生物質(zhì)應從傳統利用方式變成資源 “變廢為寶”可以更
一提到可再生能源，人們總會(huì )先想到太陽(yáng)能、風(fēng)能，zui后才能想到生物質(zhì)能源。長(cháng)期以來(lái)，生物質(zhì)能源雖被納入可再生能源之列，卻始終發(fā)展得“不溫不火”。如今，我國大力推進(jìn)生態(tài)文明建設，生物質(zhì)的利用迎來(lái)了新的發(fā)展機遇。

科學(xué)家建議，生物質(zhì)應從傳統的能源利用方式變成資源，并協(xié)同解決其中的一些基礎科學(xué)問(wèn)題，同時(shí)，國家應高度重視生物質(zhì)高值利用，在國家重點(diǎn)研發(fā)計劃中設立“生物質(zhì)綜合利用”專(zhuān)項，系統開(kāi)展多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)創(chuàng )新和工程示范推廣。

換個(gè)思路謀發(fā)展

2001年，中國加入世界貿易組織，中國經(jīng)濟發(fā)展進(jìn)入持續、高速增長(cháng)的時(shí)期。很快，化石能源短缺問(wèn)題出現，并為生物質(zhì)能源提供了發(fā)展空間。

在此背景下，21世紀的zui初15年，生物質(zhì)利用的基礎科學(xué)研究、技術(shù)研究、轉化應用、裝備研發(fā)都成為國家計劃支持的重點(diǎn)，一系列重大項目先后啟動(dòng)。

“在重大項目的支持下，生物質(zhì)利用領(lǐng)域取得了巨大成就。” 科技部中國農村技術(shù)開(kāi)發(fā)中心主任、研究員賈敬敦說(shuō)。

但是，盡管技術(shù)突破為生物質(zhì)利用開(kāi)創(chuàng )了新業(yè)態(tài)，但與太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)展的“熱火朝天”相比，生物質(zhì)能源發(fā)展仍顯得“叫好不叫座”。

在報告中指出，發(fā)展清潔能源是改善能源結構、保障能源安全、推進(jìn)生態(tài)文明建設的重要任務(wù)。與此同時(shí)，我國經(jīng)濟由高速增長(cháng)向高質(zhì)量發(fā)展轉變。生物質(zhì)利用面臨綠色發(fā)展的新的現實(shí)需求。

生物質(zhì)包括農作物秸稈、林業(yè)剩余物、農產(chǎn)品加工廢棄物、畜禽糞便、城市生活垃圾等。據統計，目前生物質(zhì)資源有1700億噸，中國正在以不到世界7%的土地，承載著(zhù)近三分之一的中低品位生物質(zhì)排放。

“人類(lèi)社會(huì )廢棄的生物質(zhì)是環(huán)境污染的zui大源頭，總量超過(guò)70%，若不加以充分利用，會(huì )形成嚴重的排放問(wèn)題。”南京工業(yè)大學(xué)教授、中國工程院院士歐陽(yáng)平凱說(shuō)。

轉變生物質(zhì)利用發(fā)展思路迫在眉睫。“利用生物制造，將秸稈等廢棄生物質(zhì)高值化利用，對解決環(huán)境、能源、材料的轉型升級將發(fā)揮重要作用。”歐陽(yáng)平凱說(shuō)。

生物質(zhì)有新用途

2016年底我國發(fā)布的“生物質(zhì)能發(fā)展十三五規劃”指出，到2020年燃料乙醇產(chǎn)量達400萬(wàn)噸。

制備能源是生物質(zhì)zui為傳統的利用方向，但目前燃料酒精大多以糧食為原料，生物質(zhì)制備燃料酒精的潛能有待發(fā)掘。

“由于生物質(zhì)是自然界zui豐富的含碳有機大分子功能體，生物質(zhì)煉制成為降低燃料酒精成本的重要途徑。以木質(zhì)素高值化利用為方向的第四代燃料乙醇技術(shù)，可以使木質(zhì)纖維素酒精比傳統用糧食酒精的成本降低30%以上，是提高木質(zhì)纖維素酒精競爭力的有效途徑。”歐陽(yáng)平凱說(shuō)。

生物質(zhì)還可以用來(lái)制備生物基材料。“傳統的高分子材料存在白色污染、生物安全性差等缺陷，生物基材料過(guò)程安全性高、生物可降解性好、生物安全性好、材料性能也有所提升。”歐陽(yáng)平凱說(shuō)。

此外，歐陽(yáng)平凱表示，通過(guò)合成生物學(xué)技術(shù)改造細胞工廠(chǎng)，以木質(zhì)纖維素水解液中的五碳糖和六碳糖為原料，可以生產(chǎn)油脂，緩解我國對進(jìn)口大豆的依賴(lài)。

賈敬敦告訴記者，生物質(zhì)能源的發(fā)展應該與美麗鄉村建設相結合，與城市發(fā)展相結合，充分發(fā)揮生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)技術(shù)在生態(tài)環(huán)境改善和清潔能源產(chǎn)品方面的雙向清潔作用。同時(shí)，技術(shù)研究應瞄準注入生物基材料、化學(xué)品、高附加值燃料等高值化的轉化途徑，利于產(chǎn)業(yè)的推進(jìn)發(fā)展。

科技支撐高值化

生物質(zhì)高值化利用的各個(gè)方向，都有亟待解決的科學(xué)問(wèn)題。“生物質(zhì)的高值科技，是研發(fā)高值產(chǎn)品的支撐。”賈敬敦在會(huì )議發(fā)言時(shí)說(shuō)。

在生物質(zhì)制備燃料酒精方面，中國科學(xué)院過(guò)程工程研究所研究員陳洪章表示，要使生物質(zhì)煉制燃料酒精產(chǎn)業(yè)形成競爭力，還需要用科學(xué)研究層面破解天然生物質(zhì)抗降解屏障，突破生物質(zhì)轉化過(guò)程的效率問(wèn)題，并實(shí)現生物質(zhì)資源工農一體化利用新模式。

生物制氫過(guò)程中也存在諸多制約技術(shù)工業(yè)化應用的科學(xué)問(wèn)題。“科技工作者還需要探討各類(lèi)生物質(zhì)原料的預處理、產(chǎn)氫微生物選育方法和技術(shù)、生化反應動(dòng)力學(xué)特征及調控方法、工藝技術(shù)優(yōu)化方法等問(wèn)題，以提高產(chǎn)氫效率、降低生物制氫成本。”在河南農業(yè)大學(xué)副校長(cháng)張國全說(shuō)。

中科院廣州能源研究所所長(cháng)、研究員馬隆龍表示，生物質(zhì)能轉化利用仍存在轉化過(guò)程效率低、產(chǎn)品附加值低、成本高等瓶頸，需要在定向解聚、催化材料等生物質(zhì)高值轉化的共性科學(xué)問(wèn)題方面形成新的理論突破。

在利用生物質(zhì)制備新材料方面，“與發(fā)達國家相比，我國無(wú)論是在與產(chǎn)品的數量，還是產(chǎn)業(yè)的規模和水平上都還存在較大的差距。”中國林業(yè)科學(xué)研究院副院長(cháng)儲富祥表示，我國亟待突破生物基材料生物合成、定向重組、功能化等前沿技術(shù)，開(kāi)發(fā)生物基材料綠色制備技術(shù)，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品經(jīng)濟型與產(chǎn)品性能。

此外，生物質(zhì)資源的開(kāi)發(fā)利用是一個(gè)多學(xué)科交叉、融合的新興研究領(lǐng)域。“生物質(zhì)資源開(kāi)發(fā)利用需要物理、化學(xué)、植物學(xué)、微生物學(xué)等多個(gè)學(xué)科的知識。”在中國生物質(zhì)能技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心副理事長(cháng)、中國工程院院士蔣劍春看來(lái)，促進(jìn)學(xué)科間相互滲透、交叉，是解決木質(zhì)纖維類(lèi)生物質(zhì)的重要前提。
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