【關鍵詞】新能源 “兩山”理論 碳中和 生物基 生物經濟

　　碳達峰、碳中和已經成為關系國家倡議實現的重要工作與目標。2021年4月30日召開的中央政治局會議強調，要有序推進碳達峰、碳中和工作，積極發展新能源。在諸多新能源中，唯有生物能源與農業密切相關[1]。通過利用秸稈和調整種植結構、利用邊際土地種植能源作物、生產清潔燃料與合成材料可帶動農業發展、增加農民收入，讓綠水青山變金山銀山;作物生長的同時還會吸收CO2，實現負碳排放。石油不僅是交通燃料，而且是最主要的化工原料，還是塑料、橡膠、化纖三大合成材料的原材料。我國要在2060年前實現“碳中和”，就必須在交通和工業原料方面不再依賴化石能源，從石油經濟向建立在生物技術和產品之上的生物經濟轉型。因此，用生物質替代石油是一場新能源革命。

　　新能源革命是國家從石油經濟向生物經濟轉型、實現碳中和目標的必經之路

　　實現油氣行業的碳中和，是人類面臨的巨大挑戰。既要保障燃料和材料產品的供應，又要把對環境的影響降到最低。如何解決?開發與利用生物能源是目前最有潛力的人類從根本上改善環境、提供燃料和材料產品的發展方向。生物能源的優勢不僅在于可再生、植物自身吸收CO2[2]，還在于其“物質性”特質使其可替代化石能源提供人類所需的燃料和材料，拓寬農產品市場，使綠水青山變成金山銀山[3]。我國是農業大國，生物質資源豐富，大力發展生物能源符合國情，在保證糧飼供應的前提下，通過調整種植結構和在邊際土地上種植能源作物、利用秸稈生產清潔燃料與合成材料，既可減少石油進口，又可帶動農業發展和鄉村振興。

　　用生物質替代石油生產人類必須的燃料和材料是目前石油化工領域實現碳中和的唯一途徑。從能源安全和氣候變化的角度考慮，各國都把減少化石能源消耗、發展可再生能源、保護人類共同家園作為首要任務，發達國家已把用生物質替代石油作為國家能源倡議[4]。生物燃料和生物基材料是以可再生的生物質為原料，利用生物化學轉化技術生產的材料和燃料，其原料源自“生物”，轉化過程是能耗低的“生物過程”。新能源革命推動了生物和化工領域的技術進步，促進了燃料與材料變革，使化石燃料逐步向乙醇、氫等生物燃料以及電、合成燃料轉變;石化材料逐步向生物基材料轉變。

　　根據國際能源署(International Energy Agency，簡稱IEA)發布的《Energy Technology Perspectives 2020》，在交通領域，電替代了1%的化石燃料，而生物燃料(燃料乙醇和生物柴油)則替代了3%的化石燃料[5]。歐盟在本月(2021年7月)發布的“Fit for 55”計劃中承諾，2030年比1999年減排55%的溫室氣體，在交通領域，其實現主要還是依靠以基于作物的乙醇為代表的生物燃料[6]。雖然車輛電動化掀起熱潮，但在難以實現電氣化和降低碳密度的商用車、海運和航運領域，則只能依靠生物燃料替代化石燃料[7]。航運方面，歐盟確定了2050年實現航空碳中和的目標[8]。法國最新立法規定2022年生物航煤(bio-jet fuels)要占航煤的1%，到2025年和2030年該比例要分別提升至2%和5%，2050年實現航空碳中和[9]。道達爾[10]、殼牌、英國石油等石油巨頭紛紛開始生產生物航煤[11];亞馬遜的航空貨運公司已訂購600萬加侖殼牌生物航煤[12];航空發動機巨頭羅爾羅伊斯(Rolls Royce)已在下一代發動機上測試生物航煤，并認為到2050年全球生物航煤需求將達到5億噸/年[13]。海運方面，國際海事組織制定了到2050年海運排放比2008年減少50%的目標[14];物流公司DHL已在集裝箱船上使用船用生物燃油[15];鹿特丹港早在2018年就開始為荷蘭內河航線提供船用生物燃油，與化石燃料相比可減排90%的二氧化碳、100%的硫[16]。由于生物柴油以油脂為原料，其生產規模受到資源制約，目前歐洲生產的生物柴油或氫化生物柴油(航煤)原料中的34%來自中國的地溝油、19%是東南亞的棕櫚油[17]。2019年全球1.3億噸生物燃料產量中，生物柴油不到4000萬噸，而燃料乙醇達9143萬噸[18]，64個國家和地區使用乙醇汽油。

　　用生物質替代石油生產的塑料、橡膠、纖維三大合成材料，稱為生物基材料，主要包括生物基聚烯烴、生物基聚酯、生物基尼龍(聚酰胺)等。2020年，全球生物基材料產量為210萬噸，并將在未來5年內增長36%[19]。生物基材料具有優秀的減排能力，其CO2排放量只相當于傳統石油基高分子的20%。根據多倫多大學生物材料與復合中心的研究成果[20]：每噸生物基聚合物可減排3.2噸CO2。可生物降解聚酯類材料解決了石油基塑料造成的污染問題，其中聚乳酸在價格和可供性方面前景最好，價格最貼近石油基產品，應用范圍廣，性價比高，占據可生物降解塑料市場份額的80%以上。烯烴是石化行業的基礎原料，用生物乙醇可以生產聚烯烴、順丁橡膠等。巴西Braskem公司正在將年產20萬噸乙醇脫水制乙烯工廠擴建到26萬噸的規模[21]，該公司還在世界上首次推出可再生聚乙烯石蠟，用乙醇生產可再生乙烯比傳統石油基乙烯節能80%[22];國內的安徽豐原集團、中石化等公司亦有生物基乙烯生產裝置在運轉之中。發酵生產的乳酸還可脫水轉化為丙烯酸，作為重要的有機合成原料及合成樹脂單體，用于環保油漆、涂料的制備。

　　生物燃料和生物基材料產業具備倡議性新興產業的全部特征，有利于解決我國農產品價格和市場波動問題，聚焦每年進口5億多噸石油和2百多萬噸牛肉的巨大市場，可培育“三農”的自身“造血”功能與成長機制，進而顯著增加農民收入，解決數千萬農民工就業問題，促進鄉村振興，讓綠水青山真正成為金山銀山。

　　推薦閱讀：新能源論文投稿的核心期刊