劉洪霞¹，馮益明²

(1.中國農業科學院農業信息研究所/農業科技競爭情報技術團隊北京100081；2.中國林業科學研究院荒漠化研究所北京100091)

　　摘要：本文首先分析了世界生物質能源的總體生產狀況及變化趨勢，然后對主要燃料乙醇生產國和主要生物柴油生產國的一些基本情況及其在世界所處的地位進行了概括和分析。最后指出，未來世界生物質能源的發展趨勢是發展非糧生物燃料；研發纖維素乙醇技術，促進規模化生產；開發工程微藻，實現產業化生產。

　　能源，作為一個國家經濟增長和社會發展的重要基礎，被看做是一種國家的戰略性資源。生物質能源作為第四大能源，排在煤、石油、天然氣3大化石能源之后。生物質能源具有數量大、分布廣泛、可再生性強、低污染以及零二氧化碳凈排放等特點，是替代化石能源的主力軍之一。近年來，由于受石油等能源緊缺及價格上漲的影響，為保證本國的能源安全，世界各國都在積極采取一系列行動，大力發展生物質能源。生物質能源的發展主要受原油價格、農業原料價格和各國政策的推動。目前，各國推進生物能源發展的主要政策目標是為了緩解氣候變化、提高自給率、保障本國能源安全和實現農業和農村社區的發展。據美國能源部預計，世界生物燃料市場規模在2017年將會達到8l1億美元，與2014年相比，增幅超過1倍。

　　1世界生物質能源的總體生產狀況及變化趨勢

　　1.1燃料乙醇總體生產狀況及變化趨勢

　　1975-2012年，世界燃料乙醇產量總體上呈現一種持續增長的態勢，尤其在2000年以后，世界燃料乙醇產量增長速度迅速加快，2000-2010年世界乙醇產量增長了4倍，但在2000-2012年，則基本穩定在1001億L以上。1975-2012年，世界燃料乙醇平均產量為291.47億L，其中最低產量發生在1975年，僅為6.69億L，最高產量則發生在2010年，達到了1044.11億L(圖1)。

　　1.2生物柴油總體生產狀況及變化趨勢

　　1991-2012年，世界生物柴油產量呈現一種持續增長態勢，1991-2000年世界生物柴油產量增長緩慢，但是自2000年以后，增長速度明顯加快，2000-2012年世界生物柴油產量增長了25倍。1991-2012年，世界生物柴油平均產量為69.07億L，其中最低產量發生在1991年，僅為1365萬L，而最高產量則發生在2012年，達到了257.99億L(圖2)。

　　2生物質能源主要生產國家和地區

　　2.1燃料乙醇主要生產國家和地區

　　(1)美國。自20世紀90年代以來，以燃料乙醇和生物柴油為代表的第一代生物質能源發展迅速。美國作為世界上燃料乙醇的主要生產大國，主要以玉米為原料生產燃料乙醇。2013年，美國燃料乙醇排在了世界第一位，達到了605.15億L，占到了世界總產量(1066.02億L)的56.77%。美國最開始發展燃料乙醇的目的是為了能夠保證本國的能源安全，但是到后來更多的是從保護環境的角度來考慮。隨著政府的大力支持，燃料乙醇在美國已得到逐步推廣，燃料乙醇產業在減少美國原油進口、提高能源自給率、增加就業崗位、增加農業收入以及降低農業生產成本等方面都發揮了積極作用。2014年美國農業法案中重新批準了生物質作物援助計劃(BCAP)，并于夏天實施，農業法案每年為生物質作物援助計劃授權2500萬美元支持資金。

　　(2)巴西。巴西是世界上最早開發燃料乙醇的國家之一，其燃料乙醇行業發展極為成熟，是第一個達到生物燃料可持續利用的國家，同時還是世界上唯一不使用純汽油作為汽車燃料的國家。近幾年，巴西的燃料乙醇產量一直位處于世界前列，其燃料乙醇出口量位居世界第一。2013年，巴西燃料乙醇產量達到了285.15億L，排在了世界第二位，占到了世界總產量的26.75%。但是，巴西生產燃料乙醇的原料與美國不同，它主要以甘蔗為原料來生產燃料乙醇。2013年，據估計，巴西有近60%的甘蔗用于乙醇生產。

　　(3)歐盟。在歐盟成員國中，只有英國是油氣生產大國和出口大國，其他成員國是油氣消費大國。這些國家無不把其能源安全戰略放在國家安全戰略的首位，其中以農作物為原料的生物質能源成了這些國家緩解庫存壓力、減輕財政負擔，同時還能夠提高能源安全系數的途徑。2013年，歐盟燃料乙醇產量達到了62.38億L，排在了世界第三位，占到了世界總產量的5.85％。歐盟各國燃料乙醇生產原料主要為小麥和薯類。

　　(4)中國。2013年，中國燃料乙醇產量達到了31.67億L，排在了世界第四位，并且占到了世界總產量的2.97%。近年來，由于國內陷入了玉米乙醇“與民爭糧”的爭議中，國內很多專家都紛紛呼吁立即叫停國內的玉米乙醇生產，所以在中國以玉米為原料生產乙醇的比重將會進一步降低。中國目前生產燃料乙醇的主要原料有陳化糧和非糧作物如木薯、甜高粱、甘薯等。今后燃料乙醇研發的重點將主要集中在以木質纖維素為原料的第二代燃料乙醇技術上面。

　　(5)印度。2013年，印度燃料乙醇產量達到了5.45億t，排在了世界第五位，并且占到了世界總產量的2.33%。印度作為發展中國家，為了保證國家能源安全，實現燃料乙醇自給自足，政府對燃料乙醇產業也非常重視。印度燃料乙醇的主要原料是糖蜜。在2012年，政府對燃料乙醇政策進行調整，將允許市場來確定價格，如果供不應求可通進口來滿足在汽油中添加5%燃料乙醇的要求，目前印度主要從巴西進口燃料乙醇。

　　(6)加拿大。2013年，加拿大燃料乙醇產量達到了5.23億t，排在了世界第六位，并且占到了世界總產量的2.23%。加拿大燃料乙醇已形成規模生產，并正逐步推廣使用乙醇汽油。目前，加拿大各個省份的燃料乙醇發展水平不同，其中發展最快的省份是安大略省和薩斯卡徹溫省，安大略省主要以小麥為原料生產燃料乙醇，而薩斯卡徹溫省則主要以玉米為原料。此外，各個省份對燃料乙醇添加到汽油中的比例規定也不一樣，有些省份規定必須按一定比例添加，而另一些省份則對乙醇汽油使用者給予一定的稅收補貼。

　　2.2生物柴油主要生產國

　　(1)美國。美國生產生物柴油的主要原料為大豆油，用大豆油生產的生物柴油占到了美國生物柴油市場的88.5%。美國各個州幾乎都擁有生物柴油生產廠。2013年，美國生物柴油產量達到了57.60億L，排在了世界第一位。

　　(2)德國。德國是目前生物柴油消耗量最大的國家，其生物柴油的使用量占石油基柴油市場的3%左右，占整個歐洲消費量的46%。德國生產生物柴油的主要原料為菜籽油，用菜籽油生產的生物柴油占到了德國生物柴油市場的70%以上。2013年，德國生物柴油產量達到了32.04億L，排在了世界第二位。

　　(3)巴西。巴西作為世界主要生物柴油生產國之一，從2008年1月1日起開始推行生物柴油計劃，必須在傳統柴油中添加2%的生物柴油。巴西生產生物柴油的原料主要是大豆油、棕櫚油和葵花籽油等。2013年，巴西生物柴油產量達到了34.81億L，排在了世界第三位。

　　(4)阿根廷。阿根廷是世界第一大豆油出口國，第三大大豆出口國。為了減少對石油的依賴，阿根廷大力生產生物柴油，本國生物柴油的主要生產原料為大豆油，從而在很大程度上限制了市場上豆油的供應。2013年，阿根廷生物柴油產量達到了27.62億L，排在了世界第四位。

　　(5)印度尼西亞。印度尼西亞作為世界最大的毛棕櫚油生產國，主要以低廉的棕櫚油作為生產生物柴油的主要原料。印度尼西亞政府在2013年加快推廣了生物柴油的使用，規定補貼燃油中摻加生物柴油比例為10%，非補貼燃油中摻加比例為3%，工業和商業用油中摻加比例為5%，發電用油中摻加比例為7.5%。隨著棕櫚樹種植面積的擴大和生物柴油制造技術的成熟，印度尼西亞推廣生物柴油前景將非常樂觀。2013年，印度尼西亞生物柴油產量達到了24.02億L，排在了世界第五位。

　　(6)法國。法國從20世紀90年代初開始使用生物柴油。在歐洲，生物燃料(包括燃料乙醇和生物柴油)使用量最大國家為法國。法國生物柴油使用量占整個歐洲市場的40%左右，生物乙醇則占到歐洲市場的42%。法國用于生產生物柴油的主要原料為油菜籽。2013年，法國生物柴油產量與印度尼西亞產量相同，都達到了24.02億L，并列排在了世界第五位。

　　3生物質能源的未來發展趨勢

　　3.1積極發展非糧生物燃料

　　發展非糧生物質能源不僅不影響糧食安全，還能有效利用廢棄資源，替代傳統化石能源，促進環保和節能減排，目前國際上正加緊非糧生物燃料的開發與投入。根據世界生物質能源開發利用現狀可以發現，以糧食為原料生產燃料乙醇和以油菜籽為原料生產生物柴油的發展規模最大。但隨著開發生物質能源與糧食安全的關系成為國際爭議焦點。發展非糧原料生物燃料已成為世界范圍內生物燃料產業的發展趨勢。許多國家都在尋找和發展新的非糧生物質能源植物進行生物質能源開發，例如，利用薯類、甜高粱、植物纖維(秸稈等)等轉化乙醇，利用油料作物(油菜、蓖麻)、木本植物(小桐子、黃連木、麻瘋樹)等發展生物柴油。

　　3.2研發纖維素乙醇技術，促進規模化生產

　　綜觀世界生物燃料主要生產國家，可以發現他們都在積極探索并促進第二代生物燃料產業技術的研發。未來燃料乙醇發展應更多地轉向纖維素類生物原料。以木質纖維素生產的液體生物質燃料被認為是第二代生物質燃料。發展纖維素乙醇和新一代生物柴油不會產生傳統玉米乙醇、大豆柴油引發的與人爭糧的問題。第二代生物質燃料將成為解決世界能源危機，促進環境可持續發展，走出資源困局的有效手段。有機構已預測，僅纖維素乙醇產業，世界在該領域的市場規模達750億美元。目前，許多國家包括美國、巴西、加拿大、法國、德國都出臺了鼓勵發展纖維素乙醇政策，積極研發纖維素乙醇技術，并嘗試使之產業化。美國能源部預測，纖維素制造的燃料乙醇有望在2016年左右實現技術和經濟上的突破，達到規模化工業生產標準。

　　3.3開發高產油藻，實現產業化

　　利用工程微藻法生產生物柴油，為柴油生產開辟了一條新的技術途徑。微藻不同于玉米、大豆等其他作物，微藻能在海水、廢水、苦咸水等各種水源或者裸露的土地上密集生長，其生產能力高，比陸生植物單產油脂高出幾十倍，而且所生產的生物柴油不會對環境造成污染。高產油藻一旦開發成功，并投入產業化生產，將會使生物柴油的產量規模達到數千萬噸。因此，工程微藻是未來生產生物柴油的一大趨勢。

　　參考文獻

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