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　　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发展。目前,美国为第一大燃料乙醇生产国,巴西位居第二,欧盟各国则是最主要的生物柴油生产地,其他国家也都在积极发展生物质能。生物质能的发展带来粮食种植结构偏重玉米、粮食供应总量下降、粮食(油料)价格振荡上升、粮食危机引发动荡等一系列问题。

　　因此开发第二代、第三代生物燃料(即非粮生物燃料)成为世界各国关注的重要课题。但由于麦秆、草和木材等农林废弃物为主要原料(第二代生物燃料)的技术成本较高,真正商业化的项目较少;而第三代生物燃料是以微藻为原料生物燃料的油脂很难提炼,从海藻中提炼生物燃料的研究正处于实验室阶段,距离商业化阶段还比较远。因此,第一代生物质能短期内不会被第二、三代生物燃料所替代,第二、三代生物质能将是人类的理性选择,也是生物燃料必然的发展方向。

　　关键词：全世界；生物质能源；现状；面临问题；发展趋势；燃料乙醇；生物柴油

　　20世纪90年代以来,美欧等能源消费大国和巴西等农产品贸易大国开始大力发展新型可再生能源———生物质能。当前,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,其发展建立在对农业资源大量占用和对农产品大量消耗基础之上,能源与农业及农产品被直接联系在一起,有可能过度开发而引发一系列问题。

　　1、开发现状

　　21世纪以来,由于国际能源价格基本上维持在高价位区间,为这一阶段的生物燃料产业发展提供了极大的支撑。玉米、甘蔗等粮食的能源化在全球很多地方得以推广。随着2008年食用商品价格的高企,人们开始指责燃料乙醇的生产导致了全球粮食价格的高升,但全球生物燃料近年来却依然保持快速增长。根据CleanEdge的数据,2008年全球生物燃料(主要指燃料乙醇和生物柴油)的产值达到348亿美元,较2007年的产值254亿美元增加37%。

　　1.1美国

　　2005年,美国替代巴西跃升为世界头号燃料乙醇生产国,为美国经济带来了丰厚利益。从2001—2006年,美国燃料乙醇产业为联邦政府和地方州政府分别增加税收19亿美元和16亿美元;同时,美国相应减少石油进口1.7亿桶,减少支出外汇87亿美元。

　　2008年,美国燃料乙醇的生产能力增加了27亿加仑(1美加仑≈3.785L,下同),比2007年增加34%;燃料乙醇加工厂增加31家,总数达到170家,总产能为105.69亿加仑/a;燃料乙醇产量达到90亿加仑,年增长率为38.5%。美国可再生燃料协会(RFA)认为,美国燃料乙醇近年来的快速增长主要得益于乙醇的新型生产技术以及纤维素转化技术的商业化应用。美国2007年出台的《能源独立和安全法》规定,到2022年前,要求国内汽车中加入360亿加仑的生物质燃料,主要是乙醇。美国环保署2010年10月13日宣布,同意将美国汽油中的乙醇含量上限由目前的10%提高到15%,但只推荐2007年以后生产的汽车使用。

　　1.2巴西

　　巴西是第二大燃料乙醇生产国。与美国主要采用玉米不同,巴西主要利用甘蔗发酵生产燃料乙醇。通过原料的综合利用,巴西显著降低了燃料乙醇的成本,是世界上燃料乙醇生产成本最低的国家。2008年,巴西的甘蔗种植面积增加,种植品种更趋多样化,再加之良好的气候条件和燃料乙醇技术方面的投资增加,乙醇产量接近70亿加仑,较2007年的50亿加仑的产量增长近40%。巴西在燃料乙醇的发展战略上除了倡导本国消费以减轻对石油的依赖之外,还鼓励进行国际贸易。巴西的双燃料汽车已达500万辆,巴西政府强制在汽油中添加乙醇燃料的比例从2007年7月起提高到25%。巴西燃料乙醇年产量的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,发展甘蔗乙醇的潜力还很大。

　　1.3欧盟

　　欧盟是世界上最主要的生物柴油生产地,生产原料主要是菜籽油。欧盟提出,到2020年生物柴油的使用量将占所有交通燃料的10%。为此,欧洲议会免除生物柴油90%的税收,欧洲国家对替代燃料的立法支持、差别税收以及油菜生产的补贴,共同促进了生物柴油产业的快速发展。2008年欧盟27国的生物柴油产量为775.5×104t,年增长率为35.7%,其中德国、法国、意大利、比利时和波兰5个国家的生物柴油产量占欧盟27国总产量的3/4。

　　燃料乙醇在欧盟生物能源产业中是第二大生物燃料仅次于生物柴油,原料主要是谷物及甜菜等。目前,欧盟现有生物燃料乙醇生产厂58家。2006—2008年实际产量分别为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)必须至少掺入2%的乙醇或其他生物燃料,今后10a生物燃料乙醇消费将达到每年约10亿加仑。

　　1.4其他国家

　　加拿大生产燃料乙醇的原料主要是玉米和小麦。

　　根据加拿大可再生燃料协会2004年发表的《世界乙醇与生物燃料报告》,2004年加拿大燃料乙醇总产量达到2.45×108L,比2003年增加了20%,位居世界第14位。

　　印度从2002年开始生产生物燃料,2003年起进行燃料乙醇试点,有12个邦推广使用含5%燃料乙醇的汽油(E5),计划把掺入燃料乙醇的比例提高到10%。印度是世界第二产糖大国,产糖量接近巴西,但是丰富的原料用于生产燃料乙醇的数量远低于巴西,而主要是把甘蔗制糖的副产品糖蜜用做生产燃料乙醇,印度计划大力开发甜高粱燃料乙醇。

　　中国生物能源生产起步较晚,到2007年燃料乙醇总产量为160×104t。根据国家发展和改革委员会制定的《可再生能源中长期发展规划》,到2010年,我国生物能源生产目标具体为: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。

　　2、面临问题

　　目前各国发展的第一代生物质能源使用的原料主要是玉米、甘蔗、油料作物。其中美国主要是玉米和大豆油,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,中国和印度为玉米,马来西亚、印度尼西亚为棕榈油。粮食作为生物质能生产的主要原料势必带来一系列问题。

　　2.1粮食种植结构偏重玉米