“十四五”時(shí)期，我國生物技術(shù)和生物產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展，生物經(jīng)濟成為推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的強勁動(dòng)力。生物經(jīng)濟以廣泛深度融合農業(yè)、能源、環(huán)保等產(chǎn)業(yè)為特征，正在勾勒人類(lèi)社會(huì )未來(lái)發(fā)展的美好藍圖。據此，本報推出“解碼生物經(jīng)濟”系列報道，展現生物技術(shù)是如何賦能經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的。
面對碳減排的巨大壓力，使用具有良好降碳屬性的生物液體燃料將成為交通領(lǐng)域減排的重要手段。國際能源署和國際糧農組織的綜合研究表明，生物液體燃料能在一定程度上減少溫室氣體排放。以生物燃料乙醇為例，自2008年以來(lái)，根據可再生燃料標準（RFS）要求使用的乙醇和其他生物燃料已使美國交通運輸溫室氣體排放量減少了9.8億噸；僅在2021年，生物燃料乙醇的使用就減少了5450萬(wàn)噸的溫室氣體排放量。
不僅國外開(kāi)始使用生物燃料乙醇這樣的生物液體燃料，我國也開(kāi)始在生物液體燃料方面發(fā)力。清華大學(xué)化工系應化所所長(cháng)劉德華指出，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，我國生物燃料乙醇已實(shí)現部分汽油替代，為綠色交通提供了支撐。
我國躋身燃料乙醇生產(chǎn)大國行列
生物液體燃料是指把生物質(zhì)以發(fā)酵提純或者生化合成的方式制造成乙醇或油類(lèi)等液體燃料，目前主要包括生物柴油、生物乙醇等。我國生物燃料乙醇，起初主要的生產(chǎn)原料依賴(lài)玉米、稻谷和常見(jiàn)的糧作物，后來(lái)生產(chǎn)原料轉向木薯等非糧作物。
“與傳統淀粉基原料燃料乙醇相比，如今纖維素乙醇的主要原料則為農林廢棄物，包括秸稈、糠皮、藤蔓、木屑、皮殼、鋸末、灌木枝、枯樹(shù)葉、食品加工業(yè)排出的殘渣等。纖維素乙醇生產(chǎn)技術(shù)有生物化學(xué)轉化、熱化學(xué)轉化和化學(xué)轉化三種方法，目前主要以生物化學(xué)轉化法為主。將秸稈等經(jīng)預處理后通過(guò)酶水解和發(fā)酵產(chǎn)生乙醇，再精餾提純?yōu)楹细癞a(chǎn)品，廢酒糟液經(jīng)分離濃縮后在生物質(zhì)鍋爐中作為燃料，可為乙醇生產(chǎn)裝置供電供熱?！眹渡锟萍纪顿Y有限公司副總經(jīng)理劉勁松在接受科技日報記者采訪(fǎng)時(shí)表示。
多年來(lái)，我國生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)遵循“核準生產(chǎn)、定向流通、封閉運行、有序發(fā)展”的原則，已形成穩定的產(chǎn)業(yè)基礎。我國燃料乙醇生產(chǎn)主要來(lái)自于生物基。至2021年底，我國燃料乙醇已投產(chǎn)能力達到529.5萬(wàn)噸/年，年產(chǎn)量為290萬(wàn)噸。燃料乙醇配制的乙醇汽油已在全國12個(gè)?。ㄗ灾螀^）投入使用，燃料乙醇已成為我國新興的綠色生物產(chǎn)業(yè)，我國也已躋身世界燃料乙醇生產(chǎn)大國行列。
生物柴油作為一種綠色能源，具備環(huán)保、可再生等特性，一般與化石柴油摻混使用。在“雙碳”背景下，海外各國通過(guò)規定化石柴油中生物柴油的強制添加比例催生出每年超4000萬(wàn)噸的全球生物柴油市場(chǎng)。我國生物柴油的主要市場(chǎng)在歐盟，國內主要用于環(huán)保型增塑劑的制造。
生物液體燃料兼具環(huán)境、經(jīng)濟效益
在交通領(lǐng)域應用方面，生物液體燃料具有巨大的發(fā)展潛力。以生物柴油為例，它不僅可以完全替代普通柴油，而且可在不占用土地、不與人爭糧的情況下，通過(guò)植物或廢棄物的碳匯形成閉環(huán)，進(jìn)而實(shí)現碳排放“零增長(cháng)”，是降低交通運輸領(lǐng)域碳排放直接、有效的手段之一?！吧镆后w燃料作為可再生能源的重要組成部分，可為交通領(lǐng)域碳減排開(kāi)拓新途徑?！眲潘烧f(shuō)。
根據預測，從2021年到2030年左右，生物燃料乙醇和生物柴油將是公路運輸重要減排方式之一，生物航空燃油也會(huì )逐漸在航空領(lǐng)域使用。預計到2030年后，生物液體燃料總使用量將達到7000萬(wàn)噸，為交通領(lǐng)域減排二氧化碳約4億噸。
使用生物液體燃料不僅能帶來(lái)環(huán)境效益還能獲得經(jīng)濟收益。
劉勁松指出，我國是農業(yè)生產(chǎn)大國，也是農業(yè)秸稈資源大國，每年有近2億噸秸稈被直接焚燒，造成資源浪費及環(huán)境污染。
發(fā)展生物液體燃料一方面可顯著(zhù)降低秸稈焚燒量，減少污染；另一方面可拉動(dòng)就業(yè)，直接增加農民收入，并間接帶動(dòng)秸稈收儲、運輸、農機制造等協(xié)同產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，形成產(chǎn)業(yè)集群效應，帶來(lái)顯著(zhù)經(jīng)濟效益。原國家車(chē)用乙醇汽油推廣工作領(lǐng)導小組特邀顧問(wèn)喬映賓算了一筆賬：按5噸秸稈生產(chǎn)1噸纖維素乙醇計，1億噸秸稈就能生產(chǎn)2000萬(wàn)噸纖維素乙醇，摻燒到汽油中，能減少近7000萬(wàn)噸二氧化碳排放，每年還可減少1億多噸原油進(jìn)口?！坝煤美w維素乙醇，就是把能源的飯碗端在自己手里?！眴逃迟e直言。
迎來(lái)更大發(fā)展需以技術(shù)突破降低成本
長(cháng)期來(lái)看發(fā)展以纖維素乙醇等產(chǎn)品為代表的先進(jìn)生物液體燃料是未來(lái)發(fā)展趨勢，對實(shí)現經(jīng)濟可持續發(fā)展和環(huán)境質(zhì)量保護將起到積極作用。
2021年7月，國家能源局印發(fā)《2021年能源工作指導意見(jiàn)》明確提出，要加快推進(jìn)纖維素等非糧生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)示范，并指出發(fā)展纖維素乙醇將是生物燃料乙醇的重點(diǎn)發(fā)展方向。
相比傳統生物液體燃料，先進(jìn)生物液體燃料具有更好的減排效果，前景廣闊。在國際能源署2050凈零排放情景中，大部分生物燃料產(chǎn)量的增長(cháng)來(lái)自先進(jìn)生物液體燃料，其在生物液體燃料中的占比將從2020年的不足1%躍升至2030年的近45%和2050年的90%。
目前生物液體燃料的生產(chǎn)成本仍然較高，是制約其發(fā)展的重要原因。目前燃料乙醇和生物柴油的成本在市場(chǎng)上還不具備競爭力，但是其成本仍低于氫能成本。如果未來(lái)以秸稈為原料的纖維素乙醇能夠實(shí)現技術(shù)突破，預計成本將會(huì )大幅降低，將會(huì )有較大的發(fā)展空間。
在劉勁松看來(lái)，當前先進(jìn)生物能源技術(shù)和生物制造技術(shù)仍處于產(chǎn)業(yè)化前期，包括纖維素乙醇“負碳”工程等重大工業(yè)示范項目與新技術(shù)孵化仍需要資助，以加速產(chǎn)業(yè)成長(cháng)。同時(shí)，需要通過(guò)產(chǎn)品補貼和稅收減免降低生物液體燃料的成本，提高市場(chǎng)接受度，促進(jìn)其發(fā)展。