黨的十八屆五中全會(huì)提出，“加快發(fā)展風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、水能、地?zé)崮?/a>，安全高效發(fā)展核電”。其中，生物質(zhì)能是以農(nóng)林等有機(jī)廢棄物和邊際性土地種植的能源植物為原料，生產(chǎn)的綠色能源。生物質(zhì)能具有資源豐富、可再生、清潔環(huán)保、低碳排放、儲(chǔ)存和運(yùn)輸便利等特點(diǎn)，并且與“三農(nóng)”關(guān)系緊密。在我國(guó)，大力發(fā)展生物質(zhì)能意義重大。

一、生物質(zhì)能具有極佳的環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益

露地焚燒秸稈屢禁不止，成為當(dāng)今霧霾的季節(jié)性主要來(lái)源之一；畜禽糞便濫排，成為水體與大氣的重要污染源；林業(yè)采伐、造材、加工剩余物大量積存，成為森林火災(zāi)與病蟲害之隱患⋯⋯生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)可以使這些有機(jī)“廢棄物”和“污染源”在無(wú)害化和資源化過(guò)程中，轉(zhuǎn)化生產(chǎn)出高端綠色能源與材料，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和農(nóng)民增收開(kāi)辟一片新天地。

當(dāng)今環(huán)保，以減排和克霾為重。相比燃煤發(fā)電，生物質(zhì)發(fā)電優(yōu)勢(shì)明顯。生物質(zhì)固體燃料低灰低硫，氮氧化物、二氧化硫、二氧化碳以及煙塵顆粒的排放遠(yuǎn)低于燃煤發(fā)電。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2013年底，全國(guó)已有28個(gè)省市自治區(qū)開(kāi)發(fā)了生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目，累計(jì)核準(zhǔn)容量1．2萬(wàn)兆瓦，上網(wǎng)電量356億千瓦時(shí)。生物質(zhì)發(fā)電集中于我國(guó)農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東部地區(qū)，蘇魯粵浙四省上網(wǎng)電量就占到全國(guó)的48％。

減排克霾的難點(diǎn)是全國(guó)50余萬(wàn)臺(tái)20噸位以下的中小燃煤鍋爐。它們難以清潔燃燒，高度分散于城鎮(zhèn)，體小量大，年耗標(biāo)準(zhǔn)煤2．7億噸，排放煙塵60萬(wàn)噸、二氧化硫226萬(wàn)噸、氮氧化物一石元春100萬(wàn)噸?！懊焊臍狻碑?dāng)然好，但是“氣”源極缺，成本又高。如果把這些鍋爐改造后使用生物質(zhì)成型燃料，那就會(huì)呈現(xiàn)另一種景象。生物質(zhì)成型燃料供熱排放的煙塵、二氧化硫和氮氧化物基本同于天然氣排放標(biāo)準(zhǔn)，供熱價(jià)格雖稍高于當(dāng)前煤炭，也僅為天然氣的60％和重油的70％。同時(shí)，采用成型燃料供熱，還可以消耗千萬(wàn)噸級(jí)的作物秸稈，創(chuàng)造眾多工作崗位，增加農(nóng)民收入。

畜禽糞便、加工業(yè)的有機(jī)廢水廢渣等高含水量有機(jī)污染源是環(huán)保治理的重點(diǎn)，最好的辦法就是沼氣化，轉(zhuǎn)污為能。沼氣化即在厭氧條件下經(jīng)微生物作用使之無(wú)害化，產(chǎn)生含甲烷約60％的沼氣，也可凈化提純?yōu)榧淄楹窟_(dá)80％或95％以上、品質(zhì)同于普通天然氣的生物天然氣(BNG)。

生物天然氣可并入普通天然氣管網(wǎng)，也可生成壓縮態(tài)的車用燃料。據(jù)有關(guān)資料，每立方米生物天然氣比1升汽油可多驅(qū)動(dòng)汽車行駛15％的里程，售價(jià)僅為汽油的85％一90％；尾氣中的有害氣體排放量?jī)H為汽油的10％一50％。2012年，歐洲的沼氣工廠有13800多家，生產(chǎn)生物天然氣約140億立方米。德國(guó)自1999年到2009年的10年間，生物燃?xì)夤S由850個(gè)增加到4780個(gè)，裝機(jī)容量由49兆瓦發(fā)展到1600兆瓦，超過(guò)了水電。

我國(guó)一直重視發(fā)展農(nóng)村戶用沼氣，近年來(lái)才開(kāi)始促進(jìn)沼氣產(chǎn)業(yè)化，2011年3月才在廣西以淀粉廠高濃度有機(jī)廢水為原料完成了國(guó)內(nèi)第一個(gè)日產(chǎn)1萬(wàn)立方米以上的生物天然氣生產(chǎn)。北京德青源和山東民和兩家大型養(yǎng)殖場(chǎng)分別日產(chǎn)2萬(wàn)和3萬(wàn)立方米沼氣。河南天冠酒精廠日產(chǎn)沼氣30萬(wàn)立方米，主要用于農(nóng)村供熱。2015年環(huán)保部和國(guó)家能源局聯(lián)合開(kāi)展了內(nèi)蒙古生物天然氣示范區(qū)建設(shè)。我國(guó)生物天然氣迎來(lái)了發(fā)展的春天。

據(jù)中國(guó)工程院2014年資料，2009年我國(guó)規(guī)?；B(yǎng)殖畜禽糞便排放總量約8．37億噸，具有470億立方米的沼氣生產(chǎn)潛力。如果以1：2的比例配以秸稈等其它有機(jī)廢棄物，則具有年產(chǎn)1000億立方米以上的生物天然氣生產(chǎn)潛力，相當(dāng)于2018年開(kāi)始由俄羅斯進(jìn)口天然氣量的3倍。

此外，生物質(zhì)諸能源品種的生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程都是低碳的，沼氣與生物天然氣生產(chǎn)過(guò)程更是負(fù)碳，而且能使植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)最大限度地回歸土壤，在變廢為寶的同時(shí)，還能夠解決農(nóng)民的用能和增收問(wèn)題。

二、技術(shù)的突破促使生物質(zhì)能再現(xiàn)生機(jī)

水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能以至核能等只能產(chǎn)生電與熱產(chǎn)品，而生物質(zhì)既產(chǎn)電與熱，更有固、氣、液三態(tài)綠色能源以及綠色材料與有機(jī)化工產(chǎn)品，舉凡石化基產(chǎn)品多能以生物基原料替代。在對(duì)化石能源的替代中，液態(tài)清潔燃料仍占主導(dǎo)地位。20世紀(jì)70年代全球石油危機(jī)期間，美歐和巴西在尋求替代能源中首先開(kāi)發(fā)了以玉米和甘蔗等為原料的燃料乙醇，現(xiàn)全球年產(chǎn)達(dá)8000萬(wàn)噸。但隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，與糧食供應(yīng)之間的矛盾加深，在2008年的全球糧食危機(jī)中倍受質(zhì)疑。

隨后，美歐等國(guó)開(kāi)始研究以生物質(zhì)的纖維素為原料，用酶法生產(chǎn)纖維素乙醇，但久攻不克，至今生產(chǎn)成本未能達(dá)到商業(yè)化要求。近年在熱化學(xué)法上，即以木質(zhì)纖維素為原料，合成優(yōu)質(zhì)生物燃油、航空煤油和潤(rùn)滑油等烴類產(chǎn)品和天然氣方面取得了重要進(jìn)展。這種方法大大拓展了生物能源的原料來(lái)源，降低了原料成本，也避免了燃料乙醇的原料制約與小摻比(10％)局限性，是生物質(zhì)科技史上一項(xiàng)里程碑式的革命。令人興奮的是，我國(guó)已有企業(yè)在這項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新的制高點(diǎn)上走在了世界前列。

武漢陽(yáng)光凱迪新能源集團(tuán)有限公司一座以木質(zhì)纖維素為原料的高端生物燃油示范生產(chǎn)線已連續(xù)運(yùn)行3年，另兩座年產(chǎn)30萬(wàn)噸規(guī)模的生產(chǎn)廠正在建設(shè)，其技術(shù)水平居世界前列。此外，內(nèi)蒙古金驕集團(tuán)也以木質(zhì)纖維素為原料，成功轉(zhuǎn)化出乙酰丙酸等重要的平臺(tái)化合物中間體，可衍生出生物柴油、汽油、航空煤油等高端生物液體燃料，以及聯(lián)產(chǎn)多種生物基精細(xì)化工產(chǎn)品，于2009年和2012年建成兩座年產(chǎn)能分別為10萬(wàn)噸和8萬(wàn)噸的生產(chǎn)廠。這一項(xiàng)目投資額低、加工工序簡(jiǎn)捷、生產(chǎn)過(guò)程綠色，是我國(guó)的一項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)性成果。

以上兩項(xiàng)技術(shù)的突破，使得非糧的木質(zhì)纖維素可以替代淀粉類和油脂類作為原料，生產(chǎn)高端的生物液體燃料，從而使我國(guó)大片沒(méi)有經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的邊際性土地可以成為生物質(zhì)油氣田。據(jù)2014年國(guó)土資源部基于縣級(jí)的土地調(diào)查資料，我國(guó)有宜林宜草的邊際性土地16553萬(wàn)公頃。也就是說(shuō)，這是一片比全國(guó)總耕地面積還大的、永不枯竭的綠色油氣田。

這兩項(xiàng)技術(shù)突破的環(huán)保意義在于，熱化學(xué)合成的生物燃料具有突出的減排與克霾功能。美國(guó)學(xué)者在20世紀(jì)80年代開(kāi)始柴油增氧添加劑的研究，證明在普通柴油中添加15％一20％的乙酰丙酸酯可使尾氣煙霧粒子減少50％一60％。但是，由于乙酰丙酸酯主要由葡萄糖或石油基產(chǎn)物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)，量少價(jià)高，至今未能廣泛使用。目前我國(guó)在這項(xiàng)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了突破，已經(jīng)能做到量大價(jià)廉以及以任何比例與普通柴油混配。這一成果在北京柴油車試用中對(duì)改善尾氣污染效果很好，應(yīng)廣而用之。

國(guó)際能源組織2012年報(bào)告稱，生物質(zhì)能是世界第四大能源，占世界可再生能源消費(fèi)量的78％；提出為實(shí)現(xiàn)2020年控制大氣升溫2℃的目標(biāo)，需提高生物燃料產(chǎn)量1倍以上，其中先進(jìn)生物燃料要求達(dá)到現(xiàn)產(chǎn)量的6倍。在我國(guó)推進(jìn)綠色發(fā)展的大背景下，生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)利用可以說(shuō)大有可為！(石元春　作者：中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院院士，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)原校長(zhǎng))