20世紀(jì)90年代以來，美歐等能源消費(fèi)大國和巴西等農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易大國開始大力發(fā)展新型可再生能源——生物質(zhì)能源。當(dāng)前，生物質(zhì)能為以燃料乙醇和生物柴油為代表的第一代生物質(zhì)能，其發(fā)展建立在對(duì)農(nóng)業(yè)資源大量占用和對(duì)農(nóng)產(chǎn)品大量消耗基礎(chǔ)之上，能源與農(nóng)業(yè)及農(nóng)產(chǎn)品被直接聯(lián)系在一起，有可能過度開發(fā)而引發(fā)一系列問題。 

1開發(fā)現(xiàn)狀 

21世紀(jì)以來，由于國際能源價(jià)格基本上維持在高價(jià)位區(qū)間，為這一階段的生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了極大的支撐。玉米、甘蔗等糧食的能源化在全球很多地方得以推廣[2]。隨著2008年食用商品價(jià)格的高企，人們開始指責(zé)燃料乙醇的生產(chǎn)導(dǎo)致了全球糧食價(jià)格的高升，但全球生物燃料近年來卻依然保持快速增長。根據(jù)Clean Edge的數(shù)據(jù)，2008年全球生物燃料（主要指燃料乙醇和生物柴油）的產(chǎn)值達(dá)到348億美元，較2007年的產(chǎn)值254億美元增加37％。 

 1.1美國 

2005年，美國替代巴西躍升為世界頭號(hào)燃料乙醇生產(chǎn)國，為美國經(jīng)濟(jì)帶來了豐厚利益[3]。從2001—2006年，美國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)為聯(lián)邦政府和地方州政府分別增加稅收19億美元和16億美元；同時(shí)，美國相應(yīng)減少石油進(jìn)口1.7億桶，減少支出外匯87億美元。 

2008年，美國燃料乙醇的生產(chǎn)能力增加了27億加侖（1美加侖≈3.785L，下同），比2007年增加34％；燃料乙醇加工廠增加31家，總數(shù)達(dá)到170家，總產(chǎn)能為105.69億加侖／a；燃料乙醇產(chǎn)量達(dá)到90億加侖，年增長率為38.5％。美國可再生燃料協(xié)會(huì)（RFA）認(rèn)為，美國燃料乙醇近年來的快速增長主要得益于乙醇的新型生產(chǎn)技術(shù)以及纖維素轉(zhuǎn)化技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用[4]。美國2007年出臺(tái)的枟能源獨(dú)立和安全法枠規(guī)定，到2022年前，要求國內(nèi)汽車中加入360億加侖的生物質(zhì)燃料，主要是乙醇。美國環(huán)保署2010年10月13日宣布，同意將美國汽油中的乙醇含量上限由目前的10％提高到15％，但只推薦2007年以后生產(chǎn)的汽車使用。 

1.2巴西 

巴西是第二大燃料乙醇生產(chǎn)國。與美國主要采用玉米不同，巴西主要利用甘蔗發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇。通過原料的綜合利用，巴西顯著降低了燃料乙醇的成本，是世界上燃料乙醇生產(chǎn)成本最低的國家。2008年，巴西的甘蔗種植面積增加，種植品種更趨多樣化，再加之良好的氣候條件和燃料乙醇技術(shù)方面的投資增加，乙醇產(chǎn)量接近70億加侖，較2007年的50億加侖的產(chǎn)量增長近40％。巴西在燃料乙醇的發(fā)展戰(zhàn)略上除了倡導(dǎo)本國消費(fèi)以減輕對(duì)石油的依賴之外，還鼓勵(lì)進(jìn)行國際貿(mào)易。巴西的雙燃料汽車已達(dá)500萬輛，巴西政府強(qiáng)制在汽油中添加乙醇燃料的比例從2007年7月起提高到25％。巴西燃料乙醇年產(chǎn)量的18％左右向美國、委內(nèi)瑞拉、印度、韓國、瑞典和日本等國出口。從巴西的資源看，發(fā)展甘蔗乙醇的潛力還很大。 

1.3歐盟 

歐盟是世界上最主要的生物柴油生產(chǎn)地，生產(chǎn)原料主要是菜籽油。歐盟提出，到2020年生物柴油的使用量將占所有交通燃料的10％。為此，歐洲議會(huì)免除生物柴油90％的稅收，歐洲國家對(duì)替代燃料的立法支持、差別稅收以及油菜生產(chǎn)的補(bǔ)貼，共同促進(jìn)了生物柴油產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。2008年歐盟27國的生物柴油產(chǎn)量為775.5×104t，年增長率為35.7％，其中德國、法國、意大利、比利時(shí)和波蘭5個(gè)國家的生物柴油產(chǎn)量占?xì)W盟27國總產(chǎn)量的3／4。 

燃料乙醇在歐盟生物能源產(chǎn)業(yè)中是第二大生物燃料僅次于生物柴油，原料主要是谷物及甜菜等。目前，歐盟現(xiàn)有生物燃料乙醇生產(chǎn)廠58家。2006—2008年實(shí)際產(chǎn)量分別為125×104t、135×104t和170×104t；此外，歐盟還從國外進(jìn)口燃料乙醇。歐盟要求傳統(tǒng)燃料（如汽油）必須至少摻入2％的乙醇或其他生物燃料，今后10a生物燃料乙醇消費(fèi)將達(dá)到每年約10億加侖。 

1.4其他國家 

加拿大生產(chǎn)燃料乙醇的原料主要是玉米和小麥。根據(jù)加拿大可再生燃料協(xié)會(huì)2004年發(fā)表的枟世界乙醇與生物燃料報(bào)告枠，2004年加拿大燃料乙醇總產(chǎn)量達(dá)到2.45×108L，比2003年增加了20％，位居世界第14位。 

印度從2002年開始生產(chǎn)生物燃料，2003年起進(jìn)行燃料乙醇試點(diǎn)，有12個(gè)邦推廣使用含5％燃料乙醇的汽油（E5），計(jì)劃把摻入燃料乙醇的比例提高到10％。印度是世界第二產(chǎn)糖大國，產(chǎn)糖量接近巴西，但是豐富的原料用于生產(chǎn)燃料乙醇的數(shù)量遠(yuǎn)低于巴西，而主要是把甘蔗制糖的副產(chǎn)品糖蜜用做生產(chǎn)燃料乙醇，印度計(jì)劃大力開發(fā)甜高粱燃料乙醇。 

中國生物能源生產(chǎn)起步較晚，到2007年燃料乙醇總產(chǎn)量為160×104t。根據(jù)國家發(fā)展和改革委員會(huì)制定的枟可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃枠，到2010年，我國生物能源生產(chǎn)目標(biāo)具體為：燃料乙醇200×104t，生物柴油20×104t；到2020年，燃料乙醇1000×104t，生物柴油200×104t。 

2面臨問題 

目前各國發(fā)展的第一代生物質(zhì)能源使用的原料主要是玉米、甘蔗、油料作物。其中美國主要是玉米和大豆油，歐盟則是玉米、小麥、大麥、菜籽油、甜菜和大豆油，巴西為甘蔗和大豆油，加拿大為玉米和小麥，中國和印度為玉米，馬來西亞、印度尼西亞為棕櫚油[5]。糧食作為生物質(zhì)能生產(chǎn)的主要原料勢(shì)必帶來一系列問題。 

2.1糧食種植結(jié)構(gòu)偏重玉米 

由于美國是世界最大的糧食生產(chǎn)和出口國，而生物質(zhì)能源的主要原料又是與小麥、稻谷兩大主要糧食存在直接資源競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的玉米，因而國際社會(huì)普遍關(guān)注美國的玉米燃料乙醇戰(zhàn)略對(duì)國際糧食供求的影響。 

統(tǒng)計(jì)資料顯示，因大規(guī)模發(fā)展生物質(zhì)能源，美國三大糧食作物的種植結(jié)構(gòu)發(fā)生了較為明顯的變化。與2003年相比，2007年美國三大作物的總種植面積下降了1.51％，其中小麥的種植面積下降了3.87％，稻谷下降了8.33％，但玉米的種植面積卻上升了21.99％。 

種植結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致其三大糧食出口全面下降，其中玉米下降28.17％，小麥下降9.13％，稻谷下降4.29％，總量達(dá)到1661.50×104t作物。 

2.2糧食供應(yīng)總量下降 

盡管世界小麥、玉米和大米的產(chǎn)量仍然在增長，但因生物質(zhì)能源的發(fā)展耗費(fèi)了大量的玉米、小麥和粗糧，2003年以來，世界食用糧供給下降。其中，作為最大糧食出口國的美國，其2003年三大糧食出口占世界總出口的比重是38.97％，而2006年則降至34.54％。 

2.3糧食（油料）價(jià)格振蕩上升 

生物質(zhì)能生產(chǎn)消耗糧食也是引起糧食（油料）價(jià)格上漲的原因之一。自2006年以來，世界糧油價(jià)格迅速上漲，并在2007年進(jìn)一步攀高，比2006年上漲37％。其中小麥上漲63％，玉米上漲26.7％，大米上漲16.4％，油料依品種不同漲幅為60％～70％不等。路透社商品研究所數(shù)據(jù)顯示，糧食和油料種子價(jià)格指數(shù)自1971年以來呈上升趨勢(shì)，目前處于新一輪上漲周期的爬坡階段，國際糧價(jià)在中期內(nèi)仍將上行。 

2.4糧食危機(jī)引發(fā)動(dòng)蕩 

2008年以來，糧食危機(jī)席卷全球，部分國家和地區(qū)因缺糧出現(xiàn)饑荒、混亂和不穩(wěn)定局面，貧窮的發(fā)展中國家是糧食危機(jī)的主要受害者，由于糧食普遍不能自給，居民的恩格爾系數(shù)很高，糧價(jià)飛漲，購買活命糧成為無法承受的沉重負(fù)擔(dān)。發(fā)達(dá)國家居民的恩格爾系數(shù)只有15％，糧食危機(jī)對(duì)其影響不大。這些國家又都是世界糧食的主要生產(chǎn)國和出口國，趁糧食短缺哄抬糧價(jià)大發(fā)橫財(cái)。糧食危機(jī)將對(duì)國際關(guān)系和國際形勢(shì)產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。 

生物質(zhì)能源的大規(guī)模發(fā)展已經(jīng)給世界糧食安全造成較嚴(yán)重影響，未來的影響將會(huì)更大。根據(jù)2007年美國新能源法案，到2020年美國生物乙醇產(chǎn)量將達(dá)到360億加侖，大約要耗費(fèi)1442.91×104t玉米（相當(dāng)于2007年美國玉米產(chǎn)量的41.2％）。按照美國2007年的玉米單產(chǎn)計(jì)算，玉米種植面積要增加152.17萬公頃（1公頃＝10000m2）。耕地資源的有限性和用途的競(jìng)爭(zhēng)性使得小麥和稻米的種植面積必然會(huì)下降，勢(shì)必影響世界糧食安全。在全球生物質(zhì)能源發(fā)展過程中，若不能統(tǒng)籌考慮綜合協(xié)調(diào)將會(huì)導(dǎo)致更嚴(yán)重的后果。 

3發(fā)展趨勢(shì)

3.1生物質(zhì)能是人類實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)的重要領(lǐng)域 

生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的主產(chǎn)地——美國、巴西、歐盟各國都制定了生物質(zhì)能發(fā)展規(guī)劃，并且已經(jīng)開始商業(yè)化生產(chǎn)或者修建生產(chǎn)設(shè)施。美國預(yù)計(jì)到2016年，生物能源要替代5％的汽油，替代13％的交通消耗柴油。歐盟到2020年，可再生能源將占能源消耗總量的20％，生物燃料在交通燃料消費(fèi)中的比重達(dá)到10％。各國政府為此不僅出臺(tái)一系列財(cái)政補(bǔ)貼、投資政策、稅收優(yōu)惠、用戶補(bǔ)助等經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策，為生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供更好的支持，而且通過規(guī)劃和政府指令，確保生物能源的長期持續(xù)發(fā)展。 

3.2第二、三代生物質(zhì)能是人類的理性選擇 

當(dāng)前，世界上生產(chǎn)燃料乙醇的原料主要是玉米、甘蔗等，生產(chǎn)生物柴油的原料主要是大豆、菜籽油等，需要利用大面積土地?cái)U(kuò)大種植，與糧爭(zhēng)地。因此，走原料多元化之路是長遠(yuǎn)之策。開發(fā)非糧生物燃料（第二代、第三代生物燃料）成為世界各國關(guān)注的重要課題，也是生物燃料的必然發(fā)展方向。 

第二代生物燃料指的是以麥稈、草和木材等農(nóng)林廢棄物為主要原料，采用生物纖維素轉(zhuǎn)化為生物燃料的模式，主要有纖維素乙醇技術(shù)、合成生物燃油技術(shù)、生物氫技術(shù)、生物二甲醚技術(shù)等眾多發(fā)展方向，其中，纖維素乙醇和合成生物燃油是最為重要的第二代生物燃料產(chǎn)品。目前第二代生物燃料的技術(shù)成本較高，真正商業(yè)化的項(xiàng)目較少。 

第三代生物燃料是以微藻為原料生產(chǎn)的各種生物燃料，也稱為微藻燃料。微藻作物可以用來生產(chǎn)植物油、生物柴油、生物乙醇、生物甲醇、生物丁醇、生物氫等生物燃料。微藻作物可以在海洋或者廢水中養(yǎng)殖，不會(huì)污染淡水資源，對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害相對(duì)較小。微藻燃料的研發(fā)始于1978年美國能源部資助的“水上能源作物計(jì)劃”，起初是以生物氫為目的，1982年逐漸轉(zhuǎn)向了生物柴油和燃料乙醇。除美國外，以色列、歐洲各國、加拿大、阿根廷、澳大利亞和新西蘭等國家也逐步開始了微藻燃料的研發(fā)。 

3.3第一代生物質(zhì)能短期內(nèi)不會(huì)被替代 

從目前科技水平進(jìn)步看，短期內(nèi)第一代生物質(zhì)能不可能被第二、三代生物質(zhì)能所替代。因?yàn)榈诙锶剂夏壳暗膯栴}在于用來分解纖維素的酶成本太高，用不可食用的纖維素生產(chǎn)酒精也需要先把它們變成糖類。而第三代生物燃料的油脂很難提煉，從海藻中提煉生物燃料的研究正處于實(shí)驗(yàn)室階段，距離實(shí)現(xiàn)商業(yè)化階段還比較遠(yuǎn)。 

4結(jié)論 

1）美國為第一大燃料乙醇生產(chǎn)國，巴西位居第二，歐盟是最主要的生物柴油生產(chǎn)地，其他國家也都在積極發(fā)展生物質(zhì)能。 

2）生物質(zhì)能的發(fā)展帶來糧食種植結(jié)構(gòu)偏重玉米、糧食供應(yīng)總量下降、糧食（油料）價(jià)格振蕩上升、糧食危機(jī)引發(fā)動(dòng)蕩等一系列問題。 

3）生物質(zhì)能是人類實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)的重要領(lǐng)域，第一代生物質(zhì)能短期內(nèi)不會(huì)被第二、三代生物質(zhì)能所替代，第二、三代生物質(zhì)能將是人類的理性選擇。

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