理性看待生物质能

文｜本刊记者 程杰

中国的“三农”问题已严重影响到社会公正与和谐稳定，影响经济的健康和持续发展，生物质能源正是解困“三农”的一剂良药，发展现代农业的必经路径。

生物质能源曾一度被各方视为对抗高油价和全球暖化的利器。因为开发生物质能源一方面可以减轻对原油的依赖，另一方面是藉由作物的光合作用，能自然调节大气中的二氧化碳含量，避免暖化现象持续恶化。但是，在生物质能源发展的同时，因全球陷入粮食短缺危机，使得生物质能源的光环顿时褪色，成了众矢之的。我们应该如何看待生物质能源？它究竟是“与人争粮”的洪水猛兽，还是国家能源战略的必然之需？中国科学院、中国工程院院士石元春自2001年开始关注生物质能源并为之奔走呼吁，用有力的实例和详尽的数据对此做出了科学的解答。

危及粮食安全了吗？

世界各国大力发展生物质能的同时，生物质能的开发和利用也受到越来越多的指责，其中，备受关注的是生物质能与世界粮食安全问题。世界粮价从2005～2008年一直快速上涨。2008年4月，联合国国际农业研究磋商小组的粮食专家发出呼吁，要求停止使用以粮食为原料的乙醇类生物能源，以缓解日益严重的全球粮食危机。联合国食物权问题特别报告员让•齐格勒认为，以当前的方式来生产生物燃料，是一种“无法容忍的犯罪行为”，他向联大人权理事会提出，应在5年内实现完全禁止这种燃料转化。

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）主席拉津德•帕乔里也曾于2008年表示：“生物燃料对粮食生产有重大的影响，并可能对整体粮食安全造成影响，因此我们在提出生物燃料解决方案时，必须非常非常小心。”

至此，刚刚热起来的生物质能被迫放慢了脚步。

对此，石元春院士有着不同的观点，“将生物能源与玉米乙醇等同或者混同起来，既不符合事实，又误导了舆论。”

事实上，玉米乙醇只是作为过渡性生物能源产品，并且在美国的历史任务已经逐渐完成。石元春院士进一步解释说：“2005年美国农业部和能源部联合向国会提交的，为实现2030年以生物燃料替代30%运输燃料而需由美国本土年供应13.66亿吨的生物质原料中，玉米只占6.7%，九成以上是非食物性的二代生物质原料。2008年通过的美国《能源安全与自主法案》中提出的2022年1.08亿吨生物燃料计划中，玉米乙醇自2015年达到4500万吨后就不再增加，主要靠第二代生物燃料的快速增长。从食物基燃料向非食物基生物燃料的战略转移是大势所趋。”

随着技术的发展，“燃料”对“食物”的两难困局已不存在。自从纤维素乙醇的优越性浮出水面以及利用FT技术和热解技术生产生物柴油以来，人们就将它们与谷物乙醇和生物油脂柴油区别开来，称之为二代生物燃料。这是一次通过技术革命推动从原料到产品的真正意义上的产业革命，从源头上解决“人车争粮”、“粮食涨价”、“能效和减排不力”等质疑。石元春院士认为，从多个技术路径来看，长期以来关于生物质能“争地争粮”的担忧可以放下了。

“土地资源稀缺”的质疑

“对中国发展生物质能源的怀疑论者有两个‘死结’，一个是‘影响粮食安全’，另一个是‘土地资源稀缺’。”石元春院士说，“如果把眼睛盯着‘农田’，那么的确是‘稀缺’，如果用一种新的‘土地观’，将眼光投放到‘边际性土地’上，却是另有一番风景。”

目前，中国约有1.37亿公顷边际性土地可种植甜甘蔗、木薯、旱生灌木等能源植物，可年产能5.49亿吨标煤。农业部最近一份专项调查报告提出的适种液体生物燃料的荒地面积是2680万公顷，加上现有种植薯类等的低产农田，将有年产出1亿吨以上燃料乙醇的潜力。

石元春院士认为，“生物质能源原料的取向和发展趋势不仅是‘非粮’，而且是‘非食物’。”

以往，制造生物质燃料必须依赖淀粉或糖含量丰富的小麦、甘薯等作物来转化成乙醇，或用多油的油菜籽、油棕来制造生物柴油。现在，由于转化技术的改进，再也不必单单依赖农粮作为生物质燃油的原料：生长于不能垦种农粮荒地上的野草、水生藻类以及秸杆、柴薪、废纸等各种农林业与工业的废弃物，都可以作为生物质燃料的原料。

据统计，中国每年仅秸秆就有7亿吨以上。而一个装机3万千瓦（30MW）的秸秆直燃发电厂，就可以消纳中等规模县域内的全部剩余秸秆，还可以实现为农民增收5000万元。同时，二氧化碳排放量仅为同等规模燃煤发电的1%，减少二氧化碳排放10万吨。另外，畜禽粪便、林业剩余物、工业有机废弃物、有机生活垃圾等有机废弃物每年实物量达18.66亿吨，相当于5.97亿吨的标煤。

一道绕不过去的槛

按照现在经济发展速度和能源消耗计算，中国的石油资源仅够使用十几年，煤炭也只能使用四十多年。能源短缺正在一步步扼紧人类未来的咽喉，寻找可再生的替代能源成为世界各国尤其是中国的当务之急。

中国自1993年开始已成为石油净进口国，2009年中国石油进口依存度接近53.6%。预计到2020年，中国石油消费量将达4.5亿～6.1亿吨，而国内的供应量只有1.8亿～2亿吨，缺口达2.5亿～4.3亿吨,对外依存度将达76.9%。过分依赖进口原油，对中国能源和资源供应战略安全构成了潜在威胁。同时，在中国的能源消费结构中，一次能源中69%靠煤，发电80%以上来自于火电，能源转型势在必行。

“我们必须开发和利用面向未来的清洁能源”，中国科学技术部部长万钢在2009年“全球智库峰会——中国能源环境高峰论坛”上坚定地说。

目前，在已开发的清洁能源中，生物质能源已经成为世界第四大能源和首屈一指的可再生能源。由于生物质能是以生物质为载体的化学态能量，这意味着生物质体可以稳定地储存能量，因此，生物质能能够随时用，随时取；从生物的全生命周期来看，生物质能可以实现零碳的循环。

“在发展可再生能源对化石能源的替代上，以生物质能源担纲是世界主流。”石元春院士说，“生物质能源在中国是道绕不过去的槛。”

他指出，生物质能源还是解困中国“三农”问题的良药。

对此，中国农业大学教授程序也有相同看法：“农业是唯一能够生产生物质能源的产业，所以生物质能源和农业的关系天生就是密切的。”

在美国，奥巴马上任不久就对农业部下达总统令，指令农业部要“大力加快在生物燃料产业的投资和生产，并利用这个产业为美国加快发展农村经济提供唯一的机会”。

石元春院士认为，中国的“三农”问题已严重影响到社会公正与和谐稳定，影响经济的健康和持续发展，生物质能源正是解困“三农”的一剂良药，发展现代农业的必经路径。

石元春院士在《生物质能源主导论》一文中指出，中国“三农”困境的病根是将8亿农民捆绑在人均不到0.1公顷土地上从事附加值极低的粮食和初级农产品生产上，这是长期执行工农二元化和城乡二元化的结果。发展“现代农业”的根本是要改变现行的落后的农业产业结构。免农业税、发种粮补贴、搞新农村建设等非常必要，更重要的是培育“三农”自身的“造血功能”和“成长机制”。生物质产业的原料生产一头在“三农”，加工和市场一头在工业和城市，是“构建新型工农、城乡关系”的最佳“纽带”和 “抓手”。

他列举了这样一组数据：如果使每年可用于能源的4亿吨秸秆（其中1亿多吨被白白焚烧）得到开发，可相当于6座三峡电站发电量，并帮农民每年增收800亿～1000亿元；如果利用非粮低质边际性土地种植甜高粱和薯类，可每年转化为1亿吨燃料乙醇并使农民增收1000亿～1500亿元；如果开发农林及加工业的有机废弃物，可转化为900亿立方米的天然气（相当于全国现消费量）并使农民增收1000亿元。同时还可促进农村工业化、城镇化，农村富余劳动力就近转移就业。

发展破冰期来临

石元春院士在接受《科学时报》记者采访时指出，在度过了2009年的“寒冬”之后，2010年我国生物质能源已经迎来回暖期。

据中国工程院可再生能源发展战略咨询报告显示，我国生物质能源的资源量是水能的2倍或风能的3.5倍。目前每年可开发的生物质能源约合11.7亿吨标准煤，超过全国每年能源总耗量的1/3。

目前，我国已经具备开发利用生物质能源的产业化发展基础。在大中型沼气工程方面，科技部和农业部积极推进大中型沼气工程的推广应用，我国已有3兆瓦沼气热电肥联产示范工程，并已完成电能并网和CDM交易；在非粮液体燃料方面，中粮在广西建设了20万吨/年的以木薯为原料的燃料乙醇示范工程；在秸秆气化集中供气方面，我国已建立了1000余处生物质燃气集中利用示范项目；在生物质直燃发电方面，截至2008年年底，国家发改委已审批170余项生物质发电项目，总装机460万千瓦，已投产50项，装机110万千瓦；在固体成型燃料方面，我国的技术和设备已取得突破，相应的设备制造体系、生产工艺也基本形成，生物质固体成型燃料产量已达100万吨左右；微藻生物能源也已进入开发研究阶段。

中国科学院广州能源所副所长马隆龙认为：“新型原料的培育、产品的综合利用、高效低成本的转化技术是‘十二五’时期生物质能技术的三大发展趋势。”

马隆龙在“可再生能源发展回顾与展望2011”上详细阐释了生物质能技术发展的总趋势，一是原料供应从以传统废弃物为主向新型资源选育和规模化培育发展；二是高效、低成本转化技术与生物燃料产品高值利用始终是未来技术的发展核心；三是生物质全链条综合利用是实现绿色、高效利用的有效方式。

石元春院士指出，生物质产业面临前所未有的产业发展机遇，但目前在中国也存在一些问题需要解决，生物质产业的工艺、设备和产业化方面，中国与发达国家间有较大差距。

“当前，我国生物质能源发展还没有形成连续稳定的市场需求，与市场化竞争和运作尚存在较大的距离，从生产到销售的各个环节都受政府部门严格控制，尚未形成真正意义的市场化。”国务院发展研究中心技术经济研究部副部长李志军说。

但石元春院士也表示，中国在生物质资源和某些技术研究上是有优势和令人鼓舞的，特别是“三农”、能源和环境三股强劲需求的巨大拉力，使几乎在同一起跑线上的这项国际竞赛，中国有可能跑在最前面。当前最急需的是制定和实施一项推进中国生物质产业的国家重大专项计划，登高一呼，推动全局。