以傳播城市化專(zhuān)業(yè)知識(shí)為己任
2024年11月24日
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當(dāng)前，以生物技術(shù)、新能源革命和低碳經(jīng)濟(jì)為主流的綠色浪潮，正在中國(guó)大地上興起。抓住機(jī)遇，大力發(fā)展生物能源，對(duì)于振興農(nóng)村、發(fā)展農(nóng)業(yè)、富裕農(nóng)民具有重要的戰(zhàn)略意義。
一、在綠色浪潮中興起的生物能源
自人類(lèi)鉆木取火發(fā)現(xiàn)木質(zhì)能源之后，人類(lèi)社會(huì)的生產(chǎn)與生活方式發(fā)生了重大變革。在農(nóng)業(yè)文明時(shí)代，人類(lèi)主要依靠傳統(tǒng)的再生能源即以生物質(zhì)能維持生產(chǎn)與生活。工業(yè)革命后，人類(lèi)的生產(chǎn)與生活逐步轉(zhuǎn)向利用煤炭、石油等化石能源。目前，全球每年消耗的能源總量超過(guò)150億噸，其中90%為化石能源。
大量事實(shí)表明，以傳統(tǒng)方式開(kāi)發(fā)利用化石能源，既創(chuàng)造了空前的現(xiàn)代文明成果，也導(dǎo)致了諸多環(huán)境問(wèn)題。尤其是20世紀(jì)70年代爆發(fā)的世界石油危機(jī)與隨后爆發(fā)的糧食危機(jī)，給世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)面效應(yīng)和沉重負(fù)擔(dān)，給人類(lèi)敲響了警鐘。人們開(kāi)始反思和糾正自身不科學(xué)開(kāi)發(fā)利用能源的行為，并采取實(shí)際行動(dòng)開(kāi)發(fā)第四大能源，即可再生能源。其中，包括開(kāi)發(fā)生物能源，以開(kāi)啟綠色能源革命，使人類(lèi)社會(huì)發(fā)展逐步擺脫對(duì)化石能源的過(guò)度依賴(lài)。
世界主要國(guó)家選擇發(fā)展生物能源產(chǎn)業(yè)，是一個(gè)必然的歷史過(guò)程，具有客觀的依據(jù)與動(dòng)因：一是化石能源資源日益枯竭與生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重惡化形成了人們尋找替代能源的強(qiáng)制力；二是新能源經(jīng)濟(jì)對(duì)于醫(yī)治國(guó)際金融危機(jī)產(chǎn)生的“病疴”、帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)并形成新興產(chǎn)業(yè)具有強(qiáng)大的拉動(dòng)力；三是清潔能源領(lǐng)域積累起來(lái)的技術(shù)創(chuàng)新成果已經(jīng)孕育了新能源革命的內(nèi)在啟動(dòng)力；四是人類(lèi)追求“環(huán)境友好型”社會(huì)的共同愿望已經(jīng)轉(zhuǎn)化為強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力；五是各國(guó)決策者采取的政策措施與協(xié)同合作已經(jīng)形成了確定不移的推動(dòng)力。這五種力量的有機(jī)融合，使一些主要國(guó)家在新世紀(jì)之初便提出了“創(chuàng)建低碳經(jīng)濟(jì)”的概念，并將其確定為2008年世界環(huán)境日的主題，這就為發(fā)展生物能源提供了難得的歷史機(jī)遇。
所謂生物能源，是指以生物質(zhì)材料為來(lái)源的各種形式的可再生能源。生物質(zhì)是由生物體所產(chǎn)生的有機(jī)物質(zhì)，包括植物、動(dòng)物及排泄物、有機(jī)垃圾與有機(jī)廢水等，幾乎全部來(lái)源于農(nóng)業(yè)和農(nóng)村。生物能源直接或間接地來(lái)源于綠色植物的光合作用，可轉(zhuǎn)化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣體燃料。從廣義上講，生物質(zhì)是植物通過(guò)光合作用生成的有機(jī)物。據(jù)生物學(xué)家估算，地球上每年生長(zhǎng)的生物能總量約相當(dāng)于目前總能耗的10倍，而作為能源的利用量還不到總量的1%。在自然條件下，光合作用的轉(zhuǎn)化率較低，按全年平均計(jì)算約為太陽(yáng)全部輻射能的0.5%—2.5%。而在提供理想環(huán)境條件下，光合作用的轉(zhuǎn)化率可達(dá)8%—15%。因此，發(fā)展生物能源前景廣闊。特別是由于生物質(zhì)材料幾乎全部產(chǎn)生于農(nóng)業(yè)和農(nóng)村，可以說(shuō)，發(fā)展生物能源產(chǎn)業(yè)就是“農(nóng)業(yè)能源功能屬性”的開(kāi)發(fā)與延伸，這將為“三農(nóng)”發(fā)展開(kāi)拓更為廣闊的空間。
二、發(fā)展生物能源的多重效應(yīng)
發(fā)展生物能源產(chǎn)業(yè)，將借助現(xiàn)代技術(shù)和生產(chǎn)方式，加工生產(chǎn)包括生物燃料乙醇、生物柴油和沼氣等燃料，有利于形成新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力、能源替代、環(huán)境保護(hù)等多重經(jīng)濟(jì)社會(huì)效應(yīng)。
有效替代化石能源。近年來(lái)，生物燃料幾乎聚焦了全世界的目光。這是因?yàn)椋锶剂鲜腔茉吹淖钣星巴镜奶娲贰６遥锬茉词恰扒鍧嵞茉础薄ｉ_(kāi)發(fā)利用生物燃料，可以大幅度減少溫室氣體排放，從而減輕和防止污染，有效保護(hù)環(huán)境。有關(guān)資料表明，使用生物燃料乙醇的車(chē)輛對(duì)環(huán)境的污染程度僅為使用汽油汽車(chē)的1/3。更重要的是，生物能源還是“再生能源”。不管是何種生物燃料，作為其原料的農(nóng)作物秸稈等，不僅數(shù)量巨大，而且可以再生，做到永續(xù)利用。尤其是在農(nóng)村，普遍存在成本低廉、數(shù)量巨大的各種秸稈、糞便等有機(jī)物質(zhì)，在一定溫度、水分、酸堿度和厭氧環(huán)境中，經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵產(chǎn)生出可廣泛用于農(nóng)村生產(chǎn)與生活的沼氣。目前，我國(guó)沼氣用戶(hù)已達(dá)3000多萬(wàn)個(gè)，沼氣年總產(chǎn)量達(dá)到104億多立方米。沼氣的快速發(fā)展與使用，為我國(guó)農(nóng)村提供了大量清潔燃料，在農(nóng)民的生產(chǎn)與生活中發(fā)揮著重大作用。
實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物變廢為寶。迄今，生物燃料已有兩代產(chǎn)品，第一代是以玉米等糧食為原料生產(chǎn)的，第二代是以纖維素為原料生產(chǎn)的。由于發(fā)展第一代生物燃料需要消耗大量糧食，因此，世界各國(guó)不約而同地將目光集中于第二代生物燃料。第二代生物燃料的主要原料纖維素，是世界上最普通、最豐富、最廉價(jià)的生物質(zhì)材料。其中，各種農(nóng)作物秸稈和農(nóng)業(yè)加工副產(chǎn)品是纖維素資源的一個(gè)主要來(lái)源。在我國(guó)，可再生的纖維素原料可謂取之不盡。據(jù)估算，我國(guó)農(nóng)作物秸稈和農(nóng)業(yè)加工副產(chǎn)品的年總產(chǎn)量高達(dá)7.8億多噸，約折合標(biāo)準(zhǔn)煤38825.3萬(wàn)噸。從目前全國(guó)秸稈資源使用結(jié)構(gòu)看，除飼料、造肥還田和工業(yè)原料用途外，用于薪柴的占43%，露天焚燒約占15%。因此，如果充分利用現(xiàn)代工業(yè)化方式大力發(fā)展纖維素燃料乙醇，將會(huì)把數(shù)量巨大的農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品或廢棄物變?yōu)樯鐣?huì)財(cái)富。
建設(shè)廣闊“綠色油田”。灌木林是纖維素燃料的另一個(gè)重要來(lái)源。我國(guó)是一個(gè)灌木能源林資源豐富的國(guó)家。全國(guó)灌木林地總面積高達(dá)4529.68萬(wàn)公頃，占全國(guó)林地總面積的16.02%以上。近年來(lái)，我國(guó)每年?duì)I造灌木林面積在60多萬(wàn)公頃。在全國(guó)約6000多個(gè)灌木林樹(shù)種中，可作為生物質(zhì)能源原料利用的超過(guò)1000種。特別是我國(guó)木本油料資源豐富，種植面積達(dá)343萬(wàn)平方公里，果實(shí)總產(chǎn)量114萬(wàn)噸，是生物柴油的優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)原料。以沙棘林為例，每公頃干柴產(chǎn)量在13—21.67噸之間，可產(chǎn)生熱值5693.9—41622.1千焦，相當(dāng)于原煤2.13—15.54噸。因此，充分利用我國(guó)灌木能源林資源豐富優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)生物燃料乙醇，無(wú)異于在全國(guó)建設(shè)巨大的“綠色油田”，將極大地緩解我國(guó)未來(lái)能源供給問(wèn)題。同時(shí)，這也擴(kuò)大了農(nóng)業(yè)的能源屬性，將開(kāi)辟出“能源農(nóng)業(yè)”的廣闊新天地，成為推動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力。
開(kāi)發(fā)廣袤“邊際性土地”。所謂“邊際性土地”，是指條件較差、不適于種植糧食、尚待開(kāi)發(fā)利用的處在沉睡狀態(tài)的土地。根據(jù)相關(guān)土地資源調(diào)查資料，我國(guó)“邊際性土地”可劃分為三類(lèi)：一類(lèi)是可利用但尚未利用的宜林宜農(nóng)荒地2.45億公頃，另一類(lèi)是現(xiàn)有林地中的木本油料林、灌木林和薪炭林5176萬(wàn)公頃，再一類(lèi)是現(xiàn)有耕地中通過(guò)結(jié)構(gòu)調(diào)整可成為能源作物生產(chǎn)基地的約2000萬(wàn)公頃低產(chǎn)田。以上三類(lèi)“邊際性土地”的總面積高達(dá)13653萬(wàn)公頃，進(jìn)行大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用將會(huì)喚醒我國(guó)廣袤的土地資源，成為廣大農(nóng)村特別是邊遠(yuǎn)地區(qū)特色經(jīng)濟(jì)的新增長(zhǎng)點(diǎn)。尤其是在我國(guó)邊遠(yuǎn)的干旱或半干旱地區(qū)，大規(guī)模發(fā)展灌木林，有利于擴(kuò)大植被、改善生態(tài)環(huán)境，還可促使林業(yè)、農(nóng)業(yè)和環(huán)境保護(hù)相互促進(jìn)，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。此外，在這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中，僅僅能源植物的種植、收集、運(yùn)輸和加工，就會(huì)促進(jìn)運(yùn)輸業(yè)、服務(wù)業(yè)、儲(chǔ)藏業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)等行業(yè)的發(fā)展，在全國(guó)至少帶動(dòng)上千萬(wàn)勞動(dòng)力就業(yè)。因此，利用“邊際性土地”發(fā)展生物能源產(chǎn)業(yè)，在真正實(shí)現(xiàn)“不與人爭(zhēng)糧、不與糧爭(zhēng)地”的同時(shí)，能夠有力地促進(jìn)農(nóng)村發(fā)展、農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民就業(yè)和增收，將在振興“三農(nóng)”和建設(shè)新農(nóng)村中發(fā)揮巨大作用。
三、加快推進(jìn)我國(guó)生物能源發(fā)展
加快我國(guó)生物能源發(fā)展，需要在充分利用現(xiàn)有生物質(zhì)資源的基礎(chǔ)上，合理開(kāi)發(fā)和利用新增生物質(zhì)能源原料，通過(guò)基礎(chǔ)建設(shè)實(shí)現(xiàn)資源多元化，通過(guò)技術(shù)攻關(guān)實(shí)現(xiàn)成本低廉化，通過(guò)體制創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)資源配置優(yōu)化，通過(guò)綜合利用實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
加強(qiáng)原料基地建設(shè)。我國(guó)可開(kāi)發(fā)的能源作物很多，但作為發(fā)展生物燃料乙醇的專(zhuān)用原料，如甜高粱、甘蔗、木薯等作物育種研究還處在起步階段，這類(lèi)作物的單產(chǎn)還很低。目前，優(yōu)良木薯品種單產(chǎn)一般在30噸/公頃，肥水條件好的地塊可達(dá)45噸/公頃。在木薯種植區(qū)，以華南205、201為當(dāng)家品種，較高的單產(chǎn)也只有19.5—24噸/公頃，平均畝產(chǎn)只有1.3—1.6噸/畝。甜高粱、甘蔗等作物，對(duì)土地條件的要求低，對(duì)水的利用效率高，并可以直接榨取糖分進(jìn)行酒精發(fā)酵。但是，現(xiàn)在我國(guó)甜高粱的單產(chǎn)較低。如果采取有效措施，通過(guò)品種改良提高能源作物的單產(chǎn)，將大幅度增加生物能源的原料供應(yīng)量。
著力攻克科技難關(guān)。優(yōu)化木質(zhì)纖維素預(yù)處理技術(shù)，提供高效代謝戊糖和己糖的發(fā)酵菌株，提高纖維素乙醇成熟醪酒度，是世界各國(guó)發(fā)展生物能源遇到的三大技術(shù)難題。只有破解這些難題，才能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，才能降低生物燃料各環(huán)節(jié)的成本。例如，戊糖的利用是影響纖維乙醇綜合成本的關(guān)鍵因素。目前，纖維素乙醇成熟醪酒度一般水平為3%—4%，較高水平可達(dá)到6%，生產(chǎn)1噸燃料乙醇將消耗30—60噸水，同時(shí)產(chǎn)生幾乎等量的廢液，污水處理難度大。因此，攻克上述技術(shù)難題，占領(lǐng)這一領(lǐng)域的科技制高點(diǎn)，是加快發(fā)展生物能源的當(dāng)務(wù)之急。國(guó)家應(yīng)設(shè)立生物能源專(zhuān)項(xiàng)科研經(jīng)費(fèi)，集中優(yōu)勢(shì)力量協(xié)同開(kāi)展有關(guān)生物能源關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，盡快解決纖維素酶法生物轉(zhuǎn)化等科技難題。
建立和完善市場(chǎng)運(yùn)作體系。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，發(fā)展生物能源產(chǎn)業(yè)，根本上取決于市場(chǎng)需求。因此，在起步階段，我國(guó)就應(yīng)重視體制創(chuàng)新，探索生物質(zhì)資源優(yōu)化配置的市場(chǎng)機(jī)制，形成適應(yīng)生物能源產(chǎn)業(yè)運(yùn)行的市場(chǎng)體系。政府應(yīng)以市場(chǎng)為導(dǎo)向引導(dǎo)和鼓勵(lì)發(fā)展生物能源經(jīng)濟(jì)，加快建立以市場(chǎng)為主形成生物能源產(chǎn)品價(jià)格的體制機(jī)制，不斷完善生物能源原料、生物能源產(chǎn)品、生物能源技術(shù)、生物能源服務(wù)等市場(chǎng)體系。企業(yè)應(yīng)以市場(chǎng)實(shí)際需求為出發(fā)點(diǎn)和歸宿點(diǎn)，從事生物能源產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和原料基地建設(shè)，有效降低成本，著力提高效益，不斷增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。特別是在開(kāi)發(fā)利用邊遠(yuǎn)地區(qū)“邊際性土地”的過(guò)程中，應(yīng)以市場(chǎng)作為配置資源的基礎(chǔ)手段，積極探索產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)道路，使廣大農(nóng)民分享土地開(kāi)發(fā)、擴(kuò)大就業(yè)、環(huán)境改善等方面的發(fā)展成果，提高他們參與生產(chǎn)的積極性。
加大國(guó)家財(cái)政扶持力度。生物燃料是與“三農(nóng)”緊密相關(guān)的現(xiàn)代新興產(chǎn)業(yè)，國(guó)家加大對(duì)生物燃料產(chǎn)業(yè)的支持也是對(duì)“三農(nóng)”的支持。鑒于此，國(guó)家應(yīng)該把發(fā)展生物燃料乙醇列入支農(nóng)惠農(nóng)的政策范疇。從目前的實(shí)際情況出發(fā)，國(guó)家可以把生物燃料的生產(chǎn)、流通和消費(fèi)納入財(cái)政補(bǔ)貼范圍，并作為政策扶持的重點(diǎn)，促進(jìn)生物能源產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，使之成為“三農(nóng)”發(fā)展的新動(dòng)力。
（作者：國(guó)家糧食局研究員）
