【關(guān)鍵詞】新能源 “兩山”理論 碳中和 生物基 生物經(jīng)濟(jì)

　　碳達(dá)峰、碳中和已經(jīng)成為關(guān)系國家戰(zhàn)略實(shí)現(xiàn)的重要工作與目標(biāo)。2021年4月30日召開的中央政治局會(huì)議強(qiáng)調(diào)，要有序推進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和工作，積極發(fā)展新能源。在諸多新能源中，唯有生物能源與農(nóng)業(yè)密切相關(guān)[1]。通過利用秸稈和調(diào)整種植結(jié)構(gòu)、利用邊際土地種植能源作物、生產(chǎn)清潔燃料與合成材料可帶動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展、增加農(nóng)民收入，讓綠水青山變金山銀山;作物生長的同時(shí)還會(huì)吸收CO2，實(shí)現(xiàn)負(fù)碳排放。石油不僅是交通燃料，而且是最主要的化工原料，還是塑料、橡膠、化纖三大合成材料的原材料。我國要在2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”，就必須在交通和工業(yè)原料方面不再依賴化石能源，從石油經(jīng)濟(jì)向建立在生物技術(shù)和產(chǎn)品之上的生物經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。因此，用生物質(zhì)替代石油是一場新能源革命。

　　新能源革命是國家從石油經(jīng)濟(jì)向生物經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的必經(jīng)之路

　　實(shí)現(xiàn)油氣行業(yè)的碳中和，是人類面臨的巨大挑戰(zhàn)。既要保障燃料和材料產(chǎn)品的供應(yīng)，又要把對環(huán)境的影響降到最低。如何解決?開發(fā)與利用生物能源是目前最有潛力的人類從根本上改善環(huán)境、提供燃料和材料產(chǎn)品的發(fā)展方向。生物能源的優(yōu)勢不僅在于可再生、植物自身吸收CO2[2]，還在于其“物質(zhì)性”特質(zhì)使其可替代化石能源提供人類所需的燃料和材料，拓寬農(nóng)產(chǎn)品市場，使綠水青山變成金山銀山[3]。我國是農(nóng)業(yè)大國，生物質(zhì)資源豐富，大力發(fā)展生物能源符合國情，在保證糧飼供應(yīng)的前提下，通過調(diào)整種植結(jié)構(gòu)和在邊際土地上種植能源作物、利用秸稈生產(chǎn)清潔燃料與合成材料，既可減少石油進(jìn)口，又可帶動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展和鄉(xiāng)村振興。

　　用生物質(zhì)替代石油生產(chǎn)人類必須的燃料和材料是目前石油化工領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳中和的唯一途徑。從能源安全和氣候變化的角度考慮，各國都把減少化石能源消耗、發(fā)展可再生能源、保護(hù)人類共同家園作為首要任務(wù)，發(fā)達(dá)國家已把用生物質(zhì)替代石油作為國家能源戰(zhàn)略[4]。生物燃料和生物基材料是以可再生的生物質(zhì)為原料，利用生物化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)生產(chǎn)的材料和燃料，其原料源自“生物”，轉(zhuǎn)化過程是能耗低的“生物過程”。新能源革命推動(dòng)了生物和化工領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)了燃料與材料變革，使化石燃料逐步向乙醇、氫等生物燃料以及電、合成燃料轉(zhuǎn)變;石化材料逐步向生物基材料轉(zhuǎn)變。

　　根據(jù)國際能源署(International Energy Agency，簡稱IEA)發(fā)布的《Energy Technology Perspectives 2020》，在交通領(lǐng)域，電替代了1%的化石燃料，而生物燃料(燃料乙醇和生物柴油)則替代了3%的化石燃料[5]。歐盟在本月(2021年7月)發(fā)布的“Fit for 55”計(jì)劃中承諾，2030年比1999年減排55%的溫室氣體，在交通領(lǐng)域，其實(shí)現(xiàn)主要還是依靠以基于作物的乙醇為代表的生物燃料[6]。雖然車輛電動(dòng)化掀起熱潮，但在難以實(shí)現(xiàn)電氣化和降低碳密度的商用車、海運(yùn)和航運(yùn)領(lǐng)域，則只能依靠生物燃料替代化石燃料[7]。航運(yùn)方面，歐盟確定了2050年實(shí)現(xiàn)航空碳中和的目標(biāo)[8]。法國最新立法規(guī)定2022年生物航煤(bio-jet fuels)要占航煤的1%，到2025年和2030年該比例要分別提升至2%和5%，2050年實(shí)現(xiàn)航空碳中和[9]。道達(dá)爾[10]、殼牌、英國石油等石油巨頭紛紛開始生產(chǎn)生物航煤[11];亞馬遜的航空貨運(yùn)公司已訂購600萬加侖殼牌生物航煤[12];航空發(fā)動(dòng)機(jī)巨頭羅爾羅伊斯(Rolls Royce)已在下一代發(fā)動(dòng)機(jī)上測試生物航煤，并認(rèn)為到2050年全球生物航煤需求將達(dá)到5億噸/年[13]。海運(yùn)方面，國際海事組織制定了到2050年海運(yùn)排放比2008年減少50%的目標(biāo)[14];物流公司DHL已在集裝箱船上使用船用生物燃油[15];鹿特丹港早在2018年就開始為荷蘭內(nèi)河航線提供船用生物燃油，與化石燃料相比可減排90%的二氧化碳、100%的硫[16]。由于生物柴油以油脂為原料，其生產(chǎn)規(guī)模受到資源制約，目前歐洲生產(chǎn)的生物柴油或氫化生物柴油(航煤)原料中的34%來自中國的地溝油、19%是東南亞的棕櫚油[17]。2019年全球1.3億噸生物燃料產(chǎn)量中，生物柴油不到4000萬噸，而燃料乙醇達(dá)9143萬噸[18]，64個(gè)國家和地區(qū)使用乙醇汽油。

　　用生物質(zhì)替代石油生產(chǎn)的塑料、橡膠、纖維三大合成材料，稱為生物基材料，主要包括生物基聚烯烴、生物基聚酯、生物基尼龍(聚酰胺)等。2020年，全球生物基材料產(chǎn)量為210萬噸，并將在未來5年內(nèi)增長36%[19]。生物基材料具有優(yōu)秀的減排能力，其CO2排放量只相當(dāng)于傳統(tǒng)石油基高分子的20%。根據(jù)多倫多大學(xué)生物材料與復(fù)合中心的研究成果[20]：每噸生物基聚合物可減排3.2噸CO2。可生物降解聚酯類材料解決了石油基塑料造成的污染問題，其中聚乳酸在價(jià)格和可供性方面前景最好，價(jià)格最貼近石油基產(chǎn)品，應(yīng)用范圍廣，性價(jià)比高，占據(jù)可生物降解塑料市場份額的80%以上。烯烴是石化行業(yè)的基礎(chǔ)原料，用生物乙醇可以生產(chǎn)聚烯烴、順丁橡膠等。巴西Braskem公司正在將年產(chǎn)20萬噸乙醇脫水制乙烯工廠擴(kuò)建到26萬噸的規(guī)模[21]，該公司還在世界上首次推出可再生聚乙烯石蠟，用乙醇生產(chǎn)可再生乙烯比傳統(tǒng)石油基乙烯節(jié)能80%[22];國內(nèi)的安徽豐原集團(tuán)、中石化等公司亦有生物基乙烯生產(chǎn)裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)之中。發(fā)酵生產(chǎn)的乳酸還可脫水轉(zhuǎn)化為丙烯酸，作為重要的有機(jī)合成原料及合成樹脂單體，用于環(huán)保油漆、涂料的制備。

　　生物燃料和生物基材料產(chǎn)業(yè)具備戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的全部特征，有利于解決我國農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格和市場波動(dòng)問題，聚焦每年進(jìn)口5億多噸石油和2百多萬噸牛肉的巨大市場，可培育“三農(nóng)”的自身“造血”功能與成長機(jī)制，進(jìn)而顯著增加農(nóng)民收入，解決數(shù)千萬農(nóng)民工就業(yè)問題，促進(jìn)鄉(xiāng)村振興，讓綠水青山真正成為金山銀山。

　　推薦閱讀：新能源論文投稿的核心期刊