生物燃料產業的發展方向

　　【導語】近年來，生物燃料的開發掀起了高潮。以玉米、小麥等糧食為原料的第一代生物燃料，以非糧作物乙醇、纖維素乙醇和生物柴油等為代表第二代生物燃料相繼出現，但鑒于世界嚴峻的糧食形勢，第二代生物燃料遵循不“與糧爭地”，不“與人爭食”的路線，逐漸主導未來生物能源產業的發展方向。

圖片說明：生物燃料的制作過程

　　發展生物燃料須顧及糧食安全

　　近年來，生物燃料開發掀起了一股熱潮，2008年世界乙醇燃料產量已經超過650億升，其中美國和巴西產量所占比例超過了95%。去年生物柴油產量接近150億升，其中約60%來自歐盟國家。但2008年的一場糧食危機引發了對生物燃料開發影響糧食安全的關注，人們開始爭論未來是否應該用大量糧食去“喂養”汽車。

　　近日，記者從歐佩克國際發展基金會了解到，由該機構與奧地利國際應用系統分析研究所(IIASA)合作開展的《生物燃油和糧食安全研究報告》終于完成。這份跨學科、跨領域的研究報告從國家、地區和國際三個層面對未來20年至30年生物燃料發展與世界糧食安全的關系作出了評估，認為在迅速推廣第二代生物燃料(主要以非糧食作物為生產原料)存在技術困難的情況下，目前各國支持發展第一代生物燃料(主要以糧食作物為生產原料)的生產和消費政策必須重新考量，特別是許多發展中國家鼓勵發展第一代生物燃料的政策已經威脅到了未來糧食安全，并且抑制了發展中國家的農業產業升級和增值。

　　報告根據經合組織國家和許多發展中國家公布的生物燃料發展目標預測，到2020年，發達國家生物燃料占運輸燃料總量的平均比重將從目前的1.5%提升到8%，發展中國家將從目前的不到1.5%提升到6%。到2030年，生物燃料占發達國家和發展中國家運輸燃料總量的比重將分別達到12%和8%。如果第二代生物燃料逐步推廣，2020年其使用比例在發達國家可以達到4%，2030年將達到18%。而第二代生物燃料在發展中國家普遍發揮作用要等到2020年以后，到2030年有望達到4%。如果轉化技術取得突破，推廣速度加快，那么2020年和2030年，第二代生物燃料使用比例在發達國家有望分別達到33%和51%，在發展中國家分別達到3%和19%。

　　研究表明，國際市場農產品價格與第一代生物燃料占全球運輸燃料比重的大小密切相關。如果比重達到4%，國際市場谷物價格指數就可能上漲20%，如果比重達到7%，谷物價格指數就可能上漲40%。特別是玉米作為美國生產生物燃料的主要原料，也是許多發展中國家的主要糧食作物，一旦價格上漲將嚴重威脅這些國家的糧食安全。這就要求發達國家在制定和修改生物燃料發展政策時，不能單純從國家利益考慮，而要嚴格考慮相關政策對全球糧食價格造成的影響，尤其要考慮到發展中國家長期的糧食安全，否則發達國家要實現生物燃料在運輸燃料中比重達到8%的目標，就可能導致發展中國家的營養不良人口比例超過15%。

　　如果目前以第一代生物燃料為主的開發計劃不作出調整，那么要實現生物燃料發展目標，所需糧食原料66%將通過增長糧食產量，24%通過減少飼料用糧消費，10%通過減少食用糧食消費來實現。報告預計到2030年，開發生物燃料將使全球谷物需求額外增加2.6億噸，如果第二代生物燃料加速推廣，2030年，全球谷物需求將額外增加1.5億噸，但增長主要來自發達國家。同時，發達國家可以通過減少飼料用谷物實現生物燃料發展目標，而發展中國家要想實現生物燃料發展目標則必須減少食用糧食才能達到，有些地區的糧食消費可能被迫減少75%。

　　另一方面，通過使用生物燃料減少溫室氣體排放并不能一蹴而就，而是需要長期積累才能實現。如果考慮到在生物燃料生產、轉化、運輸和使用階段產生的溫室氣體排放量，通過生物燃料取代化石燃料達到溫室氣體凈減排的效果需要較長時間積累才能實現。研究表明，如果衡量與生物燃料相關的溫室氣體排放，通過推廣生物燃料實現溫室氣體的凈減排需要30年—50年的積累才能實現。預計在2020年—2030年之間，生物燃料直接和間接產生的溫室氣體排放量仍然要大于使用生物燃料減少的溫室氣體排放量。

　　與此同時，如果繼續推廣第一代生物燃料還將導致可耕種土地供需緊張、森林面積進一步消失，并威脅生物多元化。由于第一代生物燃料需要占用大量可耕種土地面積，如果實現生物燃料發展目標，2020年發展中國家需要額外增加2200萬公頃可耕種土地，發達國家也要額外增加1300萬公頃可耕種土地。同時，在2000年—2020年和2000年—2030年間，生物燃油所需原料種植面積的擴大將分別導致2000萬和2400萬公頃的森林面積消失。而大規模的生物燃料發展計劃將改變地區土地使用狀況、物種結構和土壤環境，不利于生物多元化發展。

　　目前在發展第一代生物燃油原料的國家中，巴西是惟一考慮在最近幾年內完全用乙醇作為汽車燃料的國家。利用得天獨厚的自然和氣候條件，以牧場和草場區域發展可持續的甘蔗原料生產，巴西成功地從環境和經濟角度展示了第一代生物燃油發展的吸引力。但研究報告認為，巴西的例子比較特殊，很難向其他發展中國家推廣。目前除巴西生物燃料成本可以與汽油競爭外，其他國家生物燃料的成本都還比較高，這也是目前生物燃料推廣的一大難題。

　　第二代生物燃料異軍突起

　　日趨嚴峻的世界糧食形勢讓以玉米、小麥等糧食作物作為生產原料的第一代生物能源漸失優勢，遵循不“與糧爭地”，不“與人爭食”路線的第二代生物燃料，正成為未來生物能源產業發展的方向。

　　第二代生物燃料優勢多

　　中國科學技術發展戰略研究院研究員趙剛介紹說，第二代生物燃料以非糧作物乙醇、纖維素乙醇和生物柴油等為代表，原料主要使用非糧作物，秸稈、枯草、甘蔗渣、稻殼、木屑等廢棄物，以及主要用來生產生物柴油的動物脂肪、藻類等。由此可見，第二代生物燃料與第一代最重要的區別之一，就在于是否以糧食作物為原料。

　　此外，在環境友好方面，第二代生物燃料的表現也遠較第一代出色。據美國能源部研究，更注重生態效應的第二代生物燃料有望減少最高達96%的溫室氣體排放;而第一代以玉米為原料的燃料乙醇，平均僅可以減少約20%的溫室氣體排放。而且，第二代生物燃料，尤其是纖維素乙醇的取材范圍相當廣泛，秸稈、枯草等農業廢棄物均可入料。對農業廢料的循環利用保證了生物能源的可持續發展，解決了第一代生物燃料生產過程中耗費更多能源和使用更多化學物質的問題，同時也降低了對人類健康的潛在威脅。

　　世界各國加大投入

　　目前，許多國家都加大了對發展第二代生物燃料的重視程度和投入力度。美國2007年底通過的《能源獨立和安全法》規定，2008年美國使用的可再生燃料應為90億加侖(1加侖約合3.785升)，到2022年將達到360億加侖，其中必須有210億加侖為第二代生物燃料。美國總統奧巴馬上個月在白宮接受記者采訪時指出：“我一直支持生物能源，因為這是實現我們能源獨立的重要因素。我也說過發展下一代生物燃料的重要性。我們必須在發展纖維素生物質乙醇方面做得更好。”

　　加拿大在去年投入近5億美元用于發展第二代生物燃料。德國將第二代生物燃料定為未來能源發展戰略重點之一，在其研發、生產和商業應用方面已逐漸形成體系。大眾、戴姆勒—克萊斯勒等汽車制造商正在與一些歐洲公司合作開發取自稻草或秸稈的第二代生物燃料。日本航空公司前不久首次用亞麻薺等植物提煉的第二代生物燃料成功進行了示范飛行……

　　在第二代生物燃料的科研和技術應用領域走在世界前列的北歐，各國政府在推廣這一代生物燃料方面可謂煞費苦心。瑞典政府規定，凡購買第二代生物燃料轎車的人，可獲得政府每輛車1萬瑞典克朗(約合1200美元)的補貼，甚至有些城市還對這類汽車免收停車費。

　　非洲國家悄然起步

　　在非洲，一些國家的石油嚴重依賴進口，石油資源豐富的國家又缺乏相應的化工體系。因此，為了降低對化石燃料進口的依賴、提高閑置耕地的利用率并創造更多的就業機會，不少國家在發展第二代生物燃料方面已悄然起步。

　　肯尼亞在環保組織“綠色非洲基金會”的幫助下，2007年底之前已經在1563萬平方米的土地上種植了200萬棵麻風樹。這種樹又被稱為“生物柴油樹”，經改性后的麻風樹油可適用于各種柴油發動機，并達到歐Ⅱ排放標準。在馬里，有700個社區已經在使用麻風樹生產的生物燃料來滿足能源需求。莫桑比克能源部今年呼吁用干椰子肉和麻風樹生產生物燃料，政府還成立了專門工作組來制定選用土地的標準。斯威士蘭、贊比亞和津巴布韋等國家也正在進行類似的嘗試。

　　中國可能大規模推廣

　　全球纖維素資源十分豐富。以中國為例，中國的作物秸稈年產量可達6億—7億噸。全球最大的工業酶制劑生產企業丹麥諾維信公司中國區總裁柯銘因此表達了他對中國市場的樂觀。他說，中國收集農作物廢料的人力成本具有巨大競爭力，且發展以秸稈為原料的第二代生物燃料還有利于農民的增收和農村經濟的發展。他認為：“中國很可能在全球范圍內率先實現第二代生物燃料的大規模生產和推廣。”他說，諾維信公司前不久剛剛與中國有關公司簽署了在中國市場開發第二代燃料乙醇的技術合作框架協議。

　　創造更多綠色工作崗位

　　歐盟委員會能源和運輸署政策研究員保羅·霍德森指出，許多國家發展生物燃料都是出于經濟方面的考慮，希望擴大農業生產，創造更多的“綠色工作崗位”，增加農民收入，為農業開辟新的發展途徑。

　　作為世界上最大的使用非糧作物生產乙醇的國家，巴西近年來大量利用甘蔗渣發電，產生了很好的效果。巴西能源調查公司新近公布的一項調查結果表明，用甘蔗渣生產的電量已占巴西全國發電總量的4%。目前，巴西和哥倫比亞的研究機構已從棕櫚油中提煉出第二代生物柴油。利用蓖麻子、松子、葵花子、鱷梨等生產生物柴油的技術也處于研制之中。

　　工業化尚需時日

　　對于第二代生物能源的發展前景以及大規模生產的成本等問題，趙剛持樂觀態度。他認為，在各國政府大力支持下，第二代生物能源通過技術突破來降低成本、進而實現規模化和產業化生產是完全有可能的。去年11月，巴西政府在圣保羅舉辦了有90個國家和24個國際組織參加的“國際生物燃料大會”。大會預計，以纖維素乙醇為代表的第二代生物燃料將在2015年后實現工業化生產。

　　不過，世界最大石油天然氣集團之一道達爾集團的煉油與銷售部農業開發主管雅克·布隆迪卻認為，第二代生物能源的一些關鍵工藝涉及一系列復雜過程和技術，需要很大的投資和大量的原材料，要實現工業化生產還需經歷一個漫長的過程。他說，第二代生物燃料的實際生產成本還是一個重要的未知數。另外，在生物質燃料的經濟可行性研究方面，原料收集也是一個受關注的問題。生物質原料極其分散，采集成本、運輸成本和生產成本都可能成為制約燃料乙醇業發展的瓶頸。

　　因此，從糧食安全角度出發，目前廣為應用的第一代生物燃料并不具備可持續發展能力，第二代生物燃料應該作為發展重點。第二代生物燃料不僅原料來源更加豐富，而且成本較低，有利于提高生物燃料的價格競爭和促進溫室氣體減排。但目前第二代生物燃料的轉換技術還不能適應大規模工業生產，同時原料作物的生產和土地使用管理也有待進一步優化。