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張威1，安玉興2
(1.廣東省科學(xué)學(xué)與科技管理研究會，廣東廣州 510033；2.廣州甘蔗糖業(yè)研究所，廣東廣州510316)
摘要：為解決當(dāng)前全球能源匱乏的問題，充分利用生物質(zhì)能源，利用可再生能源部分替代日漸枯竭的化石能源，已成為當(dāng)前許多國家的能源戰(zhàn)略。“泛珠三角”的廣東、廣西等省(區(qū))應(yīng)充分發(fā)揮地理及科技優(yōu)勢，開展以甘蔗等農(nóng)作物為原料，制作燃料乙醇的研究與開發(fā)工作，推進科技合作、資源共享、成果共享，探索出一條區(qū)域科技合作的新途徑。
最近國際市場油價一路飆升，2005年9月初，美國油價突破每桶70美元大關(guān)。颶風(fēng)“卡特里娜”嚴重打擊新奧爾良市后，迫使幾十萬居民背井離鄉(xiāng)，幾個煉油廠停產(chǎn)，石油供應(yīng)中斷。美國宣布動用戰(zhàn)略儲備石油。據(jù)國際貨幣基金組織和美國高盛公司預(yù)測：國際市場原油價格有可能突破每桶100美元，到達105美元的高位。
我國在不到一年的時間內(nèi)，成品油市場銷售價格近成倍增長，廣東省僅一年內(nèi)油價就上漲五次。到2005年5月，原油出廠價格同比增幅達68.45％、成品油同比增長25.44％。八、九月份又出現(xiàn)了罕見的成品油短缺。以上種種跡象表明，高油價的時代已經(jīng)到來。
此次漲價，源于世界一些產(chǎn)油國局勢動蕩、游資炒作及自然災(zāi)害等因素。我國現(xiàn)為石油凈進口國，對國外石油的依賴程度將迫使我國越來越受世界石油市場等不確定因素的影響。據(jù)有關(guān)資料顯示：2050年我國的能源需求將達到30億噸油當(dāng)量，而國內(nèi)能源供應(yīng)將面臨潛在的總量短缺。能源問題，有可能成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展和人民生活需求的瓶頸，節(jié)能并尋找新的可替代能源是擺脫困境、掌握主動權(quán)的最佳途徑。
1發(fā)展生物質(zhì)能源已成為許多國家的戰(zhàn)略任務(wù)
在世界范圍內(nèi)，礦物石油資源的儲備總是有限的。有人估計，50年后石油資源將趨于枯竭，但各國經(jīng)濟社會發(fā)展對石油的需求卻在不斷增長，今后一個時期內(nèi)將會急速增長。我們遲早將面臨石油短缺問題，它將會嚴重影響到國家安全與經(jīng)濟安全。研究石油的替代品問題，開發(fā)可再生的生物質(zhì)能源已成為一項世界性的迫切課題。
據(jù)報導(dǎo)，全球生物質(zhì)能源的儲量為1800億t，相當(dāng)于640億t石油。利用“綠金”代替“黑金”，以生物乙醇、生物柴油、生物發(fā)電、生物氫等生物質(zhì)能源部分替代石油燃料，已經(jīng)成為21世紀能源發(fā)展的重要選擇。
2燃料乙醇等生物質(zhì)能源成為當(dāng)前世界能源作物研究和應(yīng)用領(lǐng)域的熱點
19世紀，發(fā)明家亨利·福特和德國工程師魯?shù)婪?middot;迪歇爾就曾嘗試利用從植物中提取的物質(zhì)作為燃料來運轉(zhuǎn)機器。
但由于那時的石油價格比較低廉，因此，石油成為了人們使用燃料的主流產(chǎn)品。隨著石油價格不斷上升，乙醇(酒精)燃料和生物柴油等生物燃料以其無可比擬的優(yōu)勢開始嶄露頭角，生物質(zhì)能源再度受到人們的關(guān)注。
生物質(zhì)能源是太陽能以化學(xué)能形式儲存在生物中的一種能量形式，它直接或間接地來源于植物的光合作用，是以生物質(zhì)為載體的能量。生物質(zhì)主要指薪柴、農(nóng)林作物、農(nóng)作物殘渣、動物糞便和生活垃圾等。
生物質(zhì)能技術(shù)就是把生物質(zhì)轉(zhuǎn)變成為能源，然后用作汽車和工廠的燃料及用于制造各種化學(xué)產(chǎn)品。因此，加速生物質(zhì)能源開發(fā)是人類面臨化石能源(煤、石油、油頁巖等)日益枯竭嚴峻形勢下解決能源危機的一條重要出路。
生物質(zhì)能源用途廣泛，如：利用甘蔗、木薯可制造乙醇，乙醇可單獨使用或摻一定比例到汽油中制成混合燃料，可用于汽車、輪船乃至航空業(yè)。其蘊藏量極大，僅地球上植物每年的生物能源生產(chǎn)量，就相當(dāng)于目前人類消耗礦物能的2O倍。涉及生物質(zhì)能源的能源農(nóng)業(yè)和能源林業(yè)等概念已經(jīng)在國內(nèi)外形成，并通過試驗、示范逐步成熟。有些現(xiàn)代生物質(zhì)能源工業(yè)技術(shù)已經(jīng)成熟，并進入推廣應(yīng)用階段。
20世紀50年代，隨著石油的大規(guī)模開采利用，高成本的乙醇逐漸被人們淡忘，直至1973年發(fā)生了世界石油危機，乙醇等生物質(zhì)能源的生產(chǎn)又再度受到人們的關(guān)注。
目前，生物質(zhì)能源的研究和利用已在全世界興起，許多國家都制定了相應(yīng)的研究開發(fā)計劃，如日本的陽光計劃、印度的綠色能源工程、英國的可再生能源計劃、美國的能源農(nóng)場和巴西的乙醇能源計劃等。其他諸如丹麥、荷蘭、德國、法國、加拿大、芬蘭等國，多年來一直在進行各自的研究與開發(fā)，并形成了各具特色的生物質(zhì)能源研究與開發(fā)體系，擁有各自的技術(shù)優(yōu)勢。
在美國，目前生物質(zhì)能占能量供給的3％，已經(jīng)超過水力電能，成為國內(nèi)最大的可再生能量來源。早在1978年美國就制訂生物質(zhì)燃料計劃，近30年來，美國已通過數(shù)十項法案，從能源、交通、稅收、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等方面，對汽油醇予以支持。美國利用其豐富的玉米資源生產(chǎn)燃料乙醇，目前，乙醇的產(chǎn)量為每年34億加侖。據(jù)美國有關(guān)部門的調(diào)查，使用汽油醇作為燃料，可明顯降低汽車廢氣的排放，一氧化碳排放量降低20％一30％，二氧化碳降低27％。除有利于環(huán)保外，汽油醇的推廣也為美國帶來了可觀的綜合效益。以1997年為例，全年美國汽車燃料共使用酒精512萬t，轉(zhuǎn)化玉米1500萬t，占美國當(dāng)年玉米總產(chǎn)量的7％。
為社會提供了19.52萬個就業(yè)機會，并使聯(lián)邦政府多收入36億元。目前已有22個州使用85％乙醇、15％汽油的混合燃料，僅夏威夷州每年汽油乙醇的用量高達1.75億L。
在法國，生物能源近兩年在能源結(jié)構(gòu)中增長迅猛。由于生物能源的快速發(fā)展，法國2010年有望實現(xiàn)將可再生能源產(chǎn)量提高50％的目標。用生物質(zhì)能源替代煤、石油等傳統(tǒng)能源，幾年后可為法國每年節(jié)省1100萬t的石油進口，價值相當(dāng)于25億一30億歐元。不過，目前使用生物能源的成本比石油高兩倍，因此法國政府將對推廣生物能源提供財政支持。
在日本，20世紀80年代以來，通產(chǎn)省化學(xué)技術(shù)研究所、京都大學(xué)大木材所等均在多方面進行生物質(zhì)能源的開發(fā)研究，并己興建由纖維素生產(chǎn)乙醇綜合工廠。
開發(fā)生物質(zhì)能源，利用農(nóng)作物生產(chǎn)乙醇燃料，巴西已走在了所有國家的前面。1975年，巴西政府在世界上首倡“汽油醇計劃”，1977年正式以20％酒精比例在首府圣保羅市實施，1980年提高到22％的比例在全國推行。如今，巴西甘蔗田可以支持320個乙醇廠運作，銷售價格則大約每噸25美元，比原油價格便宜一半還多。有1／3以上的汽車完全使用乙醇，其余大部分燃用25％的乙醇汽油混合燃料。
同時，巴西的乙醇油輪已經(jīng)在四大洋上頻繁來往，向韓國、日本等缺油國供應(yīng)燃料。25年來實施的“汽油醇計劃”給巴西帶來了三大收益：“形成了獨立的經(jīng)濟能源運行系統(tǒng)，刺激了農(nóng)業(yè)、酒精工業(yè)及相關(guān)行業(yè)大發(fā)展，大氣和生態(tài)環(huán)境顯著改善。”有人預(yù)言，巴西不久將成為下一個沙特阿拉伯。
從20世紀80年代起，德國、荷蘭、加拿大、瑞典等發(fā)達國家也開始了汽油醇的推廣。到1995年前后，英、法、南非、古巴、泰國等越來越多的國家也紛紛加入到這個行列中。
我國能源資源總量豐富，但人均資源遠低于世界平均水平。我國基本上是一個農(nóng)業(yè)國家，農(nóng)村人口占總?cè)丝诘?0％以上，生物質(zhì)一直是農(nóng)村的主要能源之一，在國家能源構(gòu)成中占有重要地位。2000年我國正式提出乙醇汽油的能源發(fā)展計劃，2001年國家公布《變性燃料乙醇》和《車用乙醇汽油》標準，2003年在東北三省展開了乙醇汽油的試點工作，2004年2月國家發(fā)改委聯(lián)合8個部委共同印發(fā)了《車用乙醇汽油擴大試點方案》。我國推廣乙醇汽油的速度超出人們的想象，至2005年4月12日，我國計有吉林、江蘇、河南、安徽、山東、黑龍江等9省推廣乙醇汽油使用。目前，我國在吉林省建立了世界上最大的乙醇燃料設(shè)備，廣西目前也正在興建一間年產(chǎn)量50萬t的乙醇生產(chǎn)廠。
如今，生物質(zhì)能源在我國已是僅次于煤炭、石油和天然氣的第四位能源資源。充分利用我國幅員遼闊、生物質(zhì)豐富的資源優(yōu)勢，探索利用生物質(zhì)能源的路子，迅速提高生物質(zhì)能源在能源消費結(jié)構(gòu)中的比重，是我國的重大能源戰(zhàn)略問題。
3能源蔗制乙醇產(chǎn)業(yè)是發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的突破口
近年來，高產(chǎn)的能源作物作為現(xiàn)代生物質(zhì)能資源已引起各國的廣泛關(guān)注，如甘蔗、甜高梁、甘薯、木薯、芭蕉芋、綠玉樹、巨藻等。
我國目前推廣使用的燃料乙醇幾乎全部是糧食乙醇，成本較高，國家對此實行補貼政策。甘蔗乙醇相對糧食乙醇來說，在成本上具有較大的競爭優(yōu)勢，用它替代部分汽油在經(jīng)濟上是可行的。因此，能源蔗制乙醇產(chǎn)業(yè)是發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的突破口。
甘蔗是世界公認的綜合利用價值最高的能源作物，是最好的可再生的生物質(zhì)能源作物之一。它具有高產(chǎn)量、高度集中、高凈能比的特點。
所謂高產(chǎn)量，是指甘蔗生物產(chǎn)量高。以廣東、廣西來講，目前甘蔗畝產(chǎn)量平均約4t，即每hm260t。如果把目前的產(chǎn)糖為主的甘蔗品種更換為以產(chǎn)能源乙醇為主的品種，則畝產(chǎn)可以達平均6—8t。甘蔗的莖葉可全部利用。
所謂高度集中，是指已經(jīng)可能把農(nóng)業(yè)上種植的甘蔗通過運輸高度集中到糖廠或乙醇廠，集中起來形成規(guī)模生產(chǎn)能力。
所謂高凈能比，是指甘蔗的光合作用月自力強。凈能比(輸出總能量與輸入總能量的比)高達2.7，比甜菜、玉米、木薯、甜高梁等還要高得多。如以能源等甘蔗單位面積乙醇產(chǎn)量而言，甘蔗每年每hm2土地產(chǎn)量可達70t(見表1)，而木薯只有40t，玉米、稻谷只有5t；可生產(chǎn)的乙醇產(chǎn)量，能源蔗年每hm地可生產(chǎn)乙醇4900ks，玉米、稻谷為2000多，而小麥只有560kg。
表1是印度《國家糖業(yè)管理聯(lián)合會》主席曼奴夏.勞(P.J.M.RaO)撰文比較各種能源作物單位面積乙醇產(chǎn)量數(shù)字，認為甘蔗與木薯產(chǎn)量最高。雖然此數(shù)據(jù)與我國的實際產(chǎn)量未必完全相同(特別是南、北方與中部地域地理條件不同產(chǎn)量會存在差異)，但是，結(jié)合我國甘蔗制乙醇與玉米制乙醇的比較(表2)可以看出，相同面積下甘蔗產(chǎn)生的能源產(chǎn)量位居前列是肯定的。
4“泛珠三角”開展能源蔗制乙醇科技合作的優(yōu)勢
“泛珠三角”合作區(qū)域覆蓋了中國甘蔗生產(chǎn)三大優(yōu)勢區(qū)域，甘蔗種植面積和蔗糖產(chǎn)量占全國的99％，對中國糖業(yè)起著絕對的主導(dǎo)作用。我們認為，開展“泛珠三角”能源蔗制乙醇的科技合作具有明顯優(yōu)勢。
4.1地理優(yōu)勢。“泛珠三角”的廣東、廣西、云南、福建等省(區(qū))地處我國的南方，13光充足，雨量充沛，緯度、氣候與巴西相似，生物質(zhì)資源十分豐富，發(fā)展能源甘蔗有著得天獨厚的自然資源條件。
4.2從業(yè)人數(shù)優(yōu)勢。目前，我國約有4000多萬種植原料蔗的農(nóng)民和3000多萬與糖業(yè)生產(chǎn)有關(guān)的產(chǎn)業(yè)工人隊伍。其中僅廣東、廣西、云南就有2800多萬蔗農(nóng)，占全國蔗農(nóng)總數(shù)的70％。
4.3農(nóng)作物品種優(yōu)勢。“泛珠三角”地區(qū)農(nóng)作物品種豐富，例如，粵桂兩省區(qū)的甘蔗、木薯，云南省的農(nóng)作物桔稈及林木，均是生物質(zhì)能源開發(fā)利用的資源優(yōu)勢。
眾說周知，我國的甘蔗產(chǎn)業(yè)主要在南方，現(xiàn)今產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大的當(dāng)推廣西，規(guī)模較大的還有廣東、海南、福建、云南等省份。在“泛珠三角”生物質(zhì)能源科技合作中，是最具潛力、最需要優(yōu)勢互補進行合作的，同時可以通過科技合作促進產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的項目之一。
4.4科研、技術(shù)優(yōu)勢。廣東、廣西、福建等省地區(qū)的研究院所、大專院校，在甘蔗品種改良、原料蔗生產(chǎn)領(lǐng)域的科研和生產(chǎn)技術(shù)等方面具有雄厚的科研實力和技術(shù)積累，在甘蔗產(chǎn)業(yè)鏈的研發(fā)方面，集中著我國主要的科技力量。其中，廣東省是甘蔗育種的源頭，其栽培技術(shù)水平一直處在全國的前列。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國大陸自育甘蔗良種163個，全部是由廣東省提供的雜交甘蔗種子選育而成。
5“泛珠三角”開展能源蔗制乙醇產(chǎn)業(yè)科技合作的意義
泛珠三角開展能源蔗制乙醇產(chǎn)業(yè)的科技合作，除在能源領(lǐng)域具有重要意義外，還在促進解決“三農(nóng)”問題、促進生物經(jīng)濟發(fā)展，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟等方面具有重要意義。
5.1有利于解決“三農(nóng)”問題。能否在2010年實現(xiàn)全面建設(shè)小康社會的目標，關(guān)鍵是看“三農(nóng)”問題能否解決好。以廣東為例：發(fā)展能源甘蔗可拉動甘蔗價格上漲(從糖蔗200元／t上升到糖能蔗250元／t)、可提高單位面積產(chǎn)量(從1／15hm產(chǎn)糖蔗4t到產(chǎn)糖能蔗6—8t)。按廣東種植10一13.3萬hm2糖能蔗計算，單農(nóng)業(yè)就可增收14.25—20億元。同時，可大大推動農(nóng)業(yè)工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化進程，有效拉動就業(yè)和再就業(yè)工程，促進農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)村穩(wěn)定繁榮。
5.2促進生物技術(shù)、生物經(jīng)濟的發(fā)展。能源作物的研究利用涉及農(nóng)業(yè)生物、工業(yè)微生物和工業(yè)生物催化等生物技術(shù)領(lǐng)域的核心、前沿技術(shù)。從農(nóng)業(yè)作物育種角度講，能源作物育種具有無禁區(qū)的優(yōu)勢，不僅可以極大地發(fā)揮生物技術(shù)的潛能和作用，而且有助于抓住當(dāng)前世界生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略機遇，主動迎接生物經(jīng)濟時代，搶占生物技術(shù)經(jīng)濟發(fā)展前沿和國際競爭制高點，實現(xiàn)跨越式發(fā)展。
5.3促進循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展。從能源蔗種植、制造燃料乙醇、蔗渣利用、廢液處理與資源化利用、高附加值糖基產(chǎn)品的多層次開發(fā)利用到下游產(chǎn)品如生物乙烯、生物氫等，是一條很長的產(chǎn)業(yè)鏈，通過進一步的研究開發(fā)，可以成為循環(huán)經(jīng)濟的典型。
6開展“泛珠三角”生物質(zhì)能源科技合作的措施
(1)建議將能源作物研究利用及其下游產(chǎn)品技術(shù)列入廣東、廣西、福建、云南等省(區(qū))“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃和中長期發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。在重點實驗室、公共實驗室、科研基地建設(shè)、科研項目、成果轉(zhuǎn)化基金、產(chǎn)業(yè)化扶持基金等方面給予重點支持。并在各省(區(qū))工作的基礎(chǔ)上，制定一個發(fā)展規(guī)劃。
(2)建議泛珠三角相關(guān)省(區(qū))聯(lián)合建立一個有政府官員和專家學(xué)者組成的指導(dǎo)小組，來協(xié)調(diào)此方面的工作。
(3)研究相關(guān)政策。據(jù)現(xiàn)狀看，面臨兩大政策問題：一是油價漲落可能帶來的風(fēng)險；二是能源乙醇的稅負和農(nóng)用、醫(yī)用酒精稅負的差異問題。此外，還涉及農(nóng)用土地政策、甘蔗收購政策等問題。建議組織力量進行研究。
(4)由于甘蔗制乙醇的研究涉及農(nóng)業(yè)、發(fā)酵、生物、乙醇應(yīng)用技術(shù)等多學(xué)科、多領(lǐng)域和多部門，因此，“泛珠三角”相應(yīng)地區(qū)應(yīng)搭建適于聯(lián)合攻關(guān)、聯(lián)合作戰(zhàn)的創(chuàng)新平臺，以促進能源作物領(lǐng)域共性關(guān)鍵技術(shù)的突破和行業(yè)核心競爭力的形成。發(fā)揮各省資金、技術(shù)、人才等優(yōu)勢，實現(xiàn)資源共享，達到事半功倍、雙贏的效果。
參考文獻：
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[2]法國決定從2005年起實施加速發(fā)展生物能源.
[3]美國試圖靠生物質(zhì)能走上能源獨立之路.中國生物技術(shù)信息網(wǎng). |
