本刊特約記者 董俊

石油是一種不可再生能源，長遠來看必然需要有新的能源對其進行替代。與歐美國家相比，中國的石油形勢要嚴峻得多。而生物燃料作為一種把農(nóng)業(yè)和工業(yè)有機結合在一起的新興產(chǎn)業(yè)，對于發(fā)展農(nóng)業(yè)、改善農(nóng)村經(jīng)濟、解決能源問題具有積極意義。

能源與人類文明的發(fā)展息息相關。如今，能源危機和氣候變化的雙重挑戰(zhàn)正在迫使能源需求結構發(fā)生改變。

預計未來20年中，全球的石油和天然氣進口量持續(xù)穩(wěn)步增長，中國、印度和東盟都會成為能源進口增長迅速的國家。與此同時，氣候變化帶來的壓力也日益嚴峻。預計在未來20年，如果沒有新的政策對碳排放量加以控制，全球的二氧化碳排放量將增加40%。

為了尋找化石燃料的可替代能源，生物燃料成為學、政、商三界最為關注的發(fā)展方向之一。然而，生物燃料是否能完全替代化石燃料，還面臨著巨大的挑戰(zhàn)和考驗。

發(fā)展緣由

生物能源產(chǎn)業(yè)最早出現(xiàn)在二戰(zhàn)時期的美國，其初衷并非為了解決能源問題，而是為了消化過剩的糧食。由于第一次世界大戰(zhàn)后出現(xiàn)了糧食過剩和價格暴跌的情況，在二戰(zhàn)結束前，美國政府就鼓勵用谷物制造乙醇汽油，用作汽車燃料。

中國生物燃料的開發(fā)也有著相類似的緣由，也是從以糧食為原料發(fā)展燃料乙醇開始的。

1995～2000年間，中國糧食的連續(xù)豐收讓廣大農(nóng)民“望糧興嘆”，賣糧難成了時任國家總理的朱镕基以及中國幾億農(nóng)民的心頭之痛。在1998年前后，包括中央和省級儲備糧在內(nèi)的糧食庫存超過3000億公斤。糧食長期儲藏后變成陳化糧，只能用作工業(yè)原料，但由于當時轉化渠道狹窄，陳化糧的消化十分棘手。

糧食的高產(chǎn)無市讓中國開始思考如何在糧食與能源之間尋求契合點。2000年8月國家經(jīng)貿(mào)委布置開展研究乙醇汽油的任務。2001年，由國家發(fā)改委牽頭組織的研究小組奔赴美國和巴西，但由于巴西使用的原料是甘蔗，于是以玉米為原料的美國更直接地影響了中國最早期的燃料乙醇發(fā)展方案。

研究小組調(diào)研回國后，高層決定對乙醇汽油實行“先試點，后推廣”。為了消化陳化糧，試點地區(qū)被圈定為糧食的幾大主產(chǎn)區(qū)，河南、安徽、黑龍江、吉林、遼寧等地被推向了試點第一線，隨后湖北、山東、河北、江蘇四省的27個地市也被納入其中。各試點地區(qū)紛紛上報示范性企業(yè)，經(jīng)國務院討論審批，吉林燃料乙醇公司、河南天冠燃料乙醇公司、安徽豐原生化股份公司以及黑龍江肇東華潤酒精公司四家企業(yè)被敲定。這四家企業(yè)都以糧食為轉化原料，除河南天冠公司使用一部分小麥外，其余都用玉米作為原料。由此，我國的生物能源產(chǎn)業(yè)正式起步。

但隨著連續(xù)幾年乙醇汽油推廣試點范圍的擴大，陳化糧早已消化殆盡，乙醇原料的來源開始轉向新糧，繼而以新糧為主。終于，以玉米為原料的燃料乙醇項目引發(fā)了一系列連鎖反應。其中最明顯的便是，糧食價格直線上揚?！芭c人爭糧，與糧爭地”的矛盾被逐漸放大。

2006年12月，國家發(fā)改委下發(fā)了《關于加強生物燃料乙醇項目建設管理、促進產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》和《關于暫停玉米加工項目的緊急通知》。2007年6月7日，國務院召開可再生能源會議，玉米變乙醇項目被正式叫停，今后只能“在不得占用耕地、不得消耗糧食、不得破壞生態(tài)環(huán)境”的原則下堅持發(fā)展非糧燃料乙醇。

是非之辯

中國糧價直線上揚的同時，國際糧價也在2007～2008年經(jīng)歷了一輪大幅上漲，人們開始普遍認為，生物能源產(chǎn)業(yè)的迅速擴張是糧價上漲的一個重要成因，并紛紛要求對該產(chǎn)業(yè)進行限制。由此，用糧食生產(chǎn)生物燃料是否會加劇世界性饑荒成為各國關注的焦點。

經(jīng)合組織的官員曾發(fā)出警告：“如果乙醇占全球燃料消費的10%，那么就意味著美國、加拿大、歐盟和巴西30%的糧食、油料作物和甘蔗等糖類作物都會被用于乙醇生產(chǎn)?！?/p>

委內(nèi)瑞拉總統(tǒng)查韋斯針對世界的乙醇熱說，大量使用乙醇燃料是以“餓死窮人”的代價去“喂飽汽車”。美國方面的部分專家也指出，乙醇汽油熱將造成世界8億輛機動車車主與20億貧困人口大規(guī)模的爭搶糧食，機動車車主想讓汽車動起來，而窮人僅僅想吃飽飯活下來。

2009年，由歐佩克國際發(fā)展基金會與奧地利國際應用系統(tǒng)分析研究所(IIASA)合作開展的《生物燃油和糧食安全研究報告》終于完成。這份報告從國家、地區(qū)和國際三個層面對未來20～30年生物燃料發(fā)展與世界糧食安全的關系作出了評估，認為以糧食作物為生產(chǎn)原料的生物燃料的生產(chǎn)和消費政策必須重新考量，特別是許多發(fā)展中國家鼓勵發(fā)展第一代生物燃料的政策已經(jīng)威脅到了未來糧食安全，并且抑制了發(fā)展中國家的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級和增值。

隨著“與民爭糧”的爭議聲漸起，諸如燃料乙醇消耗的資源比其所能提供的或許還要更多，減排不力，破壞生態(tài)等質(zhì)疑也隨之出現(xiàn)。

除此之外，認為生物燃料污染比石化燃料大的聲音也見諸報端。英國一家咨詢公司DfT曾被英國交通部授權進行了名為“E4tech”的研究項目，調(diào)查《規(guī)范》中的生物燃料使用計劃對森林及其他未開發(fā)土地的全面影響。報告稱，一些常用來生產(chǎn)生物燃料的植物種類未能達到歐盟可持續(xù)發(fā)展的最低標準。根據(jù)歐盟的標準，每升生物燃料應該比石化燃料至少減排35%的溫室氣體。但是研究卻顯示，將棕櫚油用作生物燃料時反而會增加31%的溫室氣體排放，這一結果將森林或牧場被轉變?yōu)榉N植園時產(chǎn)生的溫室氣體計算在內(nèi)。除了棕櫚油，油菜籽油和豆油這些生物燃料量也未能達到歐盟最低標準。

那么，發(fā)展生物燃料究竟是不是應該受到指責的行為，又或者是一道矛盾的難題？

“第一代”到“第二代”的更迭

對于發(fā)展中國家或水土資源相對緊張的國家而言，用傳統(tǒng)的糧食作物如玉米、大豆或經(jīng)濟作物如甘蔗等生產(chǎn)生物能源產(chǎn)品，勢必加劇食物和耕地緊張狀況。即便是美國等糧食與水土資源相對充裕的國家，傳統(tǒng)的生物能源開發(fā)與生產(chǎn)方式也正在受到挑戰(zhàn)，因而發(fā)達國家不斷進行生物能源研發(fā)的戰(zhàn)略調(diào)整，積極倡導纖維素乙醇的研發(fā)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的用玉米作為原料的生物乙醇生產(chǎn)。鑒于生物能源開發(fā)中存在的原料等問題，尤其是對發(fā)展中國家及世界糧食安全的影響，目前生物燃料的開發(fā)，已從第一代技術即主要從傳統(tǒng)能源植物中獲取能源的技術轉向從整個植物生物量中獲取能源的第二代技術。

對此，中糧集團總裁助理、生化能源事業(yè)部總經(jīng)理岳國君認為，燃料乙醇的發(fā)展有三個階段：第一階段是以玉米、小麥為原料，發(fā)展燃料乙醇的初始階段。這是一個過渡期，可以為纖維素乙醇打下基礎；第二階段已經(jīng)是非糧燃料乙醇階段，以薯類、甜高粱等為原料；第三階段是以秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物為主要原料的纖維素燃料乙醇，這是燃料乙醇未來的發(fā)展方向。

纖維素乙醇被譽為第二代生物燃料，與主要以糧食為原料的第一代生物燃料相比。纖維素乙醇的原材料主要是秸稈、木屑乃至城市垃圾等通常未被充分利用的材料。由于其擁有取材廉價及廣泛、環(huán)境友好性很高等優(yōu)點，因此備受青睞，世界上許多國家都制定了相關計劃，大力發(fā)展纖維素乙醇。根據(jù)丹麥諾維信公司的預測，到2030年，生物燃料占全球能源的比重將達到9.3%。

目前，世界各國在大力推動纖維素乙醇的發(fā)展。美國總統(tǒng)奧巴馬于2010年2月初呼吁，美國應該加快生物燃料的開發(fā)，以構建美國清潔能源經(jīng)濟基礎，創(chuàng)造新型產(chǎn)業(yè)及就業(yè)崗位，減少美國對他國的能源依賴。按照計劃，2022年美國生物燃料年產(chǎn)量要達到360億美國加侖（1美國加侖約為3.785升）。巨大的商機驅(qū)使全球知名的生物化工企業(yè)都在開發(fā)先進的、低成本的技術，用于生產(chǎn)纖維素乙醇。一些處于領先地位的生物技術公司已經(jīng)在其示范工廠開始生產(chǎn)纖維素乙醇。

雖然纖維素乙醇優(yōu)點多多，但與很多新技術一樣，生產(chǎn)成本成為決定其能否實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的關鍵。纖維素燃料乙醇的建廠成本比玉米乙醇廠要高出1.5～10倍，目前還不具備大規(guī)模商業(yè)化的技術條件。同時，在纖維素乙醇的生產(chǎn)過程中，有一個關鍵要素——酶制劑的價格成為一直以來制約纖維素乙醇商業(yè)化的最大瓶頸之一。酶制劑是一類從動物、植物和微生物中提取的具有催化能力的蛋白質(zhì)，在諸多行業(yè)具有廣泛應用。在生物燃料生產(chǎn)中，酶制劑不可或缺。主要用它來降解生物質(zhì)中的纖維素并經(jīng)預處理成為糖類，然后發(fā)酵成為乙醇，再添加到汽油中成為乙醇汽油。優(yōu)良的酶制劑不僅能夠催化有關反應的發(fā)生，而且可以大幅提高轉化效率，有效降低生產(chǎn)成本。未來纖維素乙醇發(fā)展的難點就在于技術的突破，其技術進步的核心是如何降低成本。

中國作為一個農(nóng)業(yè)大國，發(fā)展纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)具有廣闊的前景。根據(jù)測算，目前中國每年的農(nóng)作物廢棄物數(shù)量超過6億噸，其中至少有一半可以用于纖維素乙醇的生產(chǎn)。如果有關技術能夠得到進一步開發(fā)和普及，將農(nóng)作物廢料變廢為寶，不僅有助于調(diào)整能源結構、減少能源進口依賴，還能夠?qū)崿F(xiàn)溫室氣體的有效減排，并能增加大量的就業(yè)機會，增加農(nóng)民收入。

戰(zhàn)略意義

石油是一種不可再生能源，長遠來看必然需要有新的能源對其進行替代。據(jù)《BP世界能源統(tǒng)計2006》的數(shù)據(jù)，目前全球石油儲量僅可供開采40年。因此對很多國家來說，發(fā)展生物能源產(chǎn)業(yè)成了一項長期的戰(zhàn)略任務。

正是在這種背景下，各國紛紛出臺了扶持生物能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，除了對業(yè)內(nèi)企業(yè)提供補貼外，一些國家還出臺了強制性的能源替代法令。例如，美國在2005年頒布了《可再生燃料標準》，要求燃料商提高生物燃料的混合使用量，到2012年燃料混合將達到280億升；法國規(guī)劃了生物燃料到2015年占燃料比例達10%的目標；巴西更是早在1975年就頒布了《國家乙醇燃料計劃》，要求提高乙醇在混合汽油中的比例。正是在這些政策的扶持下，生物能源產(chǎn)業(yè)才得以蹣跚起步。

中國也出臺了一系列的生物能源產(chǎn)業(yè)扶持政策。2006年1月《可再生能源法》正式實施；2006年，政府發(fā)布了《關于發(fā)展生物能源和生物化工財稅扶持政策的實施意見》，同時還出臺一些具體的財稅扶持政策；2007年9月，國家發(fā)改委制訂了《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，計劃在未來15年內(nèi)投資約1.5萬億元用于發(fā)展可再生能源，到2020年發(fā)展燃料乙醇至1500萬噸、生物柴油500萬噸。

近幾年，國外發(fā)達國家更是加緊了在生物能源領域的研究和投入。中國科學院院士、中國工程院院士石元春介紹說：“美國、加拿大、巴西等國家正在緊鑼密鼓地開展研發(fā)工作，對生物能源的投入不斷加碼?！?/p>

據(jù)《2010美國能源展望》，到2035年美國可用生物燃料滿足液體燃料總體需求量增長，乙醇占石油消費量的17%，使美國對進口原油的依賴在未來25年內(nèi)下降至45%。2008～2035年美國非水電可再生能源資源將占發(fā)電量增長的41%，其中生物發(fā)電占非水電可再生能源發(fā)電比重達49.3%。

據(jù)了解，2009年美國對先進生物燃料研發(fā)投入資金超過20億美元。2010年1月13日，美國能源部部長朱棣文宣布將再投資8000萬美元支持先進生物燃料及加油系統(tǒng)設施改造。

此外，近幾年巴西生物能源也發(fā)展迅速。2009年度巴西乙醇產(chǎn)量為1980萬噸，替代了國內(nèi)56%的汽油，減排二氧化碳4233萬噸，提供169萬個工作崗位，已有1000多萬輛靈活燃料汽車(FFVs)，汽車銷售中的90%以上是這類汽車。

與歐美國家相比，中國的石油形勢要嚴峻得多。而生物燃料作為一種把農(nóng)業(yè)和工業(yè)有機結合在一起的新興產(chǎn)業(yè)，對于發(fā)展農(nóng)業(yè)、改善農(nóng)村經(jīng)濟、解決能源問題具有積極意義。石元春認為，發(fā)展生物能源對增加我國農(nóng)民收入、破解“三農(nóng)” 問題、提高能源自給率及實現(xiàn)減排目標都具有極為重要的戰(zhàn)略意義。

就當前中國發(fā)展生物能源的現(xiàn)狀來看，石元春表示，以玉米等為原料的燃料乙醇在我國肯定行不通，纖維素乙醇等先進生物燃料短期內(nèi)不可能較大規(guī)模生產(chǎn)。目前，發(fā)展以甜高粱、薯類、菊芋等為原料的1.5代非糧乙醇可以迅速提高這些“非主流”作物的單產(chǎn)和擴大利用鹽堿地、沙地、海涂等低質(zhì)土地，增加農(nóng)民收入。

目前，清華大學開發(fā)的甜高粱稈先進固體發(fā)酵(ASSF)生產(chǎn)乙醇技術處于國際領先水平。2009年年底，清華大學李十中教授在內(nèi)蒙古巴彥淖爾市五原縣建設的甜高粱稈發(fā)酵罐從5立方米放大到127立方米，進行重復試驗，取得了成功。

石元春說：“我們應該關注土生土長的好東西，甜高粱稈生產(chǎn)燃料乙醇技術對中國更有現(xiàn)實意義。我國有3億多萬畝土地可以用來種植甜高粱等非糧能源作物。甜高粱與甘蔗不一樣，它對水肥和溫度的要求低得多，從大慶到海南都能種植。技術上也是國際一流的，工業(yè)化生產(chǎn)沒有問題。澳大利亞也在大力發(fā)展甜高粱乙醇，稱甜高粱為‘超級能源作物’?！?/p>

聯(lián)合國基金會高級顧問JanetHall極力推崇中國的甜高粱稈先進固體發(fā)酵生產(chǎn)乙醇技術。她認為，利用耐貧瘠作物甜高粱生產(chǎn)乙醇是解決非洲饑餓、全球糧食安全、農(nóng)村發(fā)展、氣候變化等問題的有效手段。