生物液體燃料：變廢物為綠能，讓環境和經濟雙贏

文／本刊記者 馬愛平

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，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5450萬噸的溫室氣體排放量。

不僅國外開始使用生物燃料乙醇這樣的生物液體燃料，我國也開始在生物液體燃料方面發力。清華大學化工系應化所所長劉德華指出，經過20多年的發展，我國生物燃料乙醇已實現部分汽油替代，為綠色交通提供了支撐。

我國躋身燃料乙醇生產大國行列

生物液體燃料是指把生物質以發酵提純或者生化合成的方式制造成乙醇或油類等液體燃料，目前主要包括生物柴油、生物乙醇等。我國生物燃料乙醇，起初主要的生產原料依賴玉米、稻谷和常見的糧作物，后來生產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、枯樹葉、食品加工業排出的殘渣等。纖維素乙醇生產技術有生物化學轉化、熱化學轉化和化學轉化三種方法，目前主要以生物化學轉化法為主。將秸稈等經預處理后通過酶水解和發酵產生乙醇，再精餾提純為合格產品，廢酒糟液經分離濃縮后在生物質鍋爐中作為燃料，可為乙醇生產裝置供電供熱。”國投生物科技投資有限公司副總經理劉勁松在接受科技日報記者采訪時表示。

多年來，我國生物燃料乙醇產業遵循“核準生產、定向流通、封閉運行、有序發展”的原則，已形成穩定的產業基礎。我國燃料乙醇生產主要來自于生物基。至2021年底，我國燃料乙醇已投產能力達到529.5萬噸/年，年產量為290萬噸。燃料乙醇配制的乙醇汽油已在全國12個省（自治區）投入使用，燃料乙醇已成為我國新興的綠色生物產業，我國也已躋身世界燃料乙醇生產大國行列。

生物柴油作為一種綠色能源，具備環保、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4000萬噸的全球生物柴油市場。我國生物柴油的主要市場在歐盟，國內主要用于環保型增塑劑的制造。

生物液體燃料兼具環境、經濟效益

在交通領域應用方面，生物液體燃料具有巨大的發展潛力。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，通過植物或廢棄物的碳匯形成閉環，進而實現碳排放“零增長”，是降低交通運輸領域碳排放直接、有效的手段之一。“生物液體燃料作為可再生能源的重要組成部分，可為交通領域碳減排開拓新途徑。”劉勁松說。

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，生物航空燃油也會逐漸在航空領域使用。預計到2030年后，生物液體燃料總使用量將達到7000萬噸，為交通領域減排二氧化碳約4億噸。

使用生物液體燃料不僅能帶來環境效益還能獲得經濟收益。

劉勁松指出，我國是農業生產大國，也是農業秸稈資源大國，每年有近2億噸秸稈被直接焚燒，造成資源浪費及環境污染。

發展生物液體燃料一方面可顯著降低秸稈焚燒量，減少污染；另一方面可拉動就業，直接增加農民收入，并間接帶動秸稈收儲、運輸、農機制造等協同產業的發展，形成產業集群效應，帶來顯著經濟效益。原國家車用乙醇汽油推廣工作領導小組特邀顧問喬映賓算了一筆賬：按5噸秸稈生產1噸纖維素乙醇計，1億噸秸稈就能生產2000萬噸纖維素乙醇，摻燒到汽油中，能減少近7000萬噸二氧化碳排放，每年還可減少1億多噸原油進口。“用好纖維素乙醇，就是把能源的飯碗端在自己手里。”喬映賓直言。

迎來更大發展需以技術突破降低成本

長期來看發展以纖維素乙醇等產品為代表的先進生物液體燃料是未來發展趨勢，對實現經濟可持續發展和環境質量保護將起到積極作用。

2021年7月，國家能源局印發《2021年能源工作指導意見》明確提出，要加快推進纖維素等非糧生物燃料乙醇產業示范，并指出發展纖維素乙醇將是生物燃料乙醇的重點發展方向。

相比傳統生物液體燃料，先進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，大部分生物燃料產量的增長來自先進生物液體燃料，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成本仍然較高，是制約其發展的重要原因。目前燃料乙醇和生物柴油的成本在市場上還不具備競爭力，但是其成本仍低于氫能成本。如果未來以秸稈為原料的纖維素乙醇能夠實現技術突破，預計成本將會大幅降低，將會有較大的發展空間。

在劉勁松看來，當前先進生物能源技術和生物制造技術仍處于產業化前期，包括纖維素乙醇“負碳”工程等重大工業示范項目與新技術孵化仍需要資助，以加速產業成長。同時，需要通過產品補貼和稅收減免降低生物液體燃料的成本，提高市場接受度，促進其發展。