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生物質作為零碳能源，可為應對氣候變化、保障能源安全作出重要貢獻，其高值資源化利用有助于推動中國經濟轉型升級。我國生物質能源以各類剩余物和廢棄物為主，包括農業廢棄物、林業廢棄物、生活垃圾、污水污泥等。黨的十八大以來，生物質產業作為我國七大戰略性新興產業之一，取得了長足的發展。黨的二十大報告中也明確提出，構建新一代信息技術、人工智能、生物技術、新能源、新材料、高端裝備、綠色環保等一批新的增長引擎。

中國產業發展促進會生物質能產業分會、生態環境部環境工程評估中心等單位發布的《3060零碳生物質能發展潛力藍皮書》指出，目前我國主要生物質能源年產生量為34.94億噸，生物質能源作為能源利用的開發潛力為4.6億噸標準煤。目前，我國生物質能源利用的主要途徑包括發電、制取成型燃料及生產燃氣，但隨著其他新能源的快速發展，以生物質能源為原料制取液體燃料或化工品的應用前景日益明朗，為煉化行業綠色轉型發展提供了一條有效路徑。本期邀請專家圍繞生物質能源發展相關問題進行研討。

本版文圖除署名外由 孫乾輝 陳子佩 杜澤學 提供

生物基材料

發展非糧生物基材料是產業破題關鍵

生物基材料是指以可再生的生物質為原料，或經由生物制造生產的產品，包括但不限于含碳的化學原料和化學制品，如生物塑料、功能糖產品、木塑復合材料等。在不遠的將來，生物基材料有望在各個應用領域有效替代傳統石油基材料，成為驅動能源行業綠色轉型及低碳經濟增長的強大引擎。

目前，我國生物基材料產業發展迅速，構建了較為完整的產業技術體系，產業規模不斷擴大，骨干企業逐步壯大，重點產品應用漸廣，但仍存在明顯的發展隱患。我國生物基材料產業的初始原料仍以玉米為主，存在發展隱患。以玉米為例，每生產1噸生物乙醇需消耗3.3噸玉米，大規模推廣后將極大增加糧食消耗量。立足我國飼料用糧和工業用糧的持續增長，玉米、豆粕等主要糧食生物質進口量居高不下的現實情境，大力發展生物基材料必將面臨“與民爭糧”“與畜爭飼”的尖銳矛盾，不利于維護國家糧食安全。因此，立足量大面廣非糧生物質、發展非糧生物基材料，是生物基材料產業破題的關鍵。

2023年初，工信部、國家發展改革委、財政部、生態環境部、農業農村部、國家市場監管總局等六部門聯合發布了《加快非糧生物基材料創新發展三年行動方案》（以下簡稱：行動方案）。行動方案緊密承接2022年國家發展改革委發布的《“十四五”生物經濟發展規劃》中提出的“生物產業融合發展實現新跨越”發展目標，明確提出“到2025年，我國非糧生物基材料產業要基本形成自主創新能力強、產品體系不斷豐富、綠色循環低碳的創新發展生態，非糧生物質原料利用和應用技術基本成熟，部分非糧生物基產品競爭力與化石基產品相當，高質量、可持續的供給和消費體系初步建立”。

行動方案中指出，與基于傳統糧食原料規模化生產生物基材料路線相比，非糧生物基材料要以大宗農作物秸稈及剩余物等非糧生物質為原料生產，在原料預處理、糖化和發酵轉化效率、綜合成本控制等方面難度更大。目前，國內基于非糧生物質的生產技術正處于攻關爬坡階段，工業菌種（群）與酶蛋白功能元件制備、非糧生物質標準化采收保存及預處理、非糧生物質高效糖化、非糧生物質糖替代傳統糧食發酵轉化等關鍵平臺技術正待突破，亟待貫通各關鍵平臺技術并與現有工藝技術進行無縫耦合銜接，實現非糧生物質規模化生產生物基材料的全產業鏈應用示范。

新聞會客廳

嘉賓：石科院生物基呋喃二甲酸與己二酸相關課題負責人 孫乾輝

問：目前，我國發展非糧生物基材料的主要技術難題是什么？

答：非糧生物基材料化工技術發展主要面臨三方面的技術難題。一是非糧生物質原材料的預處理難題，例如秸稈、樹皮等重要非糧生物質，在其主要化學組成中，化學性質較為穩定的纖維素、木質素占原材料干重的70%以上，目前亟須開發新型綠色預處理技術，以實現這些原料組分的高效分離及其向平臺化合物的高效轉化。

二是生物基平臺化合物的定向轉化難題，生物質轉化過程中涉及多種富含醛基、羥基等活潑化學基團的平臺化合物或中間產物，需要開發新型催化體系抑制活潑基團的副反應，以實現平臺化合物的定向轉化。

三是非糧生物基材料生產的工程技術難題，相比成熟的石油化工工藝技術，生物基材料生產面臨完全不同的反應原料、催化體系、工藝條件等帶來的挑戰，必須開展顛覆性工作，構建全新的工程技術知識體系，以匹配生物基材料的發展需求。

問：中國石化在非糧生物基材料方面開展了哪些工作？

答：為促進我國非糧生物基材料創新發展，在集團公司科技部的部署下，石油化工科學研究院潛心開展相關技術研發，多年來針對生物基呋喃二甲酸、己二酸、乳酸、1,3-丙二醇、己二胺等重要的生物基高分子材料聚合單體，已開發出一系列具備自主知識產權的創新技術路線，其中一部分研究已轉入中試放大階段。

問：行動方案將給生物基材料產業帶來哪些變化？

答：行動方案的發布無疑是振奮人心的。行動方案直指生物基材料發展“非糧化”與“規模化”兩大要點，一方面強調生物基材料發展要杜絕“與人爭糧”；另一方面明確了生物基材料重點發展的品類與場景，將聚乳酸(PLA)、聚羥基脂肪酸酯（PHA）、生物基尼龍等大宗生物化工材料及其單體生產列為重點發展對象。

為將以上兩大要點落實落地，行動方案中又提出突破非糧生物質高效利用關鍵技術、推進技術放大和應用示范、強化滲透能力拓展應用領域、培育龍頭企業和特色產業基地、強化產業支撐體系建設等5項重點任務，同時明確了加快非糧生物基材料創新發展的保障措施，包括強化統籌聯動、加大政策引導力度、加強財政金融支持、完善行業管理服務等，破題精準、措施具體，必將促進我國生物基材料產業健康、快速發展。

生物基燃料

核心技術攻關及產業鏈構筑是發展重點

生物基燃料泛指由生物質組成、萃取或轉化得到的固體、液體或氣體燃料，包括生物天然氣、生物乙醇、生物航煤、生物柴油等，可以替代由石油制取的汽油、煤油、柴油等，是可再生能源開發利用的重要方向。

目前，生物基燃料在全球范圍均受到廣泛重視，被賦予重要的能源戰略定位。世界各國通過制定相關政策法規推動生物燃料產業發展，其中美國、德國、巴西等國的生物質相關政策法規體系較完善。美國政府實施以美國農業法案為主的一系列立法、規劃和政策制定等舉措，通過聯邦資金投入建立起生物質能技術開發體系，并對生物質能相關研究和生物燃料進行資金支持，持續推動生物質資源的研究、開發和利用。

目前，生物基燃料也被我國列為能源行業轉型發展重要方向。2022年，國家發展改革委發布《“十四五”循環經濟發展規劃》，明確提出，要推進資源節約集約利用，構建資源循環型產業體系和廢舊物資循環利用體系，保障國家資源安全，推動實現碳達峰、碳中和。此外，國務院于2021年印發的《2030年前碳達峰行動方案》中也提出，要因地制宜發展生物質發電、生物質清潔供暖和生物天然氣產業。

作為燃料來源，生物質高值利用的方式主要有三種：一是燃燒發電，具有秸稈利用率高、減少傳統能源消耗、產生的電力便于遠距離輸送等優點，生態、社會和經濟效益顯著。截至2020年底，我國已投產生物質發電并網裝機容量2952萬千瓦，年提供的清潔電力超過1100億千瓦時，減排量超過8600萬噸。二是生物質厭氧發酵，目前國內已建成大型沼氣、生物天然氣工程7700余項，產能約13.7億立方米/年，供氣47.8萬戶。其中，規模化生物天然氣項目數量超過20個，年產氣量超過3億立方米。據測算，目前生物天然氣的使用相當于替代標準煤超過160萬噸，減排量超過400萬噸。三是氣化-費托合成液體燃料，目前工業化應用項目數量有限。

新聞會客廳

嘉賓：石科院高級專家 杜澤學

問：目前，我國生物基燃料行業高質量發展面臨哪些挑戰？

答：一是原料獲取難度大。生物質資源具有資源分散、種類繁雜、難以收集的特點。與諸如農林廢棄物回收機構等資源擁有者建立戰略同盟關系，為產業鏈長期穩定供應價格適宜的原料，是發展生物基燃料產業的關鍵。

二是技術鏈仍在構建。主體技術亟待成熟完善，諸如生物質氣化-費托制備液體燃料技術、高效“三廢”綜合利用技術等關鍵核心技術仍處于研發小試向中試或工業示范推進階段，技術成熟度有待進一步提高。

三是全產業鏈統籌能力不足，目前產業鏈尚不完善。從原料、生產過程到產品的相關標準不健全，市場不規范，無序競爭較為嚴重，難以實現跨領域、跨區域資源和市場統籌。

問：中國石化在生物基燃料方面開展了哪些工作？

答：一是發揮科學技術“第一生產力”作用，開展關鍵核心技術研發。目前，石科院已自主研發以餐飲廢油為原料制備生物航煤技術，成功實現跨洋商業飛行。同時，石科院正在開發針對不同生物質采用氣化或厭氧發酵技術轉化為合成氣或者沼氣的先進技術，通過與重整、費托合成、油品提質等技術耦合，可生產綠色清潔的生物柴油、生物航煤等生物基燃料。在已掌握的較為成熟的費托合成技術和油品提質技術基礎上，中國石化與國內知名研究機構合作開展了氣化、發酵等生物質產氣技術的開發，爭取盡快實現全流程示范。

二是承擔國有企業社會責任，立足頂層設計高度，為行業健康發展建言獻策。今年的全國“兩會”上，全國政協委員，中國石化董事長、黨組書記馬永生提出《協調推進廢塑料和生物質資源化利用 推動煉化行業綠色轉型發展》的提案，從加強循環經濟產業頂層設計、加強關鍵核心技術攻關、強化政府引導資源整合三個方面提出了具體的建議。針對生物質資源化利用，馬永生建議，支持國有大型企業建立生物質資源化統籌利用技術國家級創新中心，發揮其在廢棄有機質資源化利用技術方面的優勢。鼓勵地方政府和國有大型企業聯合，發揮各自在技術和資源方面的優勢，優化資源合理配置。支持國家層面統籌產、學、研聯合攻關，推進協同創新，由龍頭石化企業牽頭，加大廢棄生物質循環利用關鍵技術開發力度，盡快建立工業示范。

問：下一步，如何推動生物基燃料產業健康發展？

答：石科院將持續推動生物基材料和燃料與傳統石油化工體系耦合發展，提高生物基材料和燃料供應質量，豐富供應類型，增強市場綜合競爭力，不斷發展壯大生物產業，形成對現有石化基材料和燃料的部分替代和有效補充，為實現“雙碳”目標及能源行業高質量發展貢獻石化力量。

知識鏈接

●什么是生物質能源？

根據國際能源署（IEA）的定義，生物質是光合作用的產物，是指生物通過光合作用而形成的各種有機體，包括農林業生產過程中除糧食、果實外的秸稈、樹木等木質纖維素，農林廢棄物，以及畜牧業生產過程中的禽畜糞便和廢棄物等物質。顧名思義，通過生物質獲取的能源被稱為生物質能源。

●生物質能源有什么優點？

由于來自生物，生物質能源最突出的兩個優點就是易得性和可再生性。相比存在潛在生態環境風險的核能、大型水力，以及受地理條件制約較大的風能和地熱等能源，生物質能源受環境制約較小，容易獲取。同時，由于來自生物，生物質能源具備可再生性，還可以進一步轉化成常規的固態、液態和氣態燃料及化學品。例如煤、石油、天然氣等能源，實質上也是由生物質能源經過漫長的演變轉變而來的。因此，生物質能源在能源系統中占據著重要的地位，被稱為除煤炭、石油、天然氣之外的“第四大能源”。

●我國生物質能源發展前景如何？

我國生物質能源以各類農林生物質為主，包括農作物及其廢棄物、林業廢棄物、生活垃圾、污水污泥等。據預測，到2030年我國各類生物質能利用將為全社會減碳超過9億噸，到2060年將實現減碳超過20億噸。

●生物質能源如何轉化利用？

生物質能源轉化利用技術按照產品領域可以分為生物基材料技術和生物基燃料技術兩大類，近年來，我國在這兩大領域多點發力，推出了一系列指導、鼓勵政策，并在技術方面取得了突破性進展。