——為國家“十二五”新能源產(chǎn)業(yè)規(guī)劃建言
　　
　　編者按在生物燃料走出“與民爭糧，與糧爭地”的困境之后，全世界范圍內(nèi)新一代生物質(zhì)燃料技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展?jié)u入佳境。有數(shù)據(jù)顯示，我國2011年前5個月原油對外依存度達55.2%，而同期美國已通過發(fā)展燃料乙醇降低到50%以下。在我國“十二五”新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局中，生物燃料應(yīng)該處于怎樣的戰(zhàn)略地位？如何根據(jù)國內(nèi)資源特點和條件大規(guī)模發(fā)展生物能源？應(yīng)該選擇什么樣的技術(shù)路線？業(yè)界專家李十中教授撰寫專題文章表達了自己的觀點。
　　
　　思考一和平崛起有賴可再生油田替代石油生物燃料當(dāng)優(yōu)先
　　
　　隨著中國經(jīng)濟的崛起，能源供應(yīng)不能自主和需求立足國外已成為經(jīng)濟發(fā)展的一大“軟肋”與隱患。事實證明，依靠武力去解決石油問題是行不通的，連美國這樣的國家都在考慮和正在建設(shè)本土的可再生“油田”，中國要實現(xiàn)和平崛起更應(yīng)該從長遠考慮，制定優(yōu)先發(fā)展生物燃料替代石油的國家能源戰(zhàn)略，從現(xiàn)在就開始建設(shè)“炸不垮、打不爛、永續(xù)的綠色油田”。
　　
　　美國政府認(rèn)為，要保持其世界領(lǐng)先地位必須有足夠的能源。目前生物燃料是其唯一通過立法保證實現(xiàn)發(fā)展目標(biāo)的可再生能源。其他許多國家也把用可再生燃料替代石油作為運輸燃料列入國家能源戰(zhàn)略。
　　
　　2007年3月，歐盟首腦會議提出了三個“20”的目標(biāo)，即到2020年減排溫室氣體20%（與1990年水平相比）、提高能效20%、可再生能源占整個歐盟能源消耗量的20％，其中生物燃料占運輸燃料的比例至少要達到10％。盡管因各種原因造成的糧價上漲引發(fā)了對生物燃料的質(zhì)疑，但歐盟還是力排眾議堅持這一目標(biāo)。缺油、少氣、沒有煤炭的瑞典，早在2005年就提出到2020年成為世界上第一個不依賴石油的國家的目標(biāo)，目前生物能源已占瑞典能耗的30%。
　　
　　印度總理辛格2010年1月強調(diào)全國必須執(zhí)行《生物燃料法令》，到2010全國使用的汽油中燃料乙醇比例達到5%，2011年提高到10%，違者將受到起訴。印度還制訂了宏偉的目標(biāo)——到2020年用5000萬噸乙醇代替86%的進口石油。埃塞俄比亞計劃開發(fā)200萬公頃處女地種植甜高粱，生產(chǎn)1700萬噸乙醇、1200萬噸高粱米和發(fā)電300億千瓦時，實現(xiàn)5年經(jīng)濟翻番的目標(biāo)。坦桑尼亞從今年6月份開始進口乙醇以抑制高漲的汽油價格。
　　
　　思考二升級換代趨利避害商業(yè)應(yīng)用推廣加快步伐
　　
　　目前的生物燃料主要是糖、淀粉、植物油生產(chǎn)的燃料乙醇和生物柴油，被稱作第一代生物燃料，存在著與人類爭奪食物的風(fēng)險。脂肪酸甲酯是目前應(yīng)用最廣泛的生物柴油。實踐證明，利用植物油生產(chǎn)生物柴油難以可持續(xù)發(fā)展，一是與人類食用油競爭資源；二是經(jīng)濟方面缺乏競爭性。因此，人們把目光轉(zhuǎn)向木本油料。麻瘋樹是在荒地或退化土地上種植的理想能源植物，前幾年在非洲、印度及我國西南地區(qū)曾掀起一個種植高潮，但由于麻瘋樹種植對環(huán)境的影響還未被全面了解，其作為燃料替代方案的前景尚不明朗，英國D1公司已經(jīng)將麻瘋樹生物柴油項目轉(zhuǎn)讓給澳大利亞的新能源公司，之后轉(zhuǎn)向甘蔗乙醇。
　　
　　用秸稈類木質(zhì)纖維素氣化后可以通過費托合成得到第二代生物柴油BtL。早在2007年德國Corren公司就建成了年產(chǎn)1.3萬噸示范裝置，但一直沒有公布經(jīng)濟數(shù)據(jù)，2011年初原來參與項目風(fēng)險投資的殼牌公司退出了股份。
　　
　　生物乙醇還能轉(zhuǎn)化為乙烯，之后加工生產(chǎn)高密度聚乙烯和聚氯乙烯，形成生物基塑料工業(yè)。巴西Braskem是“綠色塑料”的先行者。今年，美國陶氏化學(xué)公司在巴西投資建設(shè)了乙醇制乙烯項目，預(yù)計生物基塑料將在全球取得迅猛發(fā)展。
　　
　　由于第一代生物燃料替代石油的成本太高，替代能力和減排二氧化碳能力有限，并且可能影響糧食安全和破壞環(huán)境，國際上正轉(zhuǎn)向用秸稈類農(nóng)林廢棄物、紙張和城市垃圾以及專門的能源作物（如柳枝稷、芒草或短輪伐期楊樹）為原料，生產(chǎn)第二代生物燃料——纖維素乙醇。纖維素乙醇具有原料資源豐富、再生周期短、不增加溫室氣體總量等眾多優(yōu)點，還可利用很多未開發(fā)利用的荒山荒地種植柳枝稷等能源作物，這樣就不會引發(fā)糧食安全問題，也避免了資源枯竭的威脅，使生物燃料得以可持續(xù)發(fā)展。
　　
　　歐盟已承認(rèn)其制定的2010年用生物燃料替代5.75%石油的目標(biāo)因原料供應(yīng)問題而未能實現(xiàn)，因此把2020年替代10%石油的希望寄托于第二代生物燃料。美國也是如此，由于采用玉米只能生產(chǎn)4500萬噸乙醇/年，美國計劃到2022年其生物燃料目標(biāo)中的其他6000萬噸要以纖維素乙醇為代表的先進生物燃料來滿足需求。美國有13億噸生物質(zhì)用于生產(chǎn)生物燃料（乙醇），而我國有2.92億噸秸稈類農(nóng)林廢棄物可以生產(chǎn)纖維素乙醇。美國鼓勵第二代生物燃料——纖維素乙醇生產(chǎn)，每加侖給與1.01美元的補貼，而把玉米乙醇的補貼從每加侖0.51美元減少到0.46美元。從2005到2010的十年間，美國累計投入了50多億美元研究經(jīng)費。但由于沒有突破技術(shù)瓶頸，國際上纖維素乙醇生產(chǎn)成本仍高于糧食乙醇和甘蔗乙醇，無法和石油競爭。
　　
　　跨國公司積極參與是生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大趨勢，BP、殼牌、杜邦等石化巨頭紛紛斥巨資進行技術(shù)研發(fā)和風(fēng)險投資。其中，BP用5億美元在美國建立先進生物燃料研發(fā)中心，盡管墨西哥灣漏油事件給其造成巨大損失，但該公司變賣資產(chǎn)賠償，仍保留了生物燃料業(yè)務(wù)并繼續(xù)加大研發(fā)和投資力度，在美國建設(shè)纖維素乙醇項目、在巴西投資甘蔗乙醇項目。2010年福特公司生產(chǎn)了80萬輛可以使用從純乙醇到汽油的靈活燃料汽車,比上一年增加1倍。
　　
　　隨著燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也蓬勃展開。乙醇運輸是制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一，用管道運輸成本比目前的運輸成本低很多。石化工業(yè)也是經(jīng)過幾十年的發(fā)展、形成了完善的運輸管道系統(tǒng)后才有了千萬噸級的煉油裝置和百萬噸級的乙烯裝置。巴西已經(jīng)修建了兩條乙醇管道，把西部甘蔗產(chǎn)區(qū)的乙醇運到東海岸出口，管道成本約為100萬美元/英里。2010年1月美國兩家大型乙醇工程、項目管理與建筑企業(yè)合資興建了1800英里長的管道，把乙醇從美國中西部產(chǎn)區(qū)運送到東海岸至新澤西州。這項斥資4億美元的工程預(yù)期將在2014年完工。
　　
　　生物燃料不僅可以替代石油作為車用燃料，還能用作航空燃料。2008年2月，英國維珍航空公司首先采用波音747飛機，以80∶20配成航煤和棕櫚油/巴巴蘇油的混合燃油進行飛行試驗，為在現(xiàn)代商用發(fā)動機中燃燒生物燃料提供了重要的數(shù)據(jù)，使后來更多試驗的開展成為可能。后續(xù)的飛行試驗都證明，添加生物燃料對飛機發(fā)動機的性能無不利影響。植物油直接加氫工藝生產(chǎn)的生物柴油可以100%作為航空燃料。我國中石油與美國UOP（聯(lián)合化學(xué)公司）合作對麻瘋樹油直接加氫得到的航空燃油已由中國國航試飛并取得成功。美國空軍以及巴西的有關(guān)部門也積極開展乙醇-航煤的研究，已完成小規(guī)模試驗，正在做試飛準(zhǔn)備。由費托反應(yīng)制造的、以秸稈為原料的液體生物燃料BtL也具備了試飛條件。航空業(yè)正加緊步伐尋找適用于噴氣發(fā)動機的替代燃料，因為其正面臨著一個非常有挑戰(zhàn)性的目標(biāo)——到2050年要將二氧化碳排放降低50%，屆時第二代生物燃料即BtL形式的燃料有望在航空混合燃料中占據(jù)30%的比例。
　　
　　用CO2和（海）水經(jīng)光合作用生成油藻后生產(chǎn)的生物柴油和乙醇等燃料被視作第三代生物燃料，正進入中試階段；未來的第四代燃料將用二氧化碳和水直接光合成乙醇、柴油或其他高碳醇。盡管美國對纖維素乙醇投入了大量研發(fā)資金，建立了33套中試和示范裝置，但由于技術(shù)不成熟，要到2015年后才能具有競爭力。
　　
　　基于生物燃料的技術(shù)現(xiàn)狀，全球公認(rèn)產(chǎn)業(yè)須從第一代向第二代生物燃料過渡，甜高粱稈乙醇被國際公認(rèn)是從糧食向秸稈類木質(zhì)纖維素原料過渡的1.5代生物燃料。由于中國人多地少的特殊國情，我國政府早在2006年就提出了發(fā)展生物燃料產(chǎn)業(yè)“不得占用耕地,不得消耗糧食,不得破壞生態(tài)環(huán)境”原則。國家發(fā)改委、財政部、科技部都未雨綢繆地大力支持木薯、甜高粱稈、菊芋等非糧原料生產(chǎn)乙醇的產(chǎn)業(yè)建設(shè)和技術(shù)研發(fā)工作。我國已成功地實現(xiàn)燃料乙醇原料的轉(zhuǎn)型，從玉米等糧食原料轉(zhuǎn)為非糧原料，如在廣西已建成年產(chǎn)20萬噸木薯乙醇工廠；用甜高粱稈生產(chǎn)乙醇的技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平；用玉米芯中的半纖維素生產(chǎn)糠醛、纖維素聯(lián)產(chǎn)乙醇、木質(zhì)素用于生產(chǎn)防火材料技術(shù)在山東濟南圣泉集團公司成功建成千噸級燃料乙醇示范裝置，工廠經(jīng)濟效益良好；山東龍力生物科技有限公司也建成了萬噸級用玉米芯生產(chǎn)木糖醇聯(lián)產(chǎn)纖維素乙醇示范工程。
　　
　　思考三外向型經(jīng)濟發(fā)展受阻生物燃料擔(dān)當(dāng)拉動內(nèi)需推手
　　
　　生物燃料產(chǎn)業(yè)不僅能解決石油替代和環(huán)境問題，還是發(fā)展經(jīng)濟的催化劑，可以帶動多種行業(yè)發(fā)展，創(chuàng)造就業(yè)機會。
　　
　　2010年美國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)對GDP的貢獻為670億美元，減少進口石油4.45億桶，節(jié)約購油款354億美元；為聯(lián)邦政府和州政府分別增加105億美元和93億美元稅收；創(chuàng)造120萬個就業(yè)機會。巴西的乙醇產(chǎn)業(yè)占全國GDP的2%（282億美元），替代51%的汽油，減排4831萬噸CO2；甘蔗渣發(fā)電占全國發(fā)電量的20%；提供197萬個工作崗位。聯(lián)合國環(huán)境計劃署等4個國際組織于2008年9月發(fā)布的《綠色職業(yè)》報告中指出：“到2030年可再生能源產(chǎn)業(yè)將產(chǎn)生約2040萬個就業(yè)崗位，其中生物燃料1200萬個、太陽能630萬個、風(fēng)能210萬個�！�
　　
　　世界經(jīng)濟一直籠罩在危機、動蕩與彷徨的陰影中，因此我國必須開辟出口以外的途徑拉動經(jīng)濟。生物燃料是一個帶動性很強的綜合性產(chǎn)業(yè)體系，包括農(nóng)業(yè)、化工、塑料、汽車、輕工、電力、運輸、服務(wù)等多種行業(yè)，能實現(xiàn)拉動內(nèi)需的目的。如巴西的汽車都是既能使用汽油又能使用乙醇的靈活燃料汽車FFVs，現(xiàn)在已有1300萬輛，占汽車保有量的40%，并且計劃2015年達到60%；美國有900萬輛FFVs；瑞典有專門生產(chǎn)乙醇和沼氣公交車、卡車等重型車輛的機構(gòu)。
　　
　　利用我國豐富的生物質(zhì)資源生產(chǎn)生物燃料（乙醇、沼氣）供應(yīng)本土生產(chǎn)的汽車，形成自我循環(huán)的經(jīng)濟鏈條，可以顯著拉動內(nèi)需市場，實現(xiàn)我國經(jīng)濟從出口型、投資型向內(nèi)需拉動的轉(zhuǎn)型。
　　
　　生物燃料產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)不同的優(yōu)勢就是有助于解決我國久病成疴的“三農(nóng)”問題。美國發(fā)展燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的初衷是發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟，后來因石油資源短缺才考慮到能源安全。美國總統(tǒng)奧巴馬2009年5月對農(nóng)業(yè)部長下達總統(tǒng)令，要求農(nóng)業(yè)部加快生物燃料產(chǎn)業(yè)的投資和生產(chǎn)，在美國建立永久的生物燃料產(chǎn)業(yè)，擴大生物燃料基礎(chǔ)設(shè)施，利用這個產(chǎn)業(yè)為美國加快發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟提供唯一的機會，同時減少對外國石油的依賴。美國農(nóng)業(yè)部長TomVilsack2011年7月在能源部生物質(zhì)大會上表示：“美國有190萬農(nóng)民，每年收入才1萬美元，我們要發(fā)展生物燃料產(chǎn)業(yè)，改善給我們提供糧食和水的家庭和地區(qū)的收入�！倍�我國有8億農(nóng)民，土地生產(chǎn)率和勞動生產(chǎn)率低下。先行工業(yè)化國家的工業(yè)化是工與農(nóng)、城與鄉(xiāng)協(xié)同深化的，中國則以城鄉(xiāng)二元化和工農(nóng)二元化政策將“三農(nóng)”邊緣為工業(yè)化和城市化的食物和原料提供者，至今也未能形成自身的農(nóng)工商貿(mào)的企業(yè)化經(jīng)營體系。因此，在中國發(fā)展生物燃料產(chǎn)業(yè)有利于培育“三農(nóng)”的自身“造血功能”和“成長機制”，更能解決上億名農(nóng)民工就業(yè)問題，維系社會公平與穩(wěn)定。
　　
　　思考四多種方案歷經(jīng)考驗生物燃料領(lǐng)先一步
　　
　　解決運輸領(lǐng)域的替代石油問題可以有多種選擇，如氫、生物燃料、燃料電池、煤基燃料、電動汽車等。
　　
　　氫是理想的清潔能源，但其是二次能源，制氫成本高且與現(xiàn)有的運輸基礎(chǔ)設(shè)施不匹配，歐美都認(rèn)為氫能尚需時日才能取代現(xiàn)有的運輸燃料。燃料電池目前也不能滿足石油替代要求，主要是成本居高不下，再就是缺乏加氫的基礎(chǔ)設(shè)施，美國能源部已經(jīng)削減了對氫燃料電池的資助。電動汽車還取決于電池技術(shù)的突破。
　　
　　20世紀(jì)末，歐美都曾進行了較大規(guī)模的用煤（或天然氣，當(dāng)時天然氣極其便宜）基甲醇替代運輸燃油的試驗，但先后都放棄了。美國甲醇燃料試驗早已于上個世紀(jì)完成，1996年加里福尼亞州大約有13000輛FFVs（靈活燃料車），還有500輛公共汽車（包括學(xué)校接送學(xué)生的校車）和卡車使用甲醇燃料，共建了80多個M85加油站。然而到20世紀(jì)末，所有的甲醇加油站就都關(guān)閉了。洛衫磯和西雅圖的運管部門由于甲醇燃料的高腐蝕性放棄了甲醇試驗項目。從1989年開始，在甲醇公交車項目耗費了1.02億美元以后，洛衫磯郡的交通管理官員宣布他們的甲醇防（空氣）污染項目失敗，主要由于這些車輛要經(jīng)常修理。甲醇的毒性、腐蝕性（氧化后變?yōu)榧姿幔�、低熱值（僅為汽油的46.3%）、易污染空氣（燃燒不完全產(chǎn)生甲醛）和地下水（極易溶于水）是其自身缺陷。而其最致命的缺點一是用煤生產(chǎn)甲醇過程要釋放出大量的CO2；二是與石油一樣不可再生。世界上沒有任何國家用煤基甲醇作為運輸燃料，也沒有類似的計劃。
　　
　　煤制甲醇作為中間體生產(chǎn)烯烴，或煤炭多聯(lián)產(chǎn)間接制油都可以替代石油，但必須首先解決二氧化碳排放和用水問題，再考慮大規(guī)模發(fā)展。2007年5月，美國參議院能源與自然資源委員會以20∶3票通過《能源自主與安全法案》時，否決了原議案中提出的到2022年用煤生產(chǎn)220億加侖柴油的方案，主要是考慮煤制油對全球變暖產(chǎn)生的影響。2007年12月，美國總統(tǒng)布什簽署正式生效的《能源自給與安全法案》中只有生物燃料條款，即到2022年必須將以燃料乙醇為代表的生物燃料使用量提高到1.08億噸（360億加侖）。
　　
　　因此，目前能滿足可再生、清潔、規(guī)�；�供應(yīng)要求的替代燃料只有生物燃料，全球已有能使用生物燃料和汽油的新能源汽車約2500萬輛。國際能源機構(gòu)（IEA）于2004年發(fā)布的《運輸用生物燃料》報告中指出：“從燃料性能、基礎(chǔ)設(shè)施和其他因素考慮，生物燃料與其他替代燃料相比較，在控制氣候變化、減排溫室氣體中的作用顯著�！盜EA在2010年的年度報告中預(yù)計，2050年生物燃料將占運輸燃料比例的27%。
　　
　　思考五對糧食安全沒有影響部署得當(dāng)魚與熊掌可兼得
　　
　　實際上，我國的燃料乙醇工業(yè)對糧食安全并沒有影響。
　　
　　2010年我國燃料乙醇產(chǎn)量169萬噸，其中玉米乙醇155萬噸，木薯乙醇14萬噸。去年全國玉米產(chǎn)量1.68億噸，食用消費比例很小，主要是飼用（9900萬噸）和工業(yè)用（5000萬噸），乙醇消耗所占比例僅不到3%。而用玉米生產(chǎn)乙醇的同時，還會副產(chǎn)DDGs蛋白質(zhì)飼料0.91噸/噸燃料乙醇。根據(jù)美國用DDGs飼料養(yǎng)殖的成功經(jīng)驗，每噸DDGs相當(dāng)于1.3噸玉米。這樣，我國的155萬噸乙醇可副產(chǎn)的蛋白質(zhì)飼料相當(dāng)于200萬噸飼用玉米。因此，目前我國的燃料乙醇產(chǎn)業(yè)不影響糧食安全，但對飼料供應(yīng)存在潛在的影響，必須未雨綢繆。
　　
　　質(zhì)疑生物燃料影響糧食供應(yīng)只說了問題的一面，而更該受到關(guān)注的是資源枯竭、全球變暖、油價飆升、引發(fā)通脹以至社會動亂的石油問題，而生物燃料正是解決這些問題的一種最佳選擇。“兩利相權(quán)取其大，兩害相權(quán)取其小”，不能因小而失大局。只要趨利避害、部署得當(dāng)，發(fā)展生物燃料是可以魚與熊掌兼得的。更何況生物燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不是依靠于人爭食的第一代原料玉米和甘蔗，而是利用邊際土地種植的能源作物和秸稈類農(nóng)林剩余物。
　　
　　聯(lián)合國環(huán)境計劃署（UNEP）2009年發(fā)布的《生物燃料評估》報告中指出：“發(fā)展生物燃料是利用退化、邊際土地種植能源作物�！碧鸶吡皇菄�際公認(rèn)的耐貧瘠作物，適應(yīng)性極強，具有耐干旱、耐水澇、抗鹽堿等多重抗逆性，在溫度10℃以上和年積溫在2900℃～4100℃范圍即可種植。甜高粱與種植玉米相比較，其所需化肥、灌溉用水量是玉米的2/3；與甘蔗相比生長期短，僅為100～120天，一年可種三季，用水量是甘蔗的1/7，而甘蔗一年只能種植一季。其發(fā)酵過程不消耗水，也不產(chǎn)生廢水，同時甜高粱稈在發(fā)酵乙醇過程僅消耗了蔗糖，而增加了發(fā)酵過程產(chǎn)生乙醇的酵母，所以糟渣營養(yǎng)更加豐富，對牛羊有很好的誘食效果，易消化，與青貯玉米營養(yǎng)成分相當(dāng)，可替代干草或青貯玉米作為飼養(yǎng)牛羊的粗料飼，保障了飼料安全。
　　
　　我國現(xiàn)已在甜高粱莖稈生產(chǎn)乙醇技術(shù)上取得重大進展，以Φ3.6m×55m發(fā)酵罐為核心設(shè)備的連續(xù)固體發(fā)酵工業(yè)示范裝置已經(jīng)在內(nèi)蒙古鄂爾多斯成功運行，可以形成“3萬畝低質(zhì)土地/1萬噸乙醇/6千頭牛/280萬Nm3沼氣/6萬噸有機肥”的低碳生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈。如將我國現(xiàn)有的900萬畝普通高粱改種甜高粱，在保證釀酒用高粱米供應(yīng)的同時,還可生產(chǎn)300萬噸燃料乙醇。
　　
　　思考六提高產(chǎn)量而非擴大面積靠科技培育“綠色油田”
　　
　　據(jù)農(nóng)業(yè)部2008年提供的專項調(diào)查報告，全國可用于發(fā)展液體生物燃料的宜能荒地有2680萬公頃，集中分布區(qū)為8片。其中一等宜能荒地0.65億畝（433.33萬公頃），占16.2%；二等宜能荒地1.31億畝（873.33萬公頃），占32.6%；三等宜能荒地2.06億畝（1373.33萬公頃），占51.2%。一等和二等宜能荒地可以種植能源作物，共計1.96億畝。依靠科技進步，利用鹽堿、沙荒等邊際性土地和退化農(nóng)田，通過生物技術(shù)提高植物的抗逆性，可以在不占用現(xiàn)有耕地和不影響糧食產(chǎn)量的前提下為中國的生物燃料產(chǎn)業(yè)提供原料。再加上現(xiàn)有種植薯類、甜高粱等的非糧低產(chǎn)農(nóng)田，即具年產(chǎn)1億噸燃料乙醇的生產(chǎn)潛力，是一片巨大的“綠色油田”！
　　
　　農(nóng)業(yè)部有關(guān)部門2009年完成的秸稈資源調(diào)查結(jié)果顯示，我國有約7.6億噸秸稈，可收集量為6.46億噸，利用的途徑主要包括能源、還田、飼料、工業(yè)、栽培食用菌和焚燒（或閑置）等6種方式。其中用于炊事29.6%，飼料27.5%，工業(yè)用2.7%，還田15%，焚燒或閑置25.2%。在不影響秸稈現(xiàn)有用途的前提下生產(chǎn)纖維素乙醇，原料是目前占總量25.2%的焚燒或閑置秸稈，即1.63億噸，可年產(chǎn)4000萬噸纖維素乙醇或費托法生物柴油。全國每年林業(yè)剩余物量約為1.3億噸，可生產(chǎn)3000萬噸纖維素乙醇或費托法生物柴油。目前我國可用農(nóng)林剩余物資源量為2.92億噸，具備年生產(chǎn)7000萬噸燃料乙醇或費托法生物柴油的潛力，又是一個潛在的“綠色油田”。
　　
　　我國保障糧食安全的主要措施是提高作物產(chǎn)量，而不是擴大種植面積。同樣對于新興的生物能源產(chǎn)業(yè)，以及農(nóng)業(yè)多元化衍生出來的能源農(nóng)業(yè)、能源林業(yè)，也是依靠生物技術(shù)的進步，利用邊際土地種植能源作物。由于是以收獲生物質(zhì)為主作為生物能源的原料，因此不存在食用安全問題。同樣提高現(xiàn)有能源作物產(chǎn)量，也可以為生物燃料產(chǎn)業(yè)提供充足的原料�；�因工程技術(shù)可以改良作物耐旱性或抗鹽性、改善纖維素與木質(zhì)素含量比例、提高薯類能源作物淀粉含量和化學(xué)結(jié)構(gòu)、改良作物抗寒性等，用在糧食作物上爭議很大，而用于能源作物就可以消除顧慮了�；�因作（植）物-低木質(zhì)素、高纖維素含量耐貧瘠的木質(zhì)纖維素能源作（植）物已培育成功，轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以使楊樹的纖維素與木質(zhì)素含量比例從2.0提高到4.3，有利于纖維素乙醇等第二代生物燃料的生產(chǎn)。耐鹽堿干旱等能源作物將在2020年后形成我國的能源農(nóng)業(yè)，能大規(guī)模利用邊際性土地為生物能源產(chǎn)業(yè)提供充足的原料。
　　
　　思考七先進技術(shù)支撐經(jīng)濟性精選原料繪制路線圖
　　
　　各國都對新興的可再生能源產(chǎn)業(yè)采取了補貼、稅收優(yōu)惠等激勵措施，正如歷史上對新藥開發(fā)、醫(yī)療技術(shù)等的支持一樣，政府會出臺扶持政策幫助產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前，除巴西外，第一代生物燃料都享受不同程度的財政補貼，因而引起一些人的非議。
　　
　　生物燃料是在本土上生產(chǎn)的能源，能保障國家能源安全、減排溫室氣體和發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟，并且正在通過技術(shù)進步不斷提高能效和改善環(huán)境。隨著技術(shù)進步和企業(yè)的成熟，巴西的甘蔗乙醇已經(jīng)做到不依靠任何財政補貼和稅收優(yōu)惠來和進口石油競爭，目前巴西圣保羅的車用乙醇價格僅是汽油的54%。通過產(chǎn)業(yè)發(fā)展，我們也可以和巴西一樣，逐漸取消補貼。
　　
　　我國在1.5代生物燃料技術(shù)方面居國際領(lǐng)先，開發(fā)了ASSF（先進固體發(fā)酵）生產(chǎn)甜高粱稈乙醇技術(shù)，突破了同類技術(shù)中的菌種、反應(yīng)器、保存三個關(guān)鍵性難題，篩選并確定了低水活性、耐高溫、耐高乙醇濃度的發(fā)酵菌種；確定了甜高粱稈貯存方法；設(shè)計并優(yōu)化了轉(zhuǎn)鼓式固體發(fā)酵罐，改善固體發(fā)酵過程的傳質(zhì)、傳熱，以維持最佳發(fā)酵條件，顯著提高了固體發(fā)酵效率。美國能源部可再生能源實驗室對ASSF技術(shù)中試進行了技術(shù)經(jīng)濟評價，按每噸甜高粱稈200元計，乙醇生產(chǎn)成本為4.35元/千克（已含10%稅，如免稅則為3.95元/千克），結(jié)果表明ASSF法生產(chǎn)甜高粱乙醇在技術(shù)、工程和經(jīng)濟上均具有充分的可行性和明顯優(yōu)勢。
　　
　　甜高粱不僅耐貧瘠、適應(yīng)性強，而且從黑龍江到海南島、新疆到連云港都可以種植，特別是在熱帶、亞熱帶地區(qū)還能種植2~3季，并且“一種兩收”，而甘蔗一年才能種植一季，顯著提高土地利用率。高粱源于非洲，全球有99個國家種植甜高粱，面積達4300萬公頃，只需更換品種，就可以達到同時生產(chǎn)糧食、燃料、電力的目的，解決糧食與能源安全問題。此外，我國薯類播種面積1.5億畝，亦可為乙醇工業(yè)提供充分原料，采用無蒸煮糖化技術(shù)和高效厭氧處理廢水技術(shù)，顯著改善薯類燃料乙醇的經(jīng)濟性和環(huán)保性。
　　
　　一個新興產(chǎn)業(yè)的形成需要科學(xué)的發(fā)展路線圖。美國斥巨資進行第二代生物燃料——纖維素乙醇的研發(fā)，僅2009年就投入20多億美元，建成了33套示范和中試裝置。然而，美國的風(fēng)險投資公司因為不尊重科學(xué)規(guī)律，盲目建設(shè)纖維素乙醇工廠，目前是一片哀鴻。在纖維素乙醇風(fēng)投失利后，美國的一些風(fēng)投公司又把注意力轉(zhuǎn)向第三代生物燃料藻類生物柴油。2009年在世界生物燃料大會上，美國公司預(yù)言在2~3年內(nèi)藻類生物柴油將實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，而歐洲則預(yù)測為2020年以后。但是主觀愿望不能代替科學(xué)規(guī)律，目前藻類生物燃料的成本在200美元/桶以上，顯然還不具備商業(yè)化生產(chǎn)的經(jīng)濟性。
　　
　　因此，生物燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展應(yīng)根據(jù)技術(shù)和經(jīng)濟可行性來確定。建議第一代生物燃料控制生產(chǎn)規(guī)模，并逐步向非糧原料轉(zhuǎn)型；目前大力發(fā)展1.5代生物燃料；加快示范第二代生物燃料——纖維素乙醇和費托法生物柴油；抓緊研發(fā)第三代生物燃料——藻類生物柴油；跟蹤第四代生物燃料技術(shù)。
　　
　　具體路線圖如下：從目前到2015年，甜高粱和薯類等是我國主要的乙醇原料，年產(chǎn)量達到500萬噸；生物柴油以垃圾油、油腳、棉籽油為主要原料，年產(chǎn)量100萬噸。2016~2025年，燃料乙醇以甜高粱、薯類和秸稈類木質(zhì)纖維素原料并舉；木本油料、冬閑田菜籽油將是生物柴油的主要原料。2025年后，燃料乙醇和生物柴油增加的生產(chǎn)能力主要是以木質(zhì)纖維素作物為主的第二代生物燃料。
　　
　　李十中，男，1962年10月出生于天津，博士，英國牛津大學(xué)博士后，現(xiàn)為清華大學(xué)核研院新能源研究所教授、副所長，國家“十一五”燃料乙醇發(fā)展規(guī)劃組專家，中國工程院與瑞典工程院可再生能源合作項目生物能源課題組中方召集人，參與了制定國家《“十一五”燃料乙醇專項發(fā)展規(guī)劃》、《支持生物能源與生物化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展財稅扶持政策》、重大科技專項《農(nóng)林生物質(zhì)工程項目指南》等工作。
　　

　　來源：中國化工報