原料供給掣肘生物燃料產(chǎn)業(yè)

僅僅運(yùn)行半年多，全球首個(gè)生物燃料航班就因燃料不足而被迫停飛。前不久，該航班所屬的德國(guó)漢莎航空公司負(fù)責(zé)人透露：“只有找到能保障公司正常運(yùn)營(yíng)的充足可靠的生物燃料來源，漢莎才會(huì)繼續(xù)進(jìn)行試飛工作?！?/p>

近日，由于非糧原料難以為繼，以糧食為原料又會(huì)引來眾多爭(zhēng)議，生物燃料的量產(chǎn)之路可謂步履維艱。

對(duì)此，清華大學(xué)核研究院新能源研究所副所長(zhǎng)李十中指出，一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)的形成需要科學(xué)的發(fā)展線路圖，主觀愿望不能代替科學(xué)規(guī)律。生物燃料產(chǎn)業(yè)化發(fā)展還應(yīng)根據(jù)本國(guó)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性來確定。

“與人爭(zhēng)糧”的第一代生物燃料

在眾多新能源中，生物燃料一直存在爭(zhēng)議，而幾乎所有的質(zhì)疑和指責(zé)都是沖著第一代生物燃料而來。

第一代生物燃料主要是指糖、淀粉、植物油生產(chǎn)的燃料乙醇和生物柴油，原料主要來自玉米、小麥、大豆、油菜等重要農(nóng)作物。

“由于第一代生物燃料存在‘與人爭(zhēng)糧’的弊端，有爭(zhēng)議也是無法避免的?！敝惺瘓F(tuán)石油化工科學(xué)研究院燃料油產(chǎn)品及添加劑研究室主任張永光告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者：“特別是在美國(guó)，反對(duì)的聲音更為強(qiáng)烈?！?/p>

美國(guó)是世界玉米生產(chǎn)和出口大國(guó)，年產(chǎn)玉米約3億噸，其中25%以上用于制造燃料乙醇，由于大量的糧食被轉(zhuǎn)變?yōu)槿剂?，反?duì)者甚至驚呼：“灌滿一個(gè)25加侖油桶的乙醇，需要用去的糧食可供一個(gè)人吃一年?！?/p>

與此同時(shí)，英國(guó)《衛(wèi)報(bào)》也曾發(fā)文稱，用糧食生產(chǎn)燃料乙醇已經(jīng)在一些地方造成了饑荒，例如非洲國(guó)家斯威士蘭，40%的人口面臨著食物嚴(yán)重短缺的問題，這與該國(guó)政府決定用主要農(nóng)作物木薯制成燃料乙醇有直接關(guān)系。

正因如此，早在2008年聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織就發(fā)出警告：急于開發(fā)和使用燃料乙醇，世界將經(jīng)歷“前所未有”的糧食危機(jī)。

而按照我國(guó)國(guó)情，也不適宜擴(kuò)大糧食燃料乙醇的建設(shè)規(guī)模。

據(jù)張永光介紹，我國(guó)目前燃料乙醇的生產(chǎn)能力達(dá)194萬噸/年，其中80%的原料為玉米和小麥。由于我國(guó)人多地少，大規(guī)模發(fā)展燃料乙醇并不符合國(guó)情，而且基礎(chǔ)原料價(jià)格高也會(huì)導(dǎo)致生物燃料的生產(chǎn)成本升高。

在張永光看來，生物燃料如果想要具備可持續(xù)性，就必須朝著不與人爭(zhēng)糧的方向發(fā)展。

“現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)外都將目標(biāo)轉(zhuǎn)向第二、三代生物燃料，也就是用纖維素類農(nóng)林廢棄物、木本油料、藻類等非糧原料來生產(chǎn)?！睆堄拦庹f。

非糧原料難以為繼

然而擺在眼前的現(xiàn)實(shí)是，由于非糧原料分布散、收集采購(gòu)難度大，原料的循環(huán)供應(yīng)成為制約新一代生物燃料發(fā)展的瓶頸。

纖維素乙醇是第二代生物燃料的典型代表，它主要以秸稈、枯草等農(nóng)林廢棄物為原料，具有原料資源豐富、再生周期短、不會(huì)引發(fā)糧食安全問題等眾多優(yōu)點(diǎn)。

可是，纖維素乙醇的高能耗也加重了企業(yè)的負(fù)擔(dān)。

一方面，秸稈等纖維素原料密度小、體積大、分布散，這使得原料的收購(gòu)半徑不宜超過50千米，否則運(yùn)輸消耗的能源就會(huì)接近產(chǎn)出；另一方面，該原料還存在季節(jié)性強(qiáng)、易變質(zhì)、不易儲(chǔ)存的問題。受制于此，企業(yè)在原材料供給上難度加大。

另外，張永光覺得，如果擴(kuò)展到工業(yè)生產(chǎn)，大規(guī)模地將纖維素轉(zhuǎn)化為糖，然后將糖發(fā)酵轉(zhuǎn)化為乙醇，這其中纖維素酶的造價(jià)就要占據(jù)1/3，就我國(guó)目前的發(fā)酵技術(shù)水平而言，成本可謂“相當(dāng)昂貴”。

而對(duì)于生物柴油來說，由于我國(guó)植物油資源有限，目前基本以“地溝油”為原料?？墒牵捎凇暗販嫌汀笔占щy，難以滿足產(chǎn)能的要求，因此也不符合大規(guī)模生產(chǎn)的條件。

對(duì)此，張永光覺得，大規(guī)模開發(fā)麻瘋樹、油桐等含油類林木是個(gè)不錯(cuò)的選擇。

但值得注意的是，我國(guó)這些含油林木資源很不集中，從育種、產(chǎn)收直到初級(jí)品的加工，都還沒有形成一定的循環(huán)鏈條。而如果要大面積集中種植這類植物，又不得不涉及到“與糧爭(zhēng)地”的問題。

面對(duì)如此窘境，李十中建議，首先通過生物技術(shù)來提高植物的抗逆性，然后利用鹽堿、沙荒等邊際土地和退化農(nóng)田來種植，在不占用現(xiàn)有耕地和不影響糧食產(chǎn)量的前提下，為我國(guó)生物燃料產(chǎn)業(yè)提供原料。

據(jù)農(nóng)業(yè)部的專項(xiàng)調(diào)查報(bào)告中顯示，全國(guó)可用于發(fā)展液體生物燃料的宜能荒地有2680萬公頃，其中有1.96億畝荒地都適宜種植能源作物。

大規(guī)模生產(chǎn)還需時(shí)日

雖然受原料制約嚴(yán)重，但業(yè)內(nèi)專家仍對(duì)生物燃料的前景表示樂觀。

“從長(zhǎng)遠(yuǎn)眼光來看，非糧生物燃料很有前途，但是大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用還需要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的發(fā)展過程。”張永光說，以生物柴油為例，規(guī)?；l(fā)展還需要經(jīng)歷三個(gè)階段。

第一個(gè)階段是以廢氣餐飲油為原料，大概需要3~5年才能步入規(guī)模產(chǎn)業(yè)化；第二個(gè)階段是以含油林木為原料，近幾年在初具雛形的基礎(chǔ)上發(fā)展林木種植和培育，5~10年之后，預(yù)計(jì)就會(huì)形成一定規(guī)模的供應(yīng)量；第三階段是開發(fā)藻類能源，但由于藻類對(duì)環(huán)境的要求比較苛刻，受氣溫、壓力、CO2供給、太陽照射等因素影響較大，所以形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模至少還需要15~20年的時(shí)間。

“目前藻類生物燃料的成本在200美元/桶以上，這顯然還不具備商業(yè)化生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。”李十中強(qiáng)調(diào)的是，任何一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)的形成需要科學(xué)的發(fā)展線路圖，生物燃料也不例外。

“主觀愿望不能代替科學(xué)規(guī)律。因此，生物燃料產(chǎn)業(yè)化發(fā)展還應(yīng)根據(jù)本國(guó)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性來確定?！崩钍兄赋?。

《交通用生物燃料技術(shù)路線圖》中文版在京發(fā)布

本報(bào)訊 《交通用生物燃料技術(shù)路線圖》（以下簡(jiǎn)稱路線圖）中文版日前在京發(fā)布。這是國(guó)際能源署（IEA）一系列全球能源技術(shù)路線圖之一。

按照該路線圖的規(guī)劃，到2050年，生物燃料可以替代5500萬噸到7500萬噸石油，同時(shí)不會(huì)對(duì)環(huán)境及糧食安全帶來重大負(fù)面影響，也就是說生物燃料在運(yùn)輸燃料中的比例可以由目前的2%上升到2050年的27%。

國(guó)際能源署可持續(xù)發(fā)展部軻銘在詳解路線圖時(shí)表示，這一路線圖在中國(guó)實(shí)施面臨的挑戰(zhàn)與其在國(guó)際上實(shí)施所面臨的一樣，有幾個(gè)關(guān)口要過。首先是原料供應(yīng)問題，雖然中國(guó)是糧食生產(chǎn)大國(guó)，但不能保證在發(fā)展生物燃料的過程中能夠收集到足夠原料。其次，生物燃料應(yīng)用于交通領(lǐng)域時(shí)可能會(huì)遭遇技術(shù)壁壘。最后是基礎(chǔ)設(shè)施配套問題。但他同時(shí)指出，如果政府能夠給予政策支持，行業(yè)也能積極推動(dòng)，路線圖在中國(guó)順利實(shí)施指日可待。

路線圖中并沒回避開發(fā)這類技術(shù)可能遇到的挑戰(zhàn)。報(bào)告認(rèn)為目前的幾種先進(jìn)生物燃料技術(shù)主要還處于中試和示范的階段，還需要繼續(xù)投資形成商業(yè)化生產(chǎn)才能真正實(shí)現(xiàn)成熟和市場(chǎng)化。它以藻類用作生物燃料原料為例對(duì)此加以說明。目前種植藻類再?gòu)闹刑崛∮土线€比較昂貴，成本大概在5.75美元/升，這還不包括轉(zhuǎn)化成生物燃料的成本。藻株優(yōu)化、降低成本、擴(kuò)大生產(chǎn)等是藻類生物燃料開發(fā)和商業(yè)化運(yùn)作的重要挑戰(zhàn)，需要在基礎(chǔ)研發(fā)工作上投入更多。

軻銘強(qiáng)調(diào)，實(shí)現(xiàn)本路線圖，需要政府的大力支持，需要持續(xù)、有效、靈活的激勵(lì)機(jī)制。

來源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 作者：李惠鈺 　

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