生物质能源：腐朽与神奇间摇身一变

    欧阳平凯，中国工程院院士，现任江苏省科协主席、南京工业大学校长，是我国生物化工工程研究和工程教育领域的先行者。长期从事生物工程研究，创建了我国第一个生物化工专业，先后主持多项国家973项目和国家自然科学基金重点项目，为我国生物技术、化工领域的发展做出了开创性的贡献。荣获过国家科技进步一等奖，国家技术发明二等奖，各种省部级奖项以及联合国科技创新奖等。 

　　核心提示

　　生物质有高低之分，像大豆、玉米等都属于高品位生物质，而农作物秸秆、禽畜粪便、生活污水和工业有机废水、城市固体废物等则属于低品位生物质，简称低生物质。发展低生物质能，不仅能解决能源问题，同时还能解决水污染问题。生物质能取代化石能源，能让城市变得更漂亮、更环保、更适宜居住，呼吁全民共同参与到推动生物经济发展的大军中来。

　　我今天报告的题目是《生物质能源的现状与展望》，这个内容不光是国内，也是国际上的现状和展望。但是重点我想还是结合中国以及江苏的实际情况，从科学普及的角度，讲一些生物能源的背景、现状以及可再生能源将来发展的前景。

　　瑞典要建“无油国家”

　　近一二百年的强度开采与消费使不可再生的化石资源渐趋枯竭。据国际能源机构统计，煤、石油、天然气可供开采的年限分别只有240年、40年和50年。另一方面，无节制地使用化石能源，给环境和生态造成了严重污染和破坏。寻找可再生的替代资源和能源已是大势所趋。

　　现代的生物质产业，是指利用可再生的有机物质，如农作物、树木等植物及其残体、畜禽粪便等有机废弃物，通过工业加工转化，进行生物基产品、生物材料和生物能源生产的一种新兴产业。大自然每年产生1600多亿吨的生物质，是人类取之不尽的资源。在各种可再生资源中，生物质资源是最稳定、高效同时也最环保的一种资源。因为生物质的生产过程是一个环境净化的过程，可以吸收空气中的二氧化碳，吸收有机污染。所以，世界科学界都把生物质资源作为重要的替代资源。美国、日本、加拿大、欧盟都制定了各自的生物质产业发展计划，美国提出要摆脱对中东的依赖，瑞典提出要建无油国家。

　　生物化工取代石油化工

　　我国目前每年有14亿吨的农林生物质产量、25亿吨畜禽粪便及大量有机废弃物，另外还有1亿多公顷不宜耕农田可用以种植能源植物。国家提出至2020年我国农林生产的生物量要相当于15亿吨标准煤，相当于每年再生多个“大庆”，这是我国发展生物质产业永不匮缺的资源，也是解决环境治理，实现可持续发展的必由之路。

　　我国生物质产业的基础应定位于生物质工业和生物质化工。如果说能源的生产还有其它途径，但未来的物质资源生产（液体燃料、有机材料和各类化学品）必然来源于生物化工制造。当前来说可以将燃料乙醇、生物乙烯、阳光柴油、生物塑料以及沼气发电和固化成型燃烧作为主导产品。生物质化工是近期极具市场竞争力的重要方向，美国科学院提出至2020年生物质化工对石油化工的取代率可以达到50%。

　　当然，在发展生物质工业的同时，还要发展能源作物与化工作物在农林产业中的应用，农林部门每增加1000万公顷能源植物的种植与加工，就相当于增加4500万吨石油的年生产能力（一个大庆），这也是建设社会主义新农村的一个重要方向。

　　江苏缺煤少油可开发生物质能源

　　发展生物质产业非常适合江苏省情。江苏的煤、石油等化石能源很少，但水资源很丰富，阳光资源很充足，生产生物量非常有条件，发展生物质产业非常适合江苏省情。江苏的生物质产业在两个方向大有文章可做：一是粮、草并用开发生物质资源和能源，二是开发城镇污水做天然气。

　　就像石油可以炼制出汽油、柴油、煤油等一样，生物质加工也可以通过生物炼制实现综合利用，拉长产业链。粮食、秸秆都要用。玉米能用，玉米芯和玉米秸秆也能用。既要生产酒精，用来做乙醇汽油和乙烯等化学品，还要生产乳酸、丁二酸、丁二烯，用来做塑料、做合成橡胶。用酒精做乙烯，做得好，完全可以替代石油。特别是非粮食化生产酒精这一块江苏应该做。我国有1亿吨玉米，光玉米芯就有六七千万吨，包括秸秆就有1亿多吨了。好好用起来，说一年相当于增产五六千万吨粮食是可能的。

　　猪：粪便大王,51%养殖在中国

　　粪便和秸秆是人人嫌弃的垃圾，但如果用来发电，不仅可以减排大量二氧化碳，其成本也低于风电和光电。

　　说到环境污染，很多人第一反应是工业发展带来的污染。其实不然，最大的污染源是农业。农业污染包括种植业、养殖业和有机废弃物。“我们中国最多的一样东西是粪便，13亿人口排的粪便数量世界第一。”除此之外，现在养殖业排放的粪便也是世界第一。中国土地只有世界陆地面积的7％，实际居住面积只有世界陆地的3％不到，但是养了占世界总数51％的猪，还养了占世界总数40％多的鸡鸭，产生了大量粪便。

　　这些生物质要用起来。中国发展生物质能源之路，第一不能看中粮食，第二不能看中耕地，必须利用低劣生物质，比如城市生活垃圾、农作物秸秆以及粪便等，积极稳妥地推广生物甲烷以及发电。中国生活垃圾数量很大，每年有1.55亿吨；一年粪便12亿吨，农作物秸秆7亿多吨。如果全部利用起来，至少相当于7亿吨标煤，减排二氧化碳20亿吨。

　　美国向海藻要油，每天百万桶

　　世界发达国家如欧盟、日本、美国对低品位生物质的处理和利用目前主要集中于生物燃气（生物燃气能有效地利用有机垃圾、人畜粪便、废弃农作物秸秆等低品位生物质原料，具备绿色、清洁、环保的特点）的开发和使用。欧盟开展了生物燃气计划；日本启动了Lotus计划；瑞典的生物燃气生产已从单纯的废物处理手段转向以供气、发电为主的能源产业，甚至开始种植专供制备生物燃气的能源作物。美国2007年推出的“微型曼哈顿计划”宗旨就是向海洋藻类要能源，目标是到2010年每天产出百万桶生物原油，实现藻类产油的工业化。此外，纽约的斯塔藤垃圾处理站采用湿法处理垃圾，回收沼气用于发电，同时生产肥料。

　　我国若将禽畜粪便资源转化为生物燃气可折合超过7840万吨标煤。国内对生物燃气的开发利用起步于50年代，主要是用粪便和农作物秸秆制取沼气，而在大中型沼气工程中，更多的是将对工业废水的治理与沼气生产结合起来，虽然取得了一些成绩，但产业规模小、系统集成化低，无法适应大规模工业化的需要。2007年，内蒙古蒙牛集团建成了全球最大的畜禽类沼气发电厂，可日产沼气1.2万立方米，日发电3万千瓦时，每年可向国家电网提供1000万千瓦时的电力，还可生产有机肥约20万吨。

　　高效菌种转化浦口区一年粪便

　　相当于标煤16.8万吨