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生物能源:问题不少,动力十足

中国绿色时报2013年3月13日报道- 在众多赞赏声中,生物能源也面临不少质疑。但是,作为一种兼具能源效应和生态效应,而且能够生生不息的能源,生物能源代表着能源发展的一个方向,在能源危机愈演愈烈的今天,谁也无法忽视这种能源。同时,在众多生物能源原料中,林业生物能源正以其不与人争粮、不与粮争地,并且在严谨规划、合理实施和严格监管的情况下,可以实现环境和社会可持续发展、缓解温室效应等诸多优势,引领着生物能源发展方向。

各国政策助推非粮食类生物能源

虽然生物能源兴起至今从没断过质疑之声,但这些质疑都可以在发展中逐渐找到应对之策,属于“有问题,就有对策”的范畴。正因为如此,生物能源在各国的能源战略中,占有越来越重要的位置,特别是非粮食类的林业生物能源。

欧盟委员会不久前就曾发布提案,要求修订可再生能源指令和燃料品质指令,其目的是限制世界各地为生产生物燃料对土地的利用,提高欧盟区域内使用的生物燃料对气候保护的效果。指令中特别强调限制的主要是以粮食作物为原料的生物燃料,而对非粮食类原料生产的第二代、第三代生物燃料,却持鼓励态度,并将给予财政支持。从欧盟委员会的态度可以看出,通过采取有效措施,发展非粮食类生物燃料可以实现削减温室气体排放的目标,促进更可持续的生物燃料的利用。

美国对生物燃料的发展更是雄心勃勃。据美国可再生能源协会(RFA)最新发布的题为《乙醇工业对美国经济的贡献报告》,去年,美国生物乙醇产量达到503亿升。这是美国有记录以来乙醇产量第二高的一年,直接或间接地创造了38.3万多个工作岗位、302亿美元的家庭收入和434亿美元的国内生产总值(GDP)。报告还强调,美国乙醇工业在改善环境和降低石油依赖方面具有重要作用。

可再生能源协会认为,美国有211种乙醇能源植物,分布在29个州。爱荷华州、内布拉斯加州、伊利诺斯州、明尼苏达州和南达科他州是乙醇产量最高的州。生物乙醇在美国汽油中的占比为10%,在超过96%的美国提供的汽油中都有生物乙醇含量。大多数美国人都在利用混合有10%生物乙醇的能源。目前,美国汽车制造商正在研制能利用生物能源含量更高的混合燃料的汽车。

最近,美国环保署(EPA)又发布了2013年4种燃料分类标准,并提出下述目标:生物柴油12.8亿加仑,占1.12%;先进的生物燃料27.5亿加仑,占1.6%;纤维质生物燃料110万加仑,占0.008%;总的可再生燃料165.5亿加仑,占9.63%。

在亚洲,美国《全球木材和木制品市场动态》认为,未来亚洲木质颗粒燃料和能源用木片的消费量将大幅增加。韩国和日本2012年都出台了扩大绿色和低碳能源利用的规划。韩国正采取一系列措施减少对化石能源的进口依赖,同时增加对国内可更新能源技术的投资,并建造了8个新的木质颗粒燃料厂,同时扩大木质颗粒燃料进口量。目前,韩国木质颗粒燃料的年消费量为几十万吨,预计到2020年将达到500万吨。日本是亚洲另外一个有望增加能源用木片和木质颗粒燃料进口量的国家。专家估计,由于福岛核电站事故,今后日本将逐渐依赖可更新能源,其中生物能源可能成为主要能源之一。

企业界看好生物能源发展潜力

企业界对商机的嗅觉最敏锐。从世界范围来看,企业界可谓非常看好生物能源发展潜力。这一方面自然是发展生物能源前景好,有利可图;另一方面,也体现了企业界在社会责任和环境保护方面的觉悟在提高,当然这种社会效益和环境效益,对企业来说其实是“无形的资产”。

最近,欧洲的7家领先的生物燃料生产厂和航空公司的首席执行官就在比利时建立了一个新的工业导向联盟——可持续生物燃料领袖,以加速开发第二代先进的生物燃料,并促进其市场化发展。第二代生物燃料是以非粮食植物生产的生物燃料,是欧洲降低温室气体排放行动的关键环节。联盟成员在所签署的声明中同意,建立共同战略,加速第二代生物燃料市场渗透、技术开发和利用。可持续生物燃料领袖对于业已存在的生物燃料协会和其他生物燃料组织来说,具有建设性的推动作用,并将致力于与这些组织在共同关心的领域开展合作。该联盟的成员必须是第二代生物燃料的技术开拓者,已经大规模投资第二代生物燃料设施或者是第二代生物燃料的投资者,能够证明已经投资于旗舰植物开发。

在亚洲,马来西亚生物柴油产量为每年3万吨,计划于2013年生产2万吨棕榈油柴油。W2首席执行官迈克尔·麦克拉伦说,由于这一战略目标价值550万美元,北美企业现在可以泰然地进入亚洲市场了。东南亚地区每日的燃油消耗大约为50万桶。

目前,韩国主要利用国内制材厂的加工剩余物来生产木质颗粒燃料,由于国内供应量远远不足,韩国必须大幅度增加木质颗粒燃料的进口量。韩国政府估计,2020年韩国木质颗粒燃料消费量的75%-80%将依赖进口。

日本现阶段主要从加拿大进口木质颗粒燃料,数量有限。专家预计,今后几年日本将大大增加木质颗粒燃料和能源用木片的进口量。

创新技术让生物能源马力十足

美国勒克斯研究有限公司最近发布报告强调,目前急需原料革新以适应不断增长的来自于生物燃料方面的压力。报告称,目前生物燃料和生物药类对生物质的需求量超过10亿吨,到2030年,随着生物燃料以“咄咄逼人”之势发展,生物原料将遭遇越来越大的压力。当生物质的需求量超过供应能力时,一种至关重要的应对机制就是创新。

世界自然基金会(WWF)不久前发布的报告认为,扩大生物能源原料生产,有造成粮食和水短缺及天然栖息地丧失的潜在危险;要应对这些风险,就必须加强社会和环境安全保障。创新技术能以有限的土地和水资源生产更多的生物能源原料,为生物能源的扩大利用奠定基础。

目前在世界范围内,从生物能源原料到生产工艺,各种创新不断涌现,为生物能源发展注入了强劲的活力。

从林业生物质能源看,三种主要能源的技术都在不断创新。木质颗粒燃料炉具改进,能效成倍增加。生物燃料油(生物柴油或生物石油)原油提取和转化技术不断创新,产量不断提高。淀粉转化为乙醇的技术目前已经非常成熟;木质纤维原料是最丰富的原料之一,但木质纤维转化为乙醇的工艺也最为棘手,现在,创新的工艺不断涌现,前景将不可限量。

基因工程融合酶研究可以助推生物燃料生产。美国布鲁克海文国家实验室的科学家最近构建了一种融合酶,这种酶可以提高类似于汽油烃类的烯烃类物质的产量,这种物质是可再生产品,能替代石化燃料。科学家下一步的挑战就是,将这种融合酶用于藻类和植物生物燃料的生产。

新化学法可以简化生物燃料转化工艺。《催化科学与技术》上发表的一篇文章显示,研究人员最近设计了一种新的高效低成本的化学方法,能简化生物质转化为液态烃(液体燃料)的工艺。这种方法可以在80摄氏度的相对较低的温度下完成,而现行的方法要求在高温和高压等极端条件下完成,生产成本非常高。

不久前,美国劳伦斯伯克力国家实验室的科学家通过转基因技术,培育出更易转化为生物燃料的植物品种。这一技术的关键是通过操纵植物基因,来改变植物次生细胞壁木聚糖——最主要的非纤维素多聚糖的数量。这种新植物材料经预处理后,其糖化作用成分可提高42%,生物乙醇生产潜力非常大。