā)展的技術(shù)路線和趨勢。《規(guī)劃》的制訂與發(fā)布為生物質(zhì)能源的發(fā)展提供了綱領(lǐng)性的指導(dǎo)，按照《規(guī)劃》中的發(fā)展思路和重點任務(wù)部署，在全行業(yè)的共同努力下，相信“十二五”目標(biāo)能夠順利實現(xiàn)。

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