生物质能发展方兴未艾
□ 浙江工业大学化工与材料学院 计建炳
生物质能是太阳能通过化学能固定和贮存于生物体内的一种能量形式，它以生物质为主要载体，直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，是仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源，具有环境友好和可再生双重功能。地球上每年通过植物所固定的太阳能产生的有机物相当于3×1021焦的能量，为现实能源消费的8～9倍；我国生物质能资源相当丰富，仅各类农业废弃物(如秸秆等)的资源量每年即有3.08亿吨标煤，薪柴资源量为1.3亿吨标煤，加上粪便、城市垃圾等，资源总量估计可达6.5亿吨标煤以上。
现状及问题
“十一五”以来，我国生物质能利用技术取得了明显进展。突破了厌氧发酵过程微生物调控、沼气工业化利用、秸秆类资源高效生物降解、高值化转化为液体燃料等关键技术，建立了兆瓦级沼气发电、十万吨级生物柴油、千吨级纤维素乙醇及气化合成燃料示范工程。但与国际先进水平相比，在核心技术、关键设备与装备研制、技术集成与产业化规模等方面仍有差距。
1．基础研究
①生物燃气制备与高效利用 重点研究厌氧微生物产氢和产甲烷体系的基础理论。研究生物质原料特性，开发混合多元预处理技术、高浓度高效厌氧发酵新工艺技术、热解气化新技术以及生物燃气提质纯化技术。建设标志性集中式生物燃气高值利用示范工程。
②先进生物液体燃料制备 重点研究生物质全成分生物炼制动力燃料的基础理论。研发高效低成本复合酶制备、辐照解聚等预处理新技术，突破以多种生物质为原料的生物液体燃料、化学品、生物基材料、能化产品联产等关键与核心技术，培育纤维素乙醇、丁醇发酵新菌种、代谢调控新工艺，建立相应的示范工程，进行产业化推广。
2．应用开发
①成型燃料标准化成套化生产与应用装备开发 以玉米秆、麦秸、稻草、棉秆、木薯秆等我国主要农作物秸秆和林业剩余物为原料，开发新型高效低能耗生物质固体成型设备，研发适宜生物质固体成型燃料特性的高效抗结渣燃烧装置，建设适应我国北方和南方区域特点的生产和应用示范工程。
②高生物量能源植物培育与能化产品生产 培育高纤维素含量、高油脂含量、高糖含量、高淀粉含量等生物质资源新品种，并进行规模化种植。研究新型生物质原料的能化产品转化与生产技术和工艺设备。
③能源微藻育种与生物炼制 研究能源微藻育种、规模化培养、油脂提取、转酯化、生物反应器研制和应用等产业化共性关键技术及工艺，开发利用废水、燃煤烟气等生产能源微藻和炼制生物柴油等技术。
④生物质高效燃烧发电和新型气化发电技术 研制生物质高效燃烧设备，研究抑制秸秆灰碱金属腐蚀锅炉技术，建立生物质直接燃烧发电示范。研究混燃计量检测技术，建立生物质与煤混燃发电示范。突破新型低焦油气化发电设备、生物质热解与气化多联产系统技术，建立生物质气化发电与热电联供系统。
化工机遇
发展生物质能在保证能源安全的同时，不仅给依靠石油、煤炭等化石资源为原料的传统化学品工业提供部分产品保证，而且为工艺开发和装备制造等企业创造了机会。
1.提供大宗化学品、改善产业结构
例如随着大规模低成本生物乙醇的发展，可以利用生物乙醇脱水生产乙烯、聚乙烯、环氧乙烷等大宗化学品，减少对石油的依赖度；利用生物柴油（脂肪酸甲酯）制备高附加值的航空煤油、环保型增塑剂、高级脂肪醇；利用沼气生产合成气、甲醇等。而这些产品目前主要是由石油、煤炭为主要原料加工得到。据预测，到2014年我国乙烯需求量将达2000万吨，很大一部分依靠进口，生物乙烯替代进口大有可为。
2.传统化工技术和装备升级
目前化工技术与装备主要在适应已有的传统石油、煤资源及其下游产品的基础上开发而成，其中部分技术和装备可直接应用于生物质转为生物质能的需要。但是生物质原料（种类多、成分复杂）、收集储运（分散度高、易变质）、转化过程（产物组成多）、产品贮存（氧化安定性差）有自身的特点，需要针对性地开发高效率、经济的原料预处理、生产技术和装备。尤其生物质原料的分散性，势必会限制生物质能生产企业的规模，同时将为众多的中小型企业进入能源行业带来了新的机遇。
发展建议
虽然人类利用生物质生产生物质能（包括酒精、沼气等）已经有很长的历史，也有许多成功的案例，但大规模生产生物质能源仍存在许多问题，应对其特点、现状有充分的认识，认真规划、谨慎推进，使之得以良性健康发展。
1． 充分认识生物质能原料的特点
生物质多样、地域性强、生长周期长、易腐败易燃、能量密度低、体积大、运输困难，要根据上述特点合理规划生物质能企业的类型、规模和地区密度，保证充足的原料供应和合理控制的生产和运输成本。
2． 重视生物质转化过程的基础研究
重视生物质能原料的物理基础及其物理化学多层次结构、生物质化学转化的基础问题（化学键的断裂和形成、催化剂的结构和性能等）及其化学结构和燃料特性之关系、生物质燃料的分离提纯、生物质转化过程的热量/能量衡算及其效率分析、生物质资源的层次利用、生物质为原料的化学品及其衍生物的合成方法等的研究。此外，可以逆向思维，研究高效乙醇/甲醇内燃机、沼气内燃机、燃料电池及其他可以直接利用由生物质燃料的动力系统或发电系统。
3． 重视生物质收集、转化过程的工艺、装备的开发
生物质收集固化成型装备技术是促进工业化综合利用发展的必备支撑。可以从国家宏观发展的大局出发，由生物质发电、生物柴油、燃料乙醇、沼气等国内优势研发单位和生产企业牵头，建立和推广有代表性和典型意义的生物质能源生产的技术规范，避免重复研究和技术开发，同时可以规范产品质量、提高内部收益。
4． 重点发展、层次推进，避免再现光伏企业倒闭潮
从国外的经验看，政府支持是生物质能源市场发育初期的原始动力。不论是发达国家还是发展中国家，生物质能源的发展均离不开政府的支持。国家科技部不久前就《生物质能源科技发展“十二五”重点专项规划》、《生物基材料产业科技发展“十二五”专项规划》、《生物种业科技发展“十二五”重点专项规划》等公开征求意见。表示将建立政府引导和大型生物质能源企业集团参与科技投入机制，推进后补助支持方式向生物质能源科技创新倾斜，形成政府引导下的多渠道投融资机制。但是生物质能企业的风险也会部分来自对政府部门的过度依赖，其风险根源都在于各地政府因为考核的动机，违背经济规律“特事特办”，在一阵风光之后，遭到经济规律的“报复”。所以，公共部门在投资和产业的发展上，不要违背科学发展规律，不要贪大求快，合理规划、重点发展、逐步推进是生物质能实现良性发展的必由之路。