•     据美国能源部和世界能源理事会预测,全球石油的可开采年限为39年,天然气为60年,煤是200年。专家预计,很可能会在2020年左右迎来石油供给丧失平衡的“拐点年”。

      近年来,许多国家纷纷调整能源政策,寻找传统矿物质能源的替代产品。

      生物质能源作为一种可替代石油、天然气的可再生清洁能源,成为各国能源需求的一条新出路。

      全球生物质能源崛起

      所谓生物质能源,就是指由植物的光合作用固定于植物中的能量。农作物中的生物质能源蕴藏量巨大,全球每年由植物光合作用产生的生物质约1700亿吨,其蕴藏的能量相当于全球主要燃料消耗量的10倍,但目前的利用率还不到1%。中国可开发为能源的生物质资源达3亿吨。美国能源部的研究预测,到2050年,全球液体燃料油的80%将来自木本植物、草本栽培油料和藻类等生物质资源。另据专家预测,到2050年,农业和林业的剩余物以及专门种植的能源作物,有可能提供世界60%的电力和40%的燃料。

      能源作物可分为三大类:一是用于制作乙醇(酒精)燃料的作物,如玉米、甘蔗、高粱、甘薯等;二是用于生产生物燃料油的作物,如油菜、绿玉树、向日葵、油棕榈、大豆、蓖麻等;三是用于直接燃烧或制造沼气的作物,如作物的秸秆等。

      发展能源农业,一方面可以满足部分能源需求,另一方面能减少碳排放,此外还能有效治理有机废物污染。养殖业和农产品加工业会产生大量剩余物和有机污染,利用沼气等技术就可以把这些污染转化为新的能源供给。

      为了规避不可再生能源枯竭的威胁,很多国家早已行动起来,大力发展能源农业。巴西和美国是世界上最早开发燃料的国家,上世纪70年代的全球石油危机中,巴西和美国利用玉米和甘蔗生产的燃料乙醇崭露头角,美国在1999年就建成了以农作物秸秆为原料生产燃料酒精的生产线。目前,两国的燃料酒精产量约已达到全球总量的87%。在欧洲,用油菜制造生物柴油、以林业废弃物固化成型制造燃料以及沼气发电等都获得了成功。欧盟还提出,到2020年,20%的运输燃料将用酒精燃料等生物燃料替代。印度推出了“绿色能源工程计划”,在德国专家指导下,开始试种可生产生物柴油的麻疯果树,利用这种树来生产生物柴油,如果该计划成功,将能使3300万公顷贫瘠干旱的土地变成“油田”,并创造3600万个就业机会……

      中国也连续在四个五年计划中将生物质能源列为科技攻关重点项目。200611日开始实施的《可再生能源法》,在法律高度上明确了可再生能源在现代能源中的地位。国家发改委也在可再生能源中长期发展规划中提出,2020年中国生物燃料年替代石油一千万吨。尽管工信部在224日发布的《粮食加工业发展规划(2011-2020)》中明确表示,严格控制以粮食为原料的生物质能源加工业发展。然而,中国实际上已经不自觉地融进全球能源农业的发展浪潮中。一个简单又鲜明的例子就是,巴西街头跑着的汽车也可能成为中国食用油涨价的“帮凶”——在全球化的背景下,中国的大豆产业链逐渐被外资企业控制,失去了定价权,而全球最大的大豆生产基地就在南美洲,尤其是巴西。然而,近年来,为发展能源农业,巴西不断扩大能源作物的种植面积,并收紧了对外租赁土地的政策,这对希望寻求海外土地种植大豆的中国来说无疑是个坏消息,也间接地影响了中国的食用油价格。

      巴西:未来的中东?

      巴西是一个“贫油”“贫气”的国家,却能在田里种出全球最丰富的生物质能源,甚至有人认为,巴西很可能成为未来的世界能源中心。

      目前,全球生物质能源占能源消费总量的平均比重约为13.6%,而率先提出并实施能源农业战略的巴西已经达到44%。上世纪70年代中期,巴西利用本国丰富的甘蔗资源,开始生产酒精燃料。经过30多年的发展,已经形成了“甘蔗种植-酒精燃料-酒精汽车”的完整产业链。巴西全国有370多家甘蔗加工厂生产酒精燃料,到2005年底,酒精燃料的年产量已达1200万吨,出口酒精燃料21亿升,成为世界上最大的酒精燃料生产国、消费国和出口国。目前,酒精燃料产业已成为巴西的支柱产业。巴西还在进一步扩大酒精燃料的生产规模,加强各项配套设施建设。

      酒精燃料的规模化生产,降低了巴西能源的对外依存度,也调动了农民种植甘蔗的积极性,稳定了蔗糖生产。巴西在酒精燃料产业取得成功后,又加大了对生物柴油的投资力度。

      巴西生产的生物柴油,主要是用大豆油、棕榈油、葵花油等原料加工而成,可以添加到普通柴油中,作为卡车和柴油发电机的动力燃料。研究表明,在普通柴油中掺入一定比例的生物柴油无需更换发动机,不仅没有硫化物的排放,还能减少48%的一氧化碳和47%的黑烟的排放。

      近年来,巴西政府和企业加快了对生物柴油技术的研究和推广。巴西政府专门成立了一个跨部级的委员会,由总统府牵头、14个政府部门参加,负责研究和制定有关生物柴油生产与推广的政策与措施。一些研究机构和企业合作,共同推广生物柴油技术。

      200412月,巴西政府颁布了有关使用生物柴油的法令,要求在2007年前,允许柴油批发商在柴油中添加一定比例的生物柴油;从2008年起,全国市场上销售的柴油必须添加2%的生物柴油;从2013年起,添加生物柴油的比例提高到5%。各项鼓励生产生物柴油的政策和措施也相继出台。巴西的政策性银行——国家经济社会开发银行设立了专项信贷,为生物柴油企业提供90%的融资信贷。政府还设立了1亿雷亚尔(约合2.15亿人民币)的信贷资金,鼓励小农庄种植甘蔗、大豆、向日葵和油棕榈等能源作物。

      在本国燃料酒精产业的规模稳定后,巴西及时提出了酒精出口战略。由于近年来石油价格急剧上涨,双燃料动力汽车热销,全球对燃料酒精需求量大增,巴西加大了燃料酒精出口推广的力度。目前已经开始向委内瑞拉和尼日利亚出口,还把中国、印度、印度尼西亚等能源匮乏国列入出口目标,加强政府间的游说。据专家估算,巴西是世界上能源农业成本最低的国家,每桶生物柴油的成本仅为2 6美元。只要石油价格超过每桶3 0美元,巴西的生物质能源就有竞争力。而目前,国际油价早已超过每桶100美元。

      巴西能如此低成本地发展能源农业,得益于得天独厚的自然条件。巴西人口约为1.69亿,国土面积851万平方公里(等于8.51亿公顷),现有2亿多公顷牧场,6200多万公顷农田,除去山地和荒漠,约有1亿多公顷的土地未得到开发利用,因此能在保证粮食生产的情况下,通过开发新农田的形式来扩大能源作物的种植。巴西大部分地区的气候和土壤等条件都适宜种植大豆、油棕榈、花生、蓖麻、向日葵等能源作物。仅在亚马逊地区,适宜种植油棕榈的土地就达5000万公顷。另外,随着养牛新技术的运用,巴西肉牛生长周期缩短,也为将牧场部分土地改种能源作物或实行“牧场—农田轮作”创造了条件。

      巴西能源农业发展迅猛,但也存在诸多制约因素,首先就是得看老天的“脸色”。201193日,巴西农业部宣布自2011101日起,混合燃料中乙醇的比例将由现行的25%下调至20%。原因之一就是当时巴西有关部门预计,受天气等原因影响2011年巴西的甘蔗产量将同比下降10%,受此影响,酒精燃料的产量将减少29%

    另外,各国迥异的能源政策也是巴西能源农业发展的阻碍之一。巴西把开发能源农业作为一项长期的发展目标,并通过积极向各国出口生物燃料来持续扩大产业规模。巴西有关工业联合会认为,如果只有少数国家使用酒精燃料作为汽车燃料,就不可能形成国际性的市场。为此,巴西积极开展能源外交,希望在开发生物替代能源上进行合作。

    美国:转基因能源的双刃剑

    过去,各国主要通过改进生产工艺等工业方式来提高生物燃料的产量,但专家们认为,要想提高生物燃料在石油消耗中的比例,使生物质能源在整个能源消耗中占据更重要的地位,必须对农作物本身进行改进,让这些农作物每亩能源产量不断提高。转基因技术就是提高农作物能源含量的重要方式之一。

    科学家们对农作物进行特殊的基因改变,使这些转基因作物能够专门用于生产酒精燃料和其他生物燃料。由于看中有丰厚的利益可图,并确信政府会提供政策支持和补贴,美国的各大种子公司和生物技术公司相继加大了转基因能源作物领域的研究投入。

    杜邦和全球最大的油籽加工企业邦吉公司合作,重新设计大豆的基因,以用于生物柴油和其他工业生产。杜邦还与英国石油结盟合作,从小麦和生物丁醇中生产乙醇,并与Syngenta公司签署了10年的合作协议,生产抽取乙醇的转基因酶。孟山都和巴斯夫共同投资15亿美元,用于研发玉米、大豆、棉花和菜籽油的转基因种子,并和嘉吉共同创办了Renessen公司,专门为生物燃料和饲料生产转基因玉米和大豆。

    除了利用作物中丰富的淀粉和脂肪的生物质外,科学家还开始研究利用农作物中的纤维素来生产能源。纤维素是一种复杂的碳水化合物,在酶的作用下可以降解成更简单的糖类,这些糖可以进一步发酵生成酒精。农作物的茎秆中一般都富含纤维素,但产量较低,于是科学家们开始设法利用草类等多年生植物,这些植物生长成本低,几乎不需要灌溉和施肥。美国Mendel生物技术公司正在与中国合作,在中国对常年生长的早熟禾科类草进行研究改进,这种草每年每亩的纤维素产量超过20吨,无需种植、无需施肥、无需灌溉,10年之内唯一要做的就是收割而已。

    转基因能源作物用来生产生物燃料具有明显的优势和巨大的前景,也不像转基因食品作物那样可能会对人体造成直接的影响,但仍然遭到不少质疑。一些环保人士认为,这些被改变了基因的农作物将会交叉感染其它野生植物,导致其它野生植物因木质素含量降低,从而缺乏硬度而逐渐枯萎。

    Syngenta公司转基因玉米就遭到了质疑。反对人士认为,这些玉米虽然用于工业目的,但由于交叉感染或种子混杂的影响,很有可能让人和动物误食。2000年,美国曾发生过一起转基因玉米风波,当时一批转基因玉米只被批准供动物食用,但最后却不小心进入人们的餐桌。面对这种质疑,Syngenta公司表示,淀粉酶可以安全食用,这种酶完全可以在人类的唾液中找到。但是反对人士仍表示怀疑,他们认为这种转基因玉米中含有的特殊淀粉酶来自于外源性生物,人类对这种微生物的认识很少,况且一些淀粉酶还能引起人类过敏反应。美国农业部要求Syngenta公司提供更多的研究数据,以便为今后的决策提供充足的依据。

    中国:在废料中掘金

    统一着装的民兵应急队,无人机全天候监控,6662个管理网格实行24小时驻守……这并不是战争大片,而是合肥市在依靠“死看硬守”的方式,堵截秸秆乱焚烧的行为。

    农村地区露天焚烧秸秆会污染空气,危害人体健康,影响道路交通和航空安全,破坏土壤结构,秸秆焚烧后的粉尘甚至能飘到遥远的城市。611日至12日,武汉市遭遇灰霾天气。据当地环保部门的监测,11日是武汉市近10年来空气污染最严重的一天。6月上旬,江苏、安徽、南京等地也曾出现过类似情况。各地环保部门都解释称,恶劣的天气与大范围焚烧秸秆有关。

    像合肥那样的堵截方式能让秸秆焚烧现象大幅减少,但这种“只堵不疏”的禁烧工作已走入瓶颈期。有专家表示,禁烧秸秆只能解决眼前,疏比禁效果更好,更长远,更有利于农民、企业和生态环境。而“疏导”的一个重要方式就是发展“能源农业”。

    中国人口众多,耕地有限,无法像巴西和美国等国那样,靠大面积种植能源作物来发展能源农业。如何有效利用农作物剩余物,成为中国能源农业发展的一个重要突破口。

    中国可利用的生物质能资源主要都是传统生物质,包括能源作物、农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾等。据19982003年的统计数据估算,中国可开发生物质资源总量相当于7亿吨左右的标准煤,每年可再生生物质约12亿吨,其中主要为农作物秸秆,除去用作饲料、肥料和其他工业原料外,至少有一半以上可用于生物质能开发和利用。有数据显示,如果将每年收割的4万吨秸秆开发利用起来,可获得相当于8座三峡电站的发电量;如果开发畜禽粪便等有机废气物,可转化为全国一年所需的天然气;如果利用低质边际性土地,种植甜高粱和薯类,每年可转化为1亿吨酒精燃料,并使农民增收1000亿-1500亿元。

    在江苏省如皋市吴窑镇三元居一组的鼎鑫秸秆综合利用专业合作社宽敞的生产厂房内,5台秸秆制粒机全力运作。工人们先将各种农作物秸秆搬运上传送带,秸秆通过粉碎、混合、固化成型等工艺流程被紧紧压缩成圆柱状,然后经由制粒机的出口排出。

    “秸秆粒子就是一种生物质燃料,既环保又可循环利用。合作社立志于将秸秆向资源化和能源化方向发展。”鼎鑫秸秆综合利用专业合作社的合伙人之一的徐建国介绍说,如果企业用秸秆粒子代替煤炭使用,2吨秸秆粒子相当于1吨煤炭的热值,平均每烧1吨秸秆粒子就可为企业节约至少50元的生产成本;如果将炉灰进行深加工,制作成活性炭或有机肥,则可以产生新的经济效益。目前,鼎鑫秸秆综合利用专业合作社已建成秸秆堆放仓库及生产厂房13000多平方米,业务覆盖到周边的多个镇,并为当地近50名农村劳动力解决了就业问题。去年全年,合作社收购秸秆1.4万吨,而平均每处理1吨秸秆,就可为农民增加近200元收入。

    近年来,山东、安徽等地也加强了农作物秸秆的综合开发利用。2006年,龙基电力公司在山东单县建设的秸秆发电项目投产发电,规模达到2.5万千瓦,年消耗秸秆约20万吨,年发电量达1.56亿千瓦时。据估计,当地农民通过销售农作物秸秆每年可增收3000万元,每年还可无偿得到约5000吨草木灰,同时可以节省煤炭7万吨。

    民营资本也已开始进入能源农业领域,仅江苏一省,就有南京、张家港、无锡3个以民资投入为主的年产20万吨的生物柴油项目。有关人士透露,全国各地大大小小的生物柴油项目已有近百个,四川、河北、福建、云南等地的生物柴油企业已初具规模。

    对于农民来讲,企业回收利用农作物秸秆成了目前最省事省钱的办法,但对于企业来讲,农作物秸秆回收利用往往是一个烫手的山芋。“生物质能源产业最大的问题是原料收集问题。”合力清源市场总监刘鹏说。

    以安徽省合肥市为例,该市秸秆资源丰富,但绝大部分农作物的秸秆只能粉碎还田,或者由农民自行处理。目前,合肥市应用农作物秸秆的方式主要是企业回收,用作燃料发电、肥料、建筑板材等,但回收的企业少。据合肥市肥西县农委主任胡本锁介绍,该县约有80万亩农作物,重点禁烧区域21万亩左右,今年只跟一家相关企业签订了4万亩收购协议,另外只有一些小型收购企业在小量收购。

    回收难度大、成本高,是阻碍企业回收利用农作物秸秆的主要因素。合肥地处半丘陵地带,田埂多且高,机械运作困难,有的地方交通不方便,道路狭窄,机械根本进不去。企业回收秸秆的成本过高也是个大难题。收购成本主要由机器投入、人力成本和运输成本等方面组成。而且,土地单块面积需大于20亩,机器才能正常运作。

    一组回收机器包括两台捡拾打包机、一台搂草机、一台捡包机,共需花费160万,要大规模回收利用秸秆往往需要数十甚至上百组机器。秸秆体积大密度小,占空间大,加上农作物分散区域广,成熟时间不同,使运输成本增加。另外,由于地势复杂,很多时候机器无法进入田间,企业只能雇人进行打捆、搬运,这也增加了成本。

    高昂的成本甚至让一些致力于回收秸秆的企业因入不敷出而停产。2005年,安徽康拜投资4500万元,在合肥启动了300亩康拜工业园项目,专营秸秆回收。然而,2009年该公司却突然宣布停产。康拜公司的一合作方解释称:“企业收购秸秆成本太大,远远高于常规木头原料,没有利润可言。”

    安徽农业大学资源与环境学院副院长马友华教授,谈到农作物秸秆回收利用的出路问题时表示:“要企业回收形成产业化,政府需要给予有效的补贴。比如,利用农作物秸秆发电成本是远高于火力发电的,在欧美国家,政府都会给相应补贴,确保这些绿色发电的工厂有利润可收,才能正常运作下去。可是目前我国最主要的问题是政府补贴的资金有限,而且这有限的资金又无法惠及到大部分企业。现在,政府每年投入几千万用在禁烧的监管上。为什么不从长远利益出发,从可持续发展的角度出发,把钱用在扶持回收企业之上,或者农业技术的研发之上呢?”他认为,政府担心有企业套取资金是正常的,但不能因为监管不力就不扶持。

  • 责任编辑:zhujingtao
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