全球生物质能源发展进入新一轮态势

“近年来，我国能源界普遍存在的一种观点认为，生物质能源成不了‘大气候’，其理由是生物质能源原料有限，而且生物质能源转化技术难以实现商业化。这些已经影响到了决策部门对生物质能源的看法，极大地牵制了生物质能源发展。而现在全球生物质能源已迎来了新的发展机遇。”6月7日，在北京国家会议中心举行的2014年中国新能源国际高峰论坛上，农业部科技司原司长、中国农业大学教授程序说。

程序表示，现代生物质能源完全可以成为可再生能源的主力军。2011年，在全球一次能源消费量中，可再生能源所占份额已达19%，传统生物质能源利用、现代生物质能源利用和水力发电分列可再生能源的前3位。与现代生物质能源利用占比4.91%相比，风能和太阳能仅分别为0.56%和0.084%，这种差距在发达国家和巴西尤为明显。与之相比，我国生物质能源的发展远远落后于风能和太阳能。

为此，程序从生物质能源的发展轨迹、各阶段代表性技术，以及领军企业生物能源产业化现状，阐述了新一轮全球生物质能源发展的态势。

几度沉浮的发展之路

第一代生物燃料是以食用谷物和油料为原料，加上诸多的不确定性，即只能与化石燃油掺混使用，且掺入比不能高于10%。这就是所谓的“混合墙”，意味着总用量有限，所以第一代生物燃料的可持续性一直颇受争议。这些也直接传导到了市场：2010年以来，第一代生物燃料增长势头明显受挫，2009年~2010年其产量增长率尚有13.6%，而2010年~2011年这一数据大幅下降为3.1%;第一代生物燃料投资总额的增速也明显放缓，甚至有250家第一代生物燃料企业已经关张，这些企业大部分在美国。

由于第一代生物燃料开发应用还有很大的局限性，人们开始将开发重点转向不争夺谷物和油料资源的纤维素乙醇，这就是第二代生物燃料。第二代生物燃料曾被寄予厚望。但问题是，生物乙醇掺混入现行汽油发动机而无需改装的最大比例不能超过15%，还需要专用的储运设备，这大大限制了生物乙醇的应用。虽然各国专家经过了10多年的努力，但纤维素乙醇的研发至今仍未能突破商业化生产的技术及经济瓶颈，生产成本的下降也远未达到预期。基于此，2010年7月美国环保署(EPA)被迫宣布，将原定的2011年纤维素乙醇产量目标2.5亿加仑(约合70万吨)大幅下调为650万加仑~2550万加仑，而2012年美国纤维素乙醇的实际产量仅为2万加仑。

商业化的第一代生物燃料和纤维素乙醇的最大问题，均是无法解决占原料总量达40%左右的木质素、半纤维素的利用问题，因而不能充分利用生物质资源总量中占很大比重的木质类原料。第一代生物燃油有着很大的局限性，且发展已近极限，而第二代纤维生物乙醇的技术、经济可行性难题也久“攻”不克。这时，“先进生物燃料”应运而生，主要是指通过热化学转化途径，而非传统生物(微生物)途径，制取合成生物燃油和生物合成天然气，从根本上克服了传统生物质能源在原料和应用上的诸多“先天性”局限，从而为大规模工业化生产奠定了坚实的基础。

为此，美国环保署(EPA)提出要重点支持“先进生物燃料”研发。所谓“先进生物燃料”，是指第一代生物质能源以外的新型生物燃料，其生命全周期的温室气体排放量比化石燃料低至少50%。

实现热化学合成技术突破

在此背景下，能克服传统生物质能源缺陷的热化学转化法走上了历史舞台，并迅速在制取裂解提质(合成)生物燃油和生物合成天然气等先进生物燃料方面取得重大进展，成为最重要的“先进生物燃料”。

生物质气化合成制燃油和生物天然气热化学合成技术的突破，使得生物质能源产业的发展一举摆脱了原料方面的重大局限性——既不再占用紧缺的可食用谷物和油料，也不只局限于使用易于生物转化但数量较为有限的原料，极大地拓展了原料范围;特别是可充分利用占生物质资源总量约60%以上的木质纤维类原料，几乎包括所有的有机垃圾，同时在使用方面又打破了“混合墙”的制约，从而确保生物质能源最终真正成为大规模工业生产的新兴产业。

生产生物合成柴(汽)油和生物合成航空煤油最主要的新途径是热裂解(气化)-合成，关键是生物质变油木质类生物质直接、间接的液化技术路线。生物合成柴(汽)油属于“直接使用燃油”，即可以在发动机不改装的情况下，以纯态或任何掺混比作为车用燃油，因而完全摆脱了“混合墙”的制约。

2008年~2013年，全球各种先进生物燃料开发项目(包括中试和生产性示范)的数目增加了3倍，而总产量则扩大了10倍，达到年产24亿公升(相当于168万吨)。其中，生物质气化合成燃油已占到27%的份额。

美国环保署(EPA)最新发表的公报显示，2014年，其可再生燃油总产量目标是达到152亿加仑，而在“先进生物燃料”的范畴中，采用热化学转化技术路线的生物柴油为12.8亿加仑;相比之下，第二代生物乙醇仅列了1700万加仑的指标，只及生物柴油的1/8。