生物液體燃料： 變廢物為綠能，讓環(huán)境和經(jīng)濟雙贏
2022-09-19
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(nóng)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(jù)可再生燃料標(biāo)準(zhǔn)（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(fā)力。清華大學(xué)化工系應(yīng)化所所長劉德華指出，經(jīng)過20多年的發(fā)展，我國生物燃料乙醇已實現(xiàn)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)原料依賴玉米、稻谷和常見的糧作物，后來生產(chǎn)原料轉(zhuǎn)向木薯等非糧作物。
“與傳統(tǒng)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(nóng)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(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(zhuǎn)化、熱化學(xué)轉(zhuǎn)化和化學(xué)轉(zhuǎn)化三種方法，目前主要以生物化學(xué)轉(zhuǎn)化法為主。將秸稈等經(jīng)預(yù)處理后通過酶水解和發(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。”國投生物科技投資有限公司 副總經(jīng)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(chǎn)業(yè)遵循“核準(zhǔn)生產(chǎn)、定向流通、封閉運行、有序發(fā)展”的原則，已形成穩(wěn)定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。我國燃料乙醇生產(chǎn)主要來自于生物基。至2021年底，我國燃料乙醇已投產(chǎn)能力達到529.5萬噸/年，年產(chǎn)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(qū)）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，海外各國通過規(guī)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(nèi)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(yīng)用方面，生物液體燃料具有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＲ陨锊裼蜑槔粌H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(huán)，進而實現(xiàn)碳排放“零增長”，是降低交通運輸領(lǐng)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(lǐng)域碳減排開拓新途徑。”劉勁松說。
根據(jù)預(yù)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(lǐng)域使用。預(yù)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(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環(huán)境效益還能獲得經(jīng)濟收益。
劉勁松指出，我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，也是農(nóng)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降低秸稈焚燒量，減少污染；另一方面可拉動就業(yè)，直接增加農(nóng)民收入，并間接帶動秸稈收儲、運輸、農(nóng)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(yīng)，帶來顯著經(jīng)濟效益。原國家車用乙醇汽油推廣工作領(lǐng)導(dǎo)小組特邀顧問喬映賓算了一筆賬：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(fā)展需以技術(shù)突破降低成本
長期來看發(fā)展以纖維素乙醇等產(chǎn)品為代表的先進生物液體燃料是未來發(fā)展趨勢，對實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)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(dǎo)意見》明確提出，要加快推進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發(fā)展方向。
相比傳統(tǒng)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(chǎn)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(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?qū)崿F(xiàn)技術(shù)突破，預(yù)計成本將會大幅降低，將會有較大的發(fā)展空間。
在劉勁松看來，當(dāng)前先進生物能源技術(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。同時，需要通過產(chǎn)品補貼和稅收減免降低生物液體燃料的成本，提高市場接受度，促進其發(fā)展。
