非粮生物质乙醇—中国新能源的宠儿

生物质乙醇在中国的发展史

生物质乙醇是生物质能源的重要组成部分，其大体上可以分为三类：

第一代燃料乙醇：以玉米、小麦等粮食作物为原料

第二代燃料乙醇：以农业秸秆、林业残渣等木质生物质为原料

以及介于这两代之间的第1.5代燃料乙醇：以木薯、甜高粱等高淀粉、高糖非粮农作物为原料

世界燃料乙醇的发展需要追溯于上世纪70年代的石油危机以及全球气候变化的问题。与之相比，中国燃料乙醇的发展起步相对较晚。虽然早在1986年，中国在“国家高新技术研究发展计划”（863计划）中就首次提出了关于生物液体燃料的研发，但燃料乙醇真正意义上的发展是在第十个五年规划（2001-2005）出台之后。“十五”初期中国正式启动了生产燃料乙醇的试点，计划以大量储存的“陈化粮”为原料，在黑龙江、吉林、河南、安徽4个省建立燃料乙醇生产试点项目。如今已经形成以中粮肇东、中石油吉林、河南天冠、安徽丰原四大第一代燃料乙醇（以粮食为原料）的生产基地。与此同时，国家在黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽、广西6省，以及河北、山东、江苏、湖北4省的27个地市逐步推行了E10乙醇汽油（10%的燃料乙醇）的使用，并延续至今。“十五”期间一系列举动以及相关政策的出台使中国成为了继美国和巴西后的世界第三大燃料乙醇生产和使用国。但中国燃料乙醇目前的年产量（约30亿升）还远远落后于美国（约500亿升）和巴西（约300亿升）。

鉴于中国人口众多的特殊国情，为了避免“与民争粮”的问题出现，中国在“十一五”规划（2006-2010）中明确指出生产生物燃料“不得占用耕地，不得大量消耗粮食，不得破坏生态环境”的“三不得”原则，并提出重点支持非粮生物质燃料的基础科学与应用技术的研究。但由于当时第二代燃料乙醇（以农业秸秆、林业残渣为原料）的生产技术尚未成熟，中国试图大力开发以木薯、红薯、甜高粱等高淀粉、高糖农作物为原料的第1.5代燃料乙醇，并逐步建立了以广西木薯、内蒙甜高粱等为代表的1.5代燃料乙醇生产基地。

第1.5代燃料乙醇原料的种植按照规定需要在“边界土壤”上进行，不得占用耕地。虽然中国地域广阔，但是存在大面积山地、高原、和丘陵，其总合占国土面积的69%。这些土地不仅需要大量的肥料，而且产量低、运出成本高，不利于农作物的栽培与采收。近些年日益加剧的城市化进程以及土地的污染和水资源的匮乏也严重的限制了1.5代燃料乙醇的生产。因此，虽然在“十一五”、“十二五”期间（2006-2015），中国第1.5代燃料乙醇得到了一定的发展（中国2015年1.5代燃料乙醇产量占全国燃料乙醇总产量约25%），但其发展已经进入瓶颈。

第二代燃料乙醇带给中国的新契机

目前，中国燃料乙醇的实际年产量（约30亿升）与中国政府2020年的预期目标（约130亿升）相比之下还相距甚远，并且在现有的情况下，中国第一代与第1.5代燃料乙醇的产量很难进一步提高。第二代燃料乙醇（以农业秸秆、林业残渣为原料）在最近几年生产技术逐步成熟，为中国燃料乙醇行业提供了一个新的契机。作为农业大国，中国具有非常丰富的农业秸秆资源。据2013年数据统计，中国年产75亿吨农业残渣。除去已经被利用的部分（如动物饲料、还田、燃烧产能、工业应用等），仍有15-25%的农业残渣尚未被有效利用。目前多数农民采取就地焚烧的方式来处理未被利用的秸秆，这样不仅浪费了生物质资源，同时还带来了严重的空气污染问题。根据现有第二代燃料乙醇生产技术（每吨农业秸秆能生产260升乙醇），目前20%的农业残渣能够生产出约390亿升燃料乙醇，足以满足中国燃料乙醇发展的战略目标。同时基于农业秸秆的第二代燃料乙醇的生产不仅不需要占用额外的耕地与水资源，还能从根本上解决中国日益严峻的空气污染问题。因此，第二代燃料乙醇在中国发展非常具有优势。多家跨国公司（杜邦、BetaRenewable、诺维信等）目前也已经开始通过与中国企业的合作，介入中国第二代燃料乙醇的开发。

生物质乙醇的生产已被许多国家列入可持续战略发展的议题。例如，美国的燃料乙醇产业在2010年已占到全国GDP的2%（282亿美元），减少进口石油4.45亿桶，节约购油款接近360亿美元，减排4831万吨CO2。虽然目前全球也在同时大力倡导发展电动汽车和混合动力汽车，并取得了一定的成绩，但是这两个选项本身都有一定的局限性。电动汽车的发展存在充电设施难以配套的瓶颈问题：根据中国特殊国情，电能的生产主要依赖于燃煤发电，因此利用电动车的发展来减少空气污染的目标很难实现。混合动力车可以利用压缩天然气作为燃料。虽然中国政府已与俄罗斯签订了长期的天然气贸易协议，但是天然气仍然属于传统石化能源的一种，对于解决全球气候变化的帮助十分有限。因此，从长远的战略角度来看，成功地发展生物质燃料乙醇仍然是中国乃至全世界解决能源危机与环境污染问题的关键。