生物質(zhì)能是一種重要的可再生能源，直接或間接來(lái)自植物的光合作用，一般取材于農(nóng)林廢棄物、生活垃圾及畜禽糞便等，可通過(guò)物理轉(zhuǎn)換（固體成型燃料）、化學(xué)轉(zhuǎn)換（直接燃燒、氣化、液化）、生物轉(zhuǎn)換（如發(fā)酵轉(zhuǎn)換成甲烷）等形式轉(zhuǎn)化為固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。由于生物質(zhì)能具有環(huán)境友好、成本低廉和碳中性等特點(diǎn)，迫于能源短缺與環(huán)境惡化的雙重壓力，各國(guó)政府高度重視生物質(zhì)資源的開發(fā)和利用。近年來(lái)，全球生物質(zhì)能的開發(fā)利用技術(shù)取得了飛速發(fā)展，應(yīng)用成本快速下降，以生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)為支撐的“生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)”被國(guó)際學(xué)界認(rèn)為是正在到來(lái)的“接棒”石化基“烴經(jīng)濟(jì)”的下一個(gè)經(jīng)濟(jì)形態(tài)。因此，系統(tǒng)梳理生物質(zhì)能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)，明確我國(guó)發(fā)展生物質(zhì)能面臨的挑戰(zhàn)并制定未來(lái)策略，對(duì)推動(dòng)我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)、能源革命和低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展，保障美麗鄉(xiāng)村建設(shè)、應(yīng)對(duì)全球氣候變化等國(guó)家重大戰(zhàn)略實(shí)施具有重要意義。
生物質(zhì)能發(fā)展現(xiàn)狀
隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)保障能源安全、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、應(yīng)對(duì)氣候變化等問(wèn)題日益重視，加快開發(fā)利用生物質(zhì)能等可再生能源已成為世界各國(guó)的普遍共識(shí)和一致行動(dòng)，也是全球能源轉(zhuǎn)型及實(shí)現(xiàn)應(yīng)對(duì)氣候變化目標(biāo)的重大戰(zhàn)略舉措。生物基材料、生物質(zhì)燃料、生物基化學(xué)品是涉及民生質(zhì)量和國(guó)家能源與糧食安全的重大戰(zhàn)略產(chǎn)品。2017年，全球生物基材料與生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過(guò)1萬(wàn)億美元，美國(guó)達(dá)到4000億美元。美國(guó)規(guī)劃2020年生物基材料取代石化基材料的25％；全球經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）發(fā)布的“面向2030生物經(jīng)濟(jì)施政綱領(lǐng)”戰(zhàn)略報(bào)告預(yù)計(jì)，2030年全球?qū)⒂写蠹s35％的化學(xué)品和其他工業(yè)產(chǎn)品來(lái)自生物制造；生物質(zhì)能源已成為位居全球第一的可再生能源，美國(guó)規(guī)劃到2030年生物質(zhì)能源占運(yùn)輸燃料的30％，瑞典、芬蘭等國(guó)規(guī)劃到2040年前后生物質(zhì)燃料完全替代石油基車用燃料。
目前，世界各國(guó)都提出了明確的生物質(zhì)能源發(fā)展目標(biāo)，制定了相關(guān)發(fā)展規(guī)劃、法規(guī)和政策，促進(jìn)可再生的生物質(zhì)能源發(fā)展。例如，美國(guó)的玉米乙醇、巴西的甘蔗乙醇、北歐的生物質(zhì)發(fā)電、德國(guó)的生物燃?xì)獾犬a(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
經(jīng)過(guò)多年的努力，我國(guó)科學(xué)家也在生物質(zhì)能源的幾個(gè)研究領(lǐng)域中占據(jù)國(guó)際領(lǐng)先或者齊平的地位。在國(guó)家相關(guān)經(jīng)費(fèi)尤其是中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的支持下，中國(guó)科學(xué)院以具有顛覆性特色的木質(zhì)纖維素原料制備生物航油聯(lián)產(chǎn)化學(xué)品技術(shù)、支撐國(guó)家燃料乙醇和生物質(zhì)燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的農(nóng)業(yè)廢棄物醇烷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)為核心，突破關(guān)鍵技術(shù)并進(jìn)行工業(yè)示范。針對(duì)低值生物質(zhì)資源的高值利用難題，已建立了國(guó)際首套百噸級(jí)秸稈原料水相催化制備生物航油示范系統(tǒng)，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到?ASTM－D－7566（A2）標(biāo)準(zhǔn)，并擬于近年建成國(guó)際首套千噸級(jí)示范系統(tǒng)、千噸級(jí)呋喃類產(chǎn)品／異山梨醇的中試與工業(yè)示范、30?萬(wàn)噸秸稈乙醇及配套熱電聯(lián)產(chǎn)工業(yè)示范、年千萬(wàn)立方米生物燃?xì)饩C合利用與分布式供能工業(yè)化示范工程等一批體現(xiàn)技術(shù)特色、區(qū)域特色和產(chǎn)品特色的示范工程，進(jìn)一步強(qiáng)化保持我國(guó)以上生物質(zhì)能領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新的國(guó)際領(lǐng)先地位。
生物質(zhì)能技術(shù)主要包括生物質(zhì)發(fā)電、生物液體燃料、生物燃?xì)狻⒐腆w成型燃料、生物基材料及化學(xué)品等，以下將針對(duì)各個(gè)具體技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分別進(jìn)行分析。
生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)
生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)是最成熟、發(fā)展規(guī)模最大的現(xiàn)代生物質(zhì)能利用技術(shù)。目前，全球共有?3?800?個(gè)生物質(zhì)發(fā)電廠，裝機(jī)容量約為?6?000?萬(wàn)千瓦，生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)在歐美發(fā)展最為完善。丹麥的農(nóng)林廢棄物直接燃燒發(fā)電技術(shù)，挪威、瑞典、芬蘭和美國(guó)的生物質(zhì)混燃發(fā)電技術(shù)均處于世界領(lǐng)先水平。日本的垃圾焚燒發(fā)電發(fā)展迅速，處理量占生活垃圾無(wú)害化清運(yùn)量的?70％?以上。
我國(guó)的生物質(zhì)發(fā)電以直燃發(fā)電為主，技術(shù)起步較晚但發(fā)展非常迅速。截至?2017?年底，我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)總?cè)萘繛?1?476.2?萬(wàn)千瓦，其中農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)?700.9?萬(wàn)千瓦，生活垃圾焚燒發(fā)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)?725.3?萬(wàn)千瓦，沼氣發(fā)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)?50.0?萬(wàn)千瓦；我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘績(jī)H次于美國(guó)，居世界第二位。
生物液體燃料
生物液體燃料已成為最具發(fā)展?jié)摿Φ奶娲剂希渲猩锊裼秃腿剂弦掖技夹g(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化發(fā)展。
2017?年全球生物柴油的產(chǎn)量達(dá)到?3?223.2?萬(wàn)噸，美國(guó)、巴西、印尼、阿根廷和歐盟是生物柴油生產(chǎn)的主要國(guó)家和地區(qū)，其中歐盟的生物柴油產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的?37％，美國(guó)占?8％，巴西占?2％。我國(guó)生物柴油生產(chǎn)技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也已與國(guó)際接軌，但由于推廣使用困難，導(dǎo)致目前國(guó)內(nèi)生物柴油產(chǎn)量呈逐年下滑態(tài)勢(shì)。
2017?年全球生物燃料乙醇的產(chǎn)量達(dá)?7?981?萬(wàn)噸，美國(guó)和巴西是燃料乙醇生產(chǎn)量最大的國(guó)家，產(chǎn)量分別為?4?410?萬(wàn)噸和?2?128?萬(wàn)噸。我國(guó)以玉米、木薯等為原料的?1?代和?1.5?代生產(chǎn)技術(shù)工藝成熟穩(wěn)定，以秸稈等農(nóng)林廢棄物為原料的?2?代先進(jìn)生物燃料技術(shù)已具備產(chǎn)業(yè)化示范條件，目前我國(guó)生物燃料乙醇產(chǎn)量約為?260?萬(wàn)噸／年，僅占全球總產(chǎn)量的?3％，仍然有較大的發(fā)展空間。
我國(guó)利用纖維素生產(chǎn)生物航油技術(shù)取得突破，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)中半纖維素和纖維素共轉(zhuǎn)化合成生物航空燃油，目前已在國(guó)際上率先進(jìn)入示范應(yīng)用階段。利用動(dòng)植物油脂為原料，采用自主研發(fā)的加氫技術(shù)、催化劑體系和工藝技術(shù)生產(chǎn)的生物航空燃油已成功應(yīng)用于商業(yè)化載客飛行示范，這使我國(guó)成為世界少數(shù)幾個(gè)擁有生物航空燃油自主研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)并成功商業(yè)化的國(guó)家。
生物燃?xì)饧夹g(shù)
生物燃?xì)饧夹g(shù)已經(jīng)成熟，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。歐洲是沼氣技術(shù)最成熟的地區(qū)，德國(guó)、瑞典、丹麥、荷蘭等發(fā)達(dá)國(guó)家的生物燃?xì)夤こ萄b備已達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品系列化、組裝模塊化、生產(chǎn)工業(yè)化和操作規(guī)范化。德國(guó)是目前世界上農(nóng)村沼氣工程數(shù)量最多的國(guó)家；瑞典是沼氣提純用于車用燃?xì)庾詈玫膰?guó)家；丹麥?zhǔn)羌行驼託夤こ贪l(fā)展最有特色的國(guó)家，其中集中型聯(lián)合發(fā)酵沼氣工程已經(jīng)非常成熟，并用于集中處理畜禽糞便、作物秸稈和工業(yè)廢棄物，大部分采用熱電肥聯(lián)產(chǎn)模式。
我國(guó)生物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)主要由氣化發(fā)電和農(nóng)村氣化供氣組成。農(nóng)村戶用沼氣利用有著較長(zhǎng)的發(fā)展歷史，但生物燃?xì)夤こ探ㄔO(shè)起步于?20?世紀(jì)?70?年代。我國(guó)目前在生物質(zhì)氣化及沼氣制備領(lǐng)域都具有國(guó)際一流的研究團(tuán)隊(duì)，如中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所、中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部沼氣研究所、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院和東北農(nóng)業(yè)大學(xué)等，這為相關(guān)研究提供了關(guān)鍵技術(shù)及平臺(tái)基礎(chǔ)。近年來(lái)，規(guī)模化生物燃?xì)夤こ痰玫搅溯^快的發(fā)展，形成了熱電聯(lián)供、提純車用并網(wǎng)等模式。
固體成型燃料技術(shù)
歐美的固體成型燃料技術(shù)屬于領(lǐng)跑水平，其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系較為完善，形成了從原料收集、儲(chǔ)藏、預(yù)處理到成型燃料生產(chǎn)、配送和應(yīng)用的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。目前，德國(guó)、瑞典、芬蘭、丹麥、加拿大、美國(guó)等國(guó)的固體成型燃料生產(chǎn)量均可達(dá)到?2?000?萬(wàn)噸／年以上。
我國(guó)生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)取得明顯的進(jìn)展，生產(chǎn)和應(yīng)用已初步形成了一定的規(guī)模。但近幾年，我國(guó)成型燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)先增后降趨勢(shì)，全國(guó)年利用規(guī)模由?2010?年的?300?萬(wàn)噸增長(zhǎng)到?2014?年的?850?萬(wàn)噸，2015?年后開始回落，主要是因?yàn)樯镔|(zhì)直燃發(fā)電的環(huán)境效益受到爭(zhēng)議，部分省份甚至限制了生物質(zhì)直燃、混燃發(fā)電項(xiàng)目。此外，我國(guó)很多中小型成型燃料生產(chǎn)車間因?yàn)榄h(huán)境衛(wèi)生不達(dá)標(biāo)而被強(qiáng)制關(guān)停。
生物基材料及化學(xué)品
生物基材料及化學(xué)品是未來(lái)發(fā)展的一大重點(diǎn)，目前，世界各國(guó)都在通過(guò)多種手段積極推動(dòng)和促進(jìn)生物基合成材料的發(fā)展。隨著生物煉制技術(shù)和生物催化技術(shù)的不斷進(jìn)步，促使高能耗、高污染的有機(jī)合成逐漸被綠色可持續(xù)的生物合成所取代，由糖、淀粉、纖維素生產(chǎn)的生物基材料及化學(xué)品的產(chǎn)能增長(zhǎng)迅猛，主要是中間體平臺(tái)化合物、聚合物占據(jù)主導(dǎo)地位。我國(guó)生物基材料已經(jīng)具備一定產(chǎn)業(yè)規(guī)模，部分技術(shù)接近國(guó)際先進(jìn)水平。當(dāng)前，我國(guó)生物基材料行業(yè)以每年?20％—30％?的速度增長(zhǎng)，逐步走向工業(yè)規(guī)模化實(shí)際應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化階段。
生物質(zhì)能發(fā)展趨勢(shì)
生物質(zhì)能成本不斷降低
預(yù)計(jì)到?2020?年前，生物質(zhì)混燃發(fā)電的技術(shù)成本將低于燃煤發(fā)電；生物質(zhì)直燃發(fā)電的技術(shù)成本在?2025—2030?年可與燃煤發(fā)電持平，生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)成熟時(shí)間約為?2030?年，可成為未來(lái)生物質(zhì)發(fā)電的重要途徑。生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)供熱的成本到?2020?年前即可與燃煤供熱全成本相當(dāng)。生物質(zhì)鍋爐供熱則需到?2025—2030?年才能與燃煤供熱全成本相當(dāng)。到?2020?年，養(yǎng)殖場(chǎng)畜禽糞便制取沼氣的成本與天然氣接近，其他生物質(zhì)原料生產(chǎn)的沼氣以及生物質(zhì)熱解氣成本均可低于天然氣，是未來(lái)天然氣的有效補(bǔ)充。到?2022?年，以非糧淀粉類和糖類為原料的生物乙醇成本可與同時(shí)期汽油成本相當(dāng)，到?2025—2030?年，纖維素乙醇的成本與同時(shí)期汽油成本相當(dāng)。
生物質(zhì)液體燃料和生物燃?xì)獾拇螽a(chǎn)業(yè)時(shí)代即將到來(lái)
生物質(zhì)液體燃料被列為我國(guó)“十三五”重點(diǎn)項(xiàng)目；2018?年底，國(guó)家能源局向各省及?9?家央企下發(fā)了《國(guó)家能源局綜合司關(guān)于請(qǐng)編制生物天然氣發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃的通知》，生物質(zhì)燃?xì)獗涣腥雵?guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略，生物質(zhì)液體燃料和生物質(zhì)燃?xì)獯笠?guī)模替代化石能源的時(shí)代即將到來(lái)。美國(guó)計(jì)劃到?2025?年生物質(zhì)燃料替代中東進(jìn)口原油的?75％，2030?年生物質(zhì)燃料替代車用燃料的?30％；德國(guó)預(yù)計(jì)到?2020?年沼氣發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到?950?萬(wàn)千瓦；日本計(jì)劃在?2020?年前車用燃料中乙醇摻混比例達(dá)到?50％?以上；另外印度、巴西、歐盟分別制定了“陽(yáng)光計(jì)劃”“酒精能源計(jì)劃”和“生物燃料戰(zhàn)略”，加大生物質(zhì)燃料的應(yīng)用規(guī)模。預(yù)計(jì)到?2035?年，生物質(zhì)燃料將替代世界約一半以上的汽、柴油，經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益顯著。
高值化生物基材料及化學(xué)品越來(lái)越受重視
在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的今天，高值化生物質(zhì)產(chǎn)品開發(fā)是生物質(zhì)能發(fā)展趨勢(shì)之一，如高品質(zhì)生物航油、軍用特種燃油增能添加劑、軍用超低凝點(diǎn)柴油、己二酸、高分子單體乙二醇、低成本生物塑料和生物質(zhì)染色劑等。目前，我國(guó)生物質(zhì)現(xiàn)代高值利用技術(shù)突破已經(jīng)到了新時(shí)代，與發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)同步發(fā)展，具備支撐產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的基礎(chǔ)。例如，大規(guī)模利用秸稈做生物航油、性能優(yōu)良的生物基材料、高附加值化學(xué)品等技術(shù)已經(jīng)領(lǐng)先于發(fā)達(dá)國(guó)家，具有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力，仍需進(jìn)一步夯實(shí)國(guó)際領(lǐng)先地位。當(dāng)前中美貿(mào)易摩擦正處于焦灼時(shí)刻，應(yīng)緊緊抓住國(guó)際、國(guó)內(nèi)發(fā)展戰(zhàn)略機(jī)遇期，系統(tǒng)規(guī)劃“另一半農(nóng)業(yè)——農(nóng)業(yè)生物質(zhì)與生物質(zhì)能源”的綜合利用和發(fā)展策略，這將對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型發(fā)展發(fā)揮重要作用。
多學(xué)科交叉，多技術(shù)深度融合發(fā)展
隨著現(xiàn)代信息技術(shù)、生物技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、高分子材料等領(lǐng)域取得的重大科學(xué)突破，“互聯(lián)網(wǎng)＋”“大數(shù)據(jù)”和“人工智能”將為生物質(zhì)能發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇，多學(xué)科深度融合將成為未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，生物質(zhì)能開發(fā)利用將呈現(xiàn)多元化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展態(tài)勢(shì)。
新型生物質(zhì)大規(guī)模發(fā)展
隨著生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)生物質(zhì)資源不足以支撐龐大的生物質(zhì)資源需求，在高效循環(huán)利用傳統(tǒng)農(nóng)林生物質(zhì)的基礎(chǔ)上，必須發(fā)展新型生物質(zhì)（如藻類和能源植物等）以滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。
我國(guó)生物質(zhì)能面臨的挑戰(zhàn)
基礎(chǔ)研究薄弱，源頭創(chuàng)新不足
我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電在原料預(yù)處理及高效轉(zhuǎn)化與成套裝備研制等核心技術(shù)方面仍存在瓶頸。①生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)方面。我國(guó)在鍋爐系統(tǒng)、配套輔助設(shè)備工藝等方面與歐洲國(guó)家還有較大差距，燃燒裝置沉積結(jié)渣和防腐技術(shù)需要突破；氣化發(fā)電技術(shù)存在效率低、規(guī)模小、副產(chǎn)物處置難等缺點(diǎn)；混燒發(fā)電技術(shù)還沒有建立完善的混燒比例檢測(cè)系統(tǒng)、高效生物質(zhì)燃料鍋爐及其喂料系統(tǒng)。②生物質(zhì)液體燃料方面。我國(guó)纖維素原料燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)尚處于中試階段；生物質(zhì)合成燃料技術(shù)仍處于起步階段；生物質(zhì)液體燃料的轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)理、高效長(zhǎng)壽命催化劑、酶轉(zhuǎn)化等方面的基礎(chǔ)研究薄弱，精制工藝和副產(chǎn)物回收技術(shù)開發(fā)力度不足，存在轉(zhuǎn)化率不高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題。③生物質(zhì)燃?xì)夥矫妗Ｎ覈?guó)生物質(zhì)制氫仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段，催化合成氣技術(shù)處于中試階段；沼氣技術(shù)發(fā)展迅速，大中型沼氣工程建設(shè)速度明顯加快，但高效厭氧發(fā)酵技術(shù)、沼氣提純與儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)需進(jìn)一步提高。④生物質(zhì)成型燃料方面。固體成型燃料的成型粘接機(jī)制和絡(luò)合成型機(jī)理尚不清楚。⑤生物基化學(xué)品及材料方面。與國(guó)際先進(jìn)水平相比，我國(guó)在產(chǎn)品性能、制造成本、關(guān)鍵技術(shù)集成與產(chǎn)業(yè)化規(guī)模等方面還存在較大差距。能源植物資源品種培育的分子遺傳育種才剛起步，且對(duì)培育出來(lái)的優(yōu)良品種的利用與推廣較少。
關(guān)鍵技術(shù)和裝備國(guó)際依存度高
發(fā)達(dá)國(guó)家在生物質(zhì)資源利用和產(chǎn)品制造領(lǐng)域已居于領(lǐng)先地位并且占領(lǐng)了產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)權(quán)。為了維護(hù)其引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略地位和經(jīng)濟(jì)利益，發(fā)達(dá)國(guó)家普遍對(duì)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用的核心技術(shù)進(jìn)行封鎖和壟斷，我國(guó)很多關(guān)鍵技術(shù)（如生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的纖維素酶、己二酸等平臺(tái)化合物、高分子單體乙二醇、高性能低成本生物塑料單體技術(shù)和非金屬仿真催化劑等）和關(guān)鍵設(shè)備（如流動(dòng)反應(yīng)器、集儲(chǔ)設(shè)備的打結(jié)器、反應(yīng)器自控系統(tǒng)等）依賴進(jìn)口，導(dǎo)致生物質(zhì)原料規(guī)模化生產(chǎn)、集儲(chǔ)效率低，產(chǎn)業(yè)成本高。
生物質(zhì)資源未能高效利用成為污染源
我國(guó)每年約產(chǎn)生作物秸稈?9?億噸，畜禽糞便?45?億噸，林業(yè)三剩物?4.5?億噸，農(nóng)業(yè)加工剩余物?1?億噸，以及生活垃圾?2?億噸。這些生物質(zhì)資源大部分沒能有效資源化利用，而是被露天焚燒或者隨意丟棄，成為大氣污染、水體污染和土壤污染的源頭。如果將這些有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化成生物質(zhì)能源或產(chǎn)品，每年可減少上千萬(wàn)噸的化學(xué)需氧量（COD）排放量，每年減少CO2排放量約?20?億噸、NOx排放量約?200?萬(wàn)噸、SO2排放量約?560?萬(wàn)噸、粉塵約?3?億噸。
我國(guó)生物質(zhì)發(fā)展對(duì)策
加強(qiáng)原始性創(chuàng)新，促進(jìn)生物質(zhì)高值綜合利用
生物質(zhì)資源利用要走綜合化、高值化的路徑。在高值化的研究方面需要深入認(rèn)識(shí)生物質(zhì)不同營(yíng)養(yǎng)組織、不同生長(zhǎng)階段的微觀結(jié)構(gòu)及其演變規(guī)律，探索生物質(zhì)結(jié)構(gòu)演變規(guī)律對(duì)解聚特性的影響。融合更多學(xué)科的知識(shí)與研究方法，多維度、多視角地對(duì)生物質(zhì)的水熱轉(zhuǎn)化過(guò)程進(jìn)行研究，逐步豐富與完善生物質(zhì)水熱催化轉(zhuǎn)化理論與方法。樹立多元化利用新理念，發(fā)展生物質(zhì)資源高效轉(zhuǎn)化為燃料、化學(xué)品、材料等多種產(chǎn)品的特色技術(shù)和理論體系。
生物質(zhì)綜合利用重點(diǎn)是發(fā)展綠色制造、促進(jìn)多能互補(bǔ)、開展工農(nóng)一體化利用。綠色制造要以工業(yè)生物技術(shù)為核心，結(jié)合生物學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)等技術(shù)，從生物質(zhì)等原料出發(fā)，構(gòu)建生產(chǎn)化學(xué)品、能源與材料的新工業(yè)模式。多能互補(bǔ)是建立適應(yīng)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的“品級(jí)對(duì)口、多子相干、能勢(shì)匹配、多能互補(bǔ)、碳?xì)溲h(huán)”的能源轉(zhuǎn)化利用新理念，構(gòu)建潔凈低碳、安全高效的國(guó)家能源供應(yīng)與轉(zhuǎn)化利用新體系，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)、提質(zhì)增效的能源綜合高效轉(zhuǎn)化利用模式。生物質(zhì)資源工農(nóng)一體化利用是將生物燃料、肥料、飼料進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)全組分的高效轉(zhuǎn)化與循環(huán)利用。
加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃
發(fā)展生物質(zhì)能技術(shù)，必須與美麗鄉(xiāng)村建設(shè)、精準(zhǔn)扶貧等國(guó)家重大戰(zhàn)略相結(jié)合。要統(tǒng)籌考慮各種需求，協(xié)同考慮能源、資源、環(huán)境、生產(chǎn)模式、生活方式等，進(jìn)行多元技術(shù)集成；要通過(guò)工業(yè)化的手段實(shí)現(xiàn)技術(shù)的規(guī)模化、組織化、裝備化；采用市場(chǎng)化的運(yùn)行模式，將資本運(yùn)作、技術(shù)服務(wù)、商品交易等融入生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中。必須轉(zhuǎn)變農(nóng)村零散化、個(gè)體化的生產(chǎn)生活模式，設(shè)計(jì)、規(guī)劃與人居環(huán)境相耦合的集中養(yǎng)殖和集中種植區(qū)域，以農(nóng)村廢物循環(huán)代謝及資源化、能源化利用為控制要素，實(shí)現(xiàn)廢物的近零排放與資源最大化利用，構(gòu)建生產(chǎn)－生活－生態(tài)一體化協(xié)調(diào)發(fā)展的新的農(nóng)村發(fā)展模式，以實(shí)現(xiàn)連片發(fā)展、協(xié)同發(fā)展、規(guī)模發(fā)展。
構(gòu)建多種廢物協(xié)同處理的能源化工系統(tǒng)
構(gòu)建智能化、規(guī)模化多原料來(lái)源的物理、化學(xué)、生物轉(zhuǎn)化一體的農(nóng)村廢棄物綜合利用系統(tǒng)，改變傳統(tǒng)單一處置模式，增進(jìn)各種生物質(zhì)的互補(bǔ)與融合，實(shí)現(xiàn)多種廢棄物協(xié)同處置與多聯(lián)產(chǎn)。主要包括：畜禽糞便－能源作物協(xié)同處置與能源化利用系統(tǒng)、農(nóng)村垃圾－畜禽糞便－生物質(zhì)廢物協(xié)同處置與多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)品深加工系統(tǒng)等，建設(shè)“代謝共生產(chǎn)業(yè)園”，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)單一工程對(duì)各類鄉(xiāng)村廢物處置利用，實(shí)現(xiàn)各類農(nóng)村廢物全量協(xié)同資源化利用，將農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化為可燃?xì)狻⒒ぴ稀⒂袡C(jī)肥及其他資源，提高農(nóng)村廢棄物綜合利用的有效性和經(jīng)濟(jì)性。
加強(qiáng)國(guó)際交流與合作
引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的生物質(zhì)利用技術(shù)和設(shè)備，并進(jìn)行消化、吸收和再創(chuàng)新，加快研制生物質(zhì)關(guān)鍵技術(shù)和裝備，打破國(guó)際壟斷，建立擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系，建立符合中國(guó)國(guó)情的生物質(zhì)能開發(fā)利用結(jié)構(gòu)體系；加強(qiáng)平臺(tái)建設(shè)并完善技術(shù)創(chuàng)新體系，依托科研院所、大學(xué)和大型骨干企業(yè)，聯(lián)合國(guó)內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)，組建工程技術(shù)中心及重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。設(shè)立重大科技專項(xiàng)，對(duì)農(nóng)林廢物能源化工系統(tǒng)、生活固廢綜合利用系統(tǒng)、特色農(nóng)林廢物資源化系統(tǒng)、畜禽糞便能源化工系統(tǒng)、多種廢物協(xié)同處置與多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及能源植物選種育種與利用系統(tǒng)等技術(shù)方向的關(guān)鍵技術(shù)開展技術(shù)攻關(guān)。推進(jìn)生物質(zhì)能人才培育納入人才規(guī)劃綱要，特別是針對(duì)能源植物、生物質(zhì)功能材料利用領(lǐng)域的科研人才。
我國(guó)生物質(zhì)未來(lái)發(fā)展重點(diǎn)
生物液體燃料
突破農(nóng)林畜牧廢棄物轉(zhuǎn)化為航空煤油、生物柴油和乙醇等生物質(zhì)液體燃料的能源化工關(guān)鍵技術(shù)，加快推進(jìn)生物質(zhì)液體燃料清潔制備與高值化利用技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。加快推進(jìn)新一代木質(zhì)纖維素生物航油技術(shù)研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)制定，打破發(fā)達(dá)國(guó)家在傳統(tǒng)航油、費(fèi)托合成油、油脂生物航油技術(shù)壁壘，提升我國(guó)生物航空燃油產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力；創(chuàng)新解決新型生物質(zhì)能源的培養(yǎng)與轉(zhuǎn)換技術(shù)，掌握藻轉(zhuǎn)化制取液體燃料的反應(yīng)調(diào)控機(jī)制及改性提質(zhì)原理，突破產(chǎn)油微藻核心性狀的遺傳多樣性、進(jìn)化途徑與誘變育種技術(shù)，顯著提高燃料的轉(zhuǎn)化效率，使得微藻固碳制油成本顯著降低；加快燃料乙醇推廣應(yīng)用，促進(jìn)原料多元化供應(yīng)，適度發(fā)展非糧燃料乙醇；升級(jí)改造生物柴油項(xiàng)目，加快推進(jìn)生物柴油在交通領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。未來(lái)，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體燃料的技術(shù)將取得重大突破，一大批示范工程和產(chǎn)業(yè)基地將建立，生產(chǎn)規(guī)模將達(dá)到年產(chǎn)千萬(wàn)噸級(jí)以上。
生物天然氣
結(jié)合國(guó)家調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、減排克霾、鄉(xiāng)村振興的需要，推進(jìn)生物天然氣技術(shù)進(jìn)步及商業(yè)化。突破高負(fù)荷溫度厭氧消化及“三沼”利用等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)技術(shù)優(yōu)化及工程示范推廣；建立高負(fù)荷厭氧消化穩(wěn)定控制系統(tǒng)，加強(qiáng)厭氧消化過(guò)程生物強(qiáng)化制劑研究，突破嚴(yán)寒地區(qū)中溫厭氧消化恒溫補(bǔ)償機(jī)理；開展沼氣集中供氣、熱電聯(lián)供、純化車用及入網(wǎng)成套關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，突破沼氣生物甲烷化原位脫碳及制備化工產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)沼氣能源化工利用；通過(guò)移動(dòng)式沼氣提純及吸附式儲(chǔ)運(yùn)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，突破沼液水肥一體化施用、濃縮調(diào)質(zhì)制水溶肥及沼液氮磷礦化回收和生產(chǎn)飼料／材料關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)沼液養(yǎng)分回收利用；突破保氮保水等生物有機(jī)肥制備關(guān)鍵技術(shù)，開展催腐、除臭、保水、保氮堆肥專用菌劑研究，突破模塊化移動(dòng)式堆肥裝備研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)通過(guò)沼渣生產(chǎn)功能有機(jī)肥。開展規(guī)模化生物天然氣工程和大中型沼氣工程建設(shè)，落實(shí)沼氣和生物天然氣增值稅即征即退政策，支持生物天然氣和沼氣工程開展碳交易項(xiàng)目。
生物基材料及化學(xué)品
針對(duì)生物基材料產(chǎn)品功能單一、產(chǎn)品性能和附加值低等問(wèn)題，利用農(nóng)林生物質(zhì)資源，重點(diǎn)突破纖維素／木質(zhì)素大分子動(dòng)態(tài)鍵合、活性可控聚合、天然大分子自組裝及可控光催化聚合等定向合成及功能化改性關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)制具有高機(jī)械強(qiáng)度、光磁、抗菌、環(huán)境響應(yīng)、自修復(fù)、緩釋等性能的化學(xué)品，構(gòu)建高性能、高附加值產(chǎn)品技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)原料對(duì)石化原料的大規(guī)模替代；突破提取剩余物熱解制備生物炭關(guān)鍵技術(shù)，生物炭物理活化與高效利用關(guān)鍵技術(shù)及生物炭制備過(guò)程能量自給系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，加快推動(dòng)生物炭功能材料利用；加快推進(jìn)特色有機(jī)廢物（如板栗殼、椰殼、蝦頭、葛根等）的高值化利用。
固體成型燃料供熱
針對(duì)我國(guó)固體成型燃料現(xiàn)狀，形成從秸稈原料收集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸成型、配送到高效轉(zhuǎn)化的完善產(chǎn)業(yè)鏈。通過(guò)技術(shù)研發(fā)掌握生物質(zhì)成型粘接機(jī)制和絡(luò)合成型機(jī)理，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)成型燃料的高品質(zhì)化和低能耗化。加強(qiáng)大型生物質(zhì)鍋爐低氮燃燒關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)步和設(shè)備制造，推進(jìn)設(shè)備制造標(biāo)準(zhǔn)化系列化成套化。加強(qiáng)檢測(cè)認(rèn)證體系建設(shè)，強(qiáng)化對(duì)工程與產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)督。
生物質(zhì)發(fā)電
進(jìn)一步完善適合我國(guó)國(guó)情的秸稈燃燒發(fā)電技術(shù)和配套設(shè)施，使秸稈燃燒發(fā)電的效率和運(yùn)行時(shí)間與燃煤電廠接近；掌握生物質(zhì)燃燒裝置沉積結(jié)渣和腐蝕特性，改善生物質(zhì)直燃項(xiàng)目的運(yùn)行品質(zhì)和可靠性。突破低結(jié)渣、低腐蝕、低污染排放的生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)、混燃發(fā)電計(jì)量檢測(cè)技術(shù)與高效潔凈的氣化發(fā)電技術(shù)，并通過(guò)技術(shù)裝備創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。加快推進(jìn)清潔環(huán)保的垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)，積極建設(shè)垃圾填埋氣發(fā)電項(xiàng)目，因地制宜推進(jìn)沼氣發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)，綜合利用工業(yè)有機(jī)廢水和城市生活污水生產(chǎn)沼氣并發(fā)電。提高生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)的效率，積極推動(dòng)生物質(zhì)分布式能源系統(tǒng)建設(shè)。
作為可再生能源的“核心”，生物質(zhì)能的開發(fā)利用不僅能改善生態(tài)環(huán)境，有力支撐美麗宜居鄉(xiāng)村建設(shè)，同時(shí)可解決我國(guó)農(nóng)村的能源短缺，推進(jìn)農(nóng)村能源革命，并促進(jìn)綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展，創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。在新時(shí)代，生物質(zhì)資源利用要走綜合化、高值化的路徑。緊緊圍繞城鄉(xiāng)一體化發(fā)展、鄉(xiāng)村振興與環(huán)境污染治理重大需求，通過(guò)科學(xué)技術(shù)突破，尤其是基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)現(xiàn)，找到生物質(zhì)高值利用的新路徑，找到生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新方案。重點(diǎn)瞄準(zhǔn)生物基材料、化學(xué)品、高品質(zhì)燃料等高值化的轉(zhuǎn)化途徑，依靠科技創(chuàng)新增加產(chǎn)業(yè)附加值，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。目前生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)正處于技術(shù)攻堅(jiān)和商業(yè)化應(yīng)用開拓的關(guān)鍵階段，生物質(zhì)能的發(fā)展需結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況，面對(duì)各種挑戰(zhàn)，做好頂層設(shè)計(jì)，把握具有基礎(chǔ)性、前瞻性的技術(shù)發(fā)展方向，創(chuàng)新發(fā)展模式，為我國(guó)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供科技支撐。
（作者：馬隆龍，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所；唐志華，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所；汪叢偉，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所；孫永明，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所；呂雪峰，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所；陳勇，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所。《中國(guó)科學(xué)院院刊》)
