车长波等.国际生物质动力开展现状及方向.天然气工业，2011，31（1）：104‐106.
摘要：20世纪90年代以来，以燃料乙醇和生物柴油为代表的第一代生物质能得以开展。现在，美国为第一大燃料乙醇出产国，巴西位居第二，欧盟各国则是最首要的生物柴油出产地，其他国家也都在活跃开展生物质能。生物质能的开展带来粮食栽培结构侧重玉米、粮食供应总量下降、粮食（油料）价格振动上升、粮食危机引发动乱等一系列问题。因而开发第二代、第三代生物燃料（即非粮生物燃料）成为国际各国重视的重要课题。但由于麦秆、草和木材等农林废弃物为首要质料（第二代生物燃料）的技能本钱较高，真实商业化的项目较少；而第三代生物燃料是以微藻为质料生物燃料的油脂很难提炼，从海藻中提炼生物燃料的研讨正处于实验室阶段，间隔商业化阶段还比较远。因而，第一代生物质能短期内不会被第二、三代生物燃料所代替，第二、三代生物质能将是人类的理性挑选，也是生物燃料必定的开展方向。
20世纪90年代以来，美欧等动力消费大国和巴西等农产品交易大国开端大力开展新式可再生动力生物质能[1]。当时，生物质能为以燃料乙醇和生物柴油为代表的第一代生物质能，其开展树立在对农业资源许多占用和对农产品许多耗费根底之上，动力与农业及农产品被直接联络在一起，有或许过度开发而引发一系列问题。
21世纪以来，由于国际动力价格基本上维持在高价位区间，为这一阶段的生物燃料工业开展供应了极大的支撑。玉米、甘蔗等粮食的动力化在全球许多当地得以推行[2]。跟着2008年食用产品价格的高企，人们开端责备燃料乙醇的出产导致了全球粮食价格的高升，但全球生物燃料近年来却仍然坚持快速添加。依据Clean Edge的数据，2008年全球生物燃料（首要指燃料乙醇和生物柴油）的产值到达348亿美元，较2007年的产值254亿美元添加37％。
2005年，美国代替巴西跃升为国际头号燃料乙醇出产国，为美国经济带来了丰盛利益[3]。从20012006年，美国燃料乙醇工业为联邦政府和当地州政府别离添加税收19亿美元和16亿美元；一起，美国相应削减石油进口1.7亿桶，削减开销外汇87亿美元。
2008年，美国燃料乙醇的出产能力添加了27亿加仑（1美加仑3.785L，下同），比2007年添加34％；燃料乙醇加工厂添加31家，总数到达170家，总产能为105.69亿加仑／a；燃料乙醇产值到达90亿加仑，年添加率为38.5％。美国可再生燃料协会（RFA）以为，美国燃料乙醇近年来的快速添加首要得益于乙醇的新式出产技能以及纤维素转化技能的商业化运用[4]。美国2007年出台的枟动力独立和安全法枠规则，到2022年前，要求国内轿车中参加360亿加仑的生物质燃料，首要是乙醇。美国环保署2010年10月13日宣告，赞同将美国汽油中的乙醇含量上限由现在的10％提高到15％，但只引荐2007年往后出产的轿车运用。
巴西是第二大燃料乙醇出产国。与美国首要选用玉米不同，巴西首要运用甘蔗发酵出产燃料乙醇。经过质料的归纳运用，巴西显着降低了燃料乙醇的本钱，是国际上燃料乙醇出产本钱最低的国家。2008年，巴西的甘蔗栽培面积添加，栽培种类更趋多样化，再加之杰出的气候条件和燃料乙醇技能方面的出资添加，乙醇产值挨近70亿加仑，较2007年的50亿加仑的产值添加近40％。巴西在燃料乙醇的开展战略上除了倡议本国消费以减轻对石油的依靠之外，还鼓舞进行国际交易。巴西的双燃料轿车已达500万辆，巴西政府强制在汽油中添加乙醇燃料的份额从2007年7月起提高到25％。巴西燃料乙醇年产值的18％左右向美国、委内瑞拉、印度、韩国、瑞典和日本等国出口。从巴西的资源看，开展甘蔗乙醇的潜力还很大。
欧盟是国际上最首要的生物柴油出产地，出产质料首要是菜籽油。欧盟提出，到2020年生物柴油的运用量将占一切交通燃料的10％。为此，欧洲议会革除生物柴油90％的税收，欧洲国家对代替燃料的立法支撑、不同税收以及油菜出产的补助，一起促进了生物柴油工业的快速开展。2008年欧盟27国的生物柴油产值为775.5×104t，年添加率为35.7％，其间德国、法国、意大利、比利时和波兰5个国家的生物柴油产值占欧盟27国总产值的3／4。
燃料乙醇在欧盟生物动力工业中是第二大生物燃料仅次于生物柴油，质料首要是谷物及甜菜等。现在，欧盟现有生物燃料乙醇出产厂58家。20062008年实践产值别离为125×104t、135×104t和170×104t；此外，欧盟还从国外进口燃料乙醇。欧盟要求传统燃料（如汽油）有必要至少掺入2％的乙醇或其他生物燃料，往后10a生物燃料乙醇消费将到达每年约10亿加仑。
加拿大出产燃料乙醇的质料首要是玉米和小麦。依据加拿大可再生燃料协会2004年宣布的枟国际乙醇与生物燃料陈述枠，2004年加拿大燃料乙醇总产值到达2.45×108L，比2003年添加了20％，位居国际第14位。
印度从2002年开端出发生物燃料，2003年起进行燃料乙醇试点，有12个邦推行运用含5％燃料乙醇的汽油（E5），方案把掺入燃料乙醇的份额提高到10％。印度是国际第二产糖大国，产糖量挨近巴西，可是丰厚的质料用于出产燃料乙醇的数量远低于巴西，而首要是把甘蔗制糖的副产品糖蜜用做出产燃料乙醇，印度方案大力开发甜高粱燃料乙醇。
我国生物动力出产起步较晚，到2007年燃料乙醇总产值为160×104t。依据国家开展和变革委员会拟定的枟可再生动力中长时间开展规划枠，到2010年，我国生物动力出产方针详细为：燃料乙醇200×104t，生物柴油20×104t；到2020年，燃料乙醇1000×104t，生物柴油200×104t。
现在各国开展的第一代生物质动力运用的质料首要是玉米、甘蔗、油料作物。其间美国首要是玉米和大豆油，欧盟则是玉米、小麦、大麦、菜籽油、甜菜和大豆油，巴西为甘蔗和大豆油，加拿大为玉米和小麦，我国和印度为玉米，马来西亚、印度尼西亚为棕榈油[5]。粮食作为生物质能出产的首要质料必定带来一系列问题。
由于美国是国际最大的粮食出产和出口国，而生物质动力的首要质料又是与小麦、稻谷两大首要粮食存在直接资源竞赛联系的玉米，因而国际社会遍及重视美国的玉米燃料乙醇战略对国际粮食供求的影响。
统计资料显现，因大规模开展生物质动力，美国三大粮食作物的栽培结构发生了较为显着的改动。与2003年比较，2007年美国三大作物的总栽培面积下降了1.51％，其间小麦的栽培面积下降了3.87％，稻谷下降了8.33％，但玉米的栽培面积却上升了21.99％。
栽培结构的改动导致其三大粮食出口全面下降，其间玉米下降28.17％，小麦下降9.13％，稻谷下降4.29％，总量到达1661.50×104t作物。
虽然国际小麦、玉米和大米的产值仍然在添加，但因生物质动力的开展耗费了许多的玉米、小麦和粗粮，2003年以来，国际食用粮供应下降。其间，作为最大粮食出口国的美国，其2003年三大粮食出口占国际总出口的比重是38.97％，而2006年则降至34.54％。
生物质能出产耗费粮食也是引起粮食（油料）价格上涨的原因之一。自2006年以来，国际粮油价格敏捷上涨，并在2007年进一步攀高，比2006年上涨37％。其间小麦上涨63％，玉米上涨26.7％，大米上涨16.4％，油料依种类不同涨幅为60％～70％不等。路透社产品研讨所数据显现，粮食和油料种子价格指数自1971年以来呈上升趋势，现在处于新一轮上涨周期的爬坡阶段，国际粮价在中期内仍将上行。
2008年以来，粮食危机席卷全球，部分国家和地区因缺粮呈现饥馑、紊乱和不稳定局势，赤贫的开展我国家是粮食危机的首要受害者，由于粮食遍及不能自给，居民的恩格尔系数很高，粮价飞涨，购买活命粮成为无法接受的沉重负担。发达国家居民的恩格尔系数只要15％，粮食危机对其影响不大。这些国家又都是国际粮食的首要出产国和出口国，趁粮食缺少哄抬粮价大发横财。粮食危机将对国际联系和国际形势发生严峻的负面影响。
生物质动力的大规模开展现已给国际粮食安全形成较严峻影响，未来的影响将会更大。依据2007年美国新动力法案，到2020年美国生物乙醇产值将到达360亿加仑，大约要耗费1442.91×104t玉米（相当于2007年美国玉米产值的41.2％）。依照美国2007年的玉米单产核算，玉米栽培面积要添加152.17万公顷（1公顷＝10000m2）。犁地资源的有限性和用处的竞赛性使得小麦和稻米的栽培面积必定会下降，必定影响国际粮食安全。在全球生物质动力开展过程中，若不能统筹考虑归纳和谐将会导致更严峻的结果。
生物质能工业的主产地美国、巴西、欧盟各国都拟定了生物质能开展规划，并且现已开端商业化出产或许建筑出产设备。美国估计到2016年，生物动力要代替5％的汽油，代替13％的交通耗费柴油。欧盟到2020年，可再生动力将占动力耗费总量的20％，生物燃料在交通燃料消费中的比重到达10％。各国政府为此不只出台一系列财政补助、出资方针、税收优惠、用户补助等经济鼓励方针，为生物质能工业的开展供应更好的支撑，并且经过规划和政府指令，保证生物动力的长时间继续开展。
当时，国际上出产燃料乙醇的质料首要是玉米、甘蔗等，出发生物柴油的质料首要是大豆、菜籽油等，需求运用大面积土地扩展栽培，与粮争地。因而，走质料多元化之路是长远之策。开发非粮生物燃料（第二代、第三代生物燃料）成为国际各国重视的重要课题，也是生物燃料的必定开展方向。
第二代生物燃料指的是以麦秆、草和木材等农林废弃物为首要质料，选用生物纤维素转化为生物燃料的形式，首要有纤维素乙醇技能、组成生物燃油技能、生物氢技能、生物二甲醚技能等很多开展方向，其间，纤维素乙醇和组成生物燃油是最为重要的第二代生物燃料产品。现在第二代生物燃料的技能本钱较高，真实商业化的项目较少。
第三代生物燃料是以微藻为质料出产的各种生物燃料，也称为微藻燃料。微藻作物能够用来出产植物油、生物柴油、生物乙醇、生物甲醇、生物丁醇、生物氢等生物燃料。微藻作物能够在海洋或许废水中饲养，不会污染淡水资源，对生态环境的损害相对较小。微藻燃料的研制始于1978年美国动力部赞助的“水上动力作物方案”，起先是以生物氢为意图，1982年逐渐转向了生物柴油和燃料乙醇。除美国外，以色列、欧洲各国、加拿大、阿根廷、澳大利亚和新西兰等国家也逐渐开端了微藻燃料的研制。
从现在科技水平前进看，短期内第一代生物质能不或许被第二、三代生物质能所代替。由于第二代生物燃料现在的问题在于用来分化纤维素的酶本钱太高，用不可食用的纤维素出产酒精也需求先把它们变成糖类。而第三代生物燃料的油脂很难提炼，从海藻中提炼生物燃料的研讨正处于实验室阶段，间隔完成商业化阶段还比较远。
1）美国为第一大燃料乙醇出产国，巴西位居第二，欧盟是最首要的生物柴油出产地，其他国家也都在活跃开展生物质能。
2）生物质能的开展带来粮食栽培结构侧重玉米、粮食供应总量下降、粮食（油料）价格振动上升、粮食危机引发动乱等一系列问题。
3）生物质能是人类完成动力可继续的重要范畴，第一代生物质能短期内不会被第二、三代生物质能所代替，第二、三代生物质能将是人类的理性挑选。
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