我国生物能源的开发利用现状

曾俊棋 岳万福

(浙江农林大学动物科技学院 杭州 311300)

生物能源是指应用生物的可再生原料生产的能源，包括生物液体燃料与生物质能源，如生物柴油、燃料乙醇、生物制氢、生物质液化燃料等[1]，面临传统化石能源的枯竭，开发利用新能源迫在眉睫。生物能源作为一种可再生能源，能和环境共存发展，包含微生物与动植物的代谢产物与排泄物质[2]。生物能源可替代传统能源，能够大规模开发，有利于保护环境和解决能源危机，进而带动新兴生物能源产业的发展。生物能源的开发利用是我国能源可持续发展规划的重要内容，同时也是我国21世纪能源发展战略的重要方向[3]。

1 我国生物能源开发利用的目标

1.1 缓解温室效应 我国二氧化碳与二氧化硫排放量巨大，居世界各国前列，其中酸雨覆盖面积占国土面积的1/3以上，造成严重的经济损失；而生物能源的二氧化碳与二氧化硫排放量大约仅为原煤的1/10[4]，且这些排放物可以为自然界中再生的生物能资源所吸收，重新回归到新一轮碳循环中，故生物能源属于清洁能源。生物能源的开发利用对于最终达到低能耗、低排放和低污染的良好的环境效果以及缓解温室效应具有重要意义[5]。

1.2 维护能源安全 伴随我国经济的快速发展，石油进口量逐渐增大，目前石油的对外依存度高达55%以上，石油供应的安全性存在着潜在的威胁[6]。用生物能源逐步代替石油，提高生物能源在总能耗中的比重，实现多种形式的能源共存，可降低我国化石能源的进口量，合理配置与改善我国的能源结构，扭转我国传统能源供应不足的问题，达到维护我国能源安全的目的[7]。

1.3 促进农业发展 利用农作物的生物能资源优势，使生物能源成为农村的商品能源，不但可以大大改善农村环境，同时也能进一步改善农村的能源利用方式，优化能源结构，实现农村能源供给与需求的有效平衡。而农作物能源优势的充分发挥必然会极大地促进农业经济的发展。

2 我国生物能源开发利用的种类

2.1 生物柴油 生物柴油是指通过生化手段从水生植物、油料作物和动物油脂等生物能资源转化而来的高脂酸甲烷，可用以替代传统柴油[8]。生物柴油相对于传统柴油具有抗爆性强、十六烷值高、点火性优、流动性好、安全性高等特点，且不含芳香烃类等致癌类有害成分。生物柴油的能量消耗量占传统柴油的25%，可实现低污染和低排放，是优质的绿色能源，其生物降解率为传统柴油的2倍，高达98%[9]。以动物油脂为来源的生物柴油，可以防止饮食业所产生的肉类废弃油的非法回收和利用，具有明显的社会效益。在传统柴油中加入约20%的生物柴油后，硫化物和碳氧化物的排放量可分别降低70%和13%。现在的生物能源产品以利用转基因大豆油、菜籽油与蓖麻油等植物油生产的生物柴油居多，可广泛推广使用[10]。

2.2 生物乙醇 生物乙醇可用于优质油品的品质改良，其来源于植物，是酒精的加工产物。生物乙醇的使用旨在调和我国油品的高辛烷值，进一步提高我国的油品的品质，其不仅具有与酒精相同的功能特征，而且比甲基叔丁基醚的增氧效果高1倍以上。现存油品改良剂主要有甲基叔丁基醚、生物乙醇和乙基叔丁基醚三种，生物乙醇改良剂在我国已推广使用，收到显著效果[11]。

2.3 生物制氢 生物制氢是利用厌氧细菌或光合细菌，利用碳水化合物供氢体所制备的氢气。生物制氢以糖、淀粉、豆品、酿酒和麦乳制品等的加工废水，以及麸皮、糟渣类、秸秆等农业废弃物为原料。生物制氢不仅可满足生产和日常生活所需的氢气来源，还可实现废物的重新回收利用[12]。

3 我国生物能源开发利用的技术

我国生物能源开发所利用的技术主要涉及以下几个范畴：采用高效循环加工利用技术，有效提高传统农业废弃物的利用效率，进一步开发利用新型生物能源资源；采用分子育种等技术选育新型生物能资源植物品种，实现新型生物能源来源的配套种植；采用生物燃气提纯净化、木质纤维素能源化、纤维素乙醇发酵代谢调控、生物质高效水相重整、生物柴油绿色调质、生物质全组转化等原料预处理应用技术，实现生物能资源的标准化生产，最终达成生物能源生态系统的升级[13]。

4 我国生物能源开发利用必须关注的问题

4.1 生物多样性问题 大面积种植能源作物不利于生态环境中生物多样性的保护。能源作物的发展必须与保护生态环境和生物多样性相协调，这样才能充分利用不宜种植粮食的土地和荒地资源的发展潜力，保证能源作物生产的不断发展[14]。

4.2 粮食安全问题 我国的生物能源产业最初是为了解决陈粮问题，但是近年来粮价上涨导致粮食作物与生物能源农作物相互竞争土地资源的局面[15]，使生物能源作物的生产只能占用不宜种植粮食的土地和荒地来进行[16]。随着科技的不断发展，我国现在已能够利用海藻生产柴油，并利用微生物和细菌生产化石能源替代品。可见，技术的进步使生物能源产业对土地的依赖度逐渐降低，这将大大有利于在发展生物能源产业的同时切实保障我国的粮食安全。

5 我国生物能源开发利用的对策

5.1 扩大生物能资源的利用 在我国能源的现实状况下，生物能资源的开发利用势在必行。为进一步缓解传统化石能源的紧缺状态，保护生态环境与生物多样性，应加大生物能资源的利用强度。例如，可以进一步挖掘生物能资源的利用潜力，充分利用农业废弃物和林业副产物，生产更多的生物乙醇、生物柴油和生物氢气等生物能资源，表1给出了我国目前生物能源资源的利用现状。

表1 不同生物能资源的利用率[17]

5.2 优化生物能源生产结构 依据生物能资源的不同特征, 筛选可行的生物能源生产方案，优化生物能源生产结构，综合加工利用农业废弃物与林业副产物，降低生产生物能资源的成本。

5.3 加大政策力度 为了保证生物能源产业正常运转，政府需要制定相应的产业政策与方案，加大非粮生物能资源生产力度，提高科技水平，以促进生物能资源的消费，进而达到非粮生物能资源的综合利用[18]。实施政府优惠政策，鼓励人们寻求利用更好的生物能源，加快我国生物能源产业建设。