世界生物燃料發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)我軍啟示

陳楚翔+曾昱龍

【摘 要】生物燃料屬于碳中性燃料，它是清潔能源，同時(shí)也是可再生能源，對(duì)解決環(huán)境污染問(wèn)題以及能源安全問(wèn)題有著重要的意義。本文從世界主要國(guó)家和地區(qū)入手，介紹了生物燃料的發(fā)展情況，通過(guò)分析比較不同國(guó)家和地區(qū)發(fā)展生物燃料的特點(diǎn)與經(jīng)驗(yàn)，為我軍生物燃料的發(fā)展應(yīng)用尋求最佳出路。

【關(guān)鍵詞】生物燃料；發(fā)展現(xiàn)狀；啟示經(jīng)驗(yàn)

能源是生產(chǎn)力的動(dòng)力來(lái)源，正是有了能源，人類(lèi)文明才得以不斷發(fā)展，不斷進(jìn)步。眾所周知，化石燃料需要經(jīng)過(guò)幾百萬(wàn)年的物理化學(xué)變化才能形成，而我們當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展主要還是依賴(lài)于化石能源，面對(duì)與日俱增的能源需求量，我們終將面臨化石能源枯竭的一天。因此，發(fā)展生物能源成為了一大熱點(diǎn)問(wèn)題。

一、生物燃料概述

生物燃料泛指由生物質(zhì)組成或萃取的固體、液體或氣體燃料。其中的生物質(zhì)是指利用陽(yáng)光、大氣、水及土地等經(jīng)過(guò)光合作用形成的各種有機(jī)體，包括動(dòng)物、植物、微生物等。

生物燃料相比于其他燃料具有以下幾方面優(yōu)勢(shì)：一是生物燃料的原料來(lái)源具有多樣性。它可以將作物秸稈、生活垃圾、牲畜排泄物以及企業(yè)排放的有機(jī)廢渣廢水作為生產(chǎn)原料，經(jīng)過(guò)提煉加工制成生物燃料。二是生物燃料具有物質(zhì)性。所謂物質(zhì)性就是生物燃料能夠像石油等化石燃料一樣，加工生產(chǎn)出諸如塑料、合成纖維、合成橡膠等物質(zhì)性產(chǎn)品。三是生物燃料具有可再生性?；剂闲枰?jīng)過(guò)數(shù)千萬(wàn)年漫長(zhǎng)的轉(zhuǎn)化演變才能形成，生物燃料則有所不同，其本質(zhì)是有機(jī)物資源化形成的產(chǎn)品，生物燃料制取不受時(shí)間、空間影響，是一種重要的可再生能源。四是生物燃料具有環(huán)保性。從化學(xué)層面來(lái)看，生物燃料屬于碳?xì)浠衔铮谑褂眠^(guò)程中，它會(huì)轉(zhuǎn)化為水與二氧化碳，其中二氧化碳會(huì)通過(guò)光合作用被植物吸收，繼續(xù)參與到地球的生物學(xué)循環(huán)之中，這就實(shí)現(xiàn)了零排放。

二、生物燃料發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前，世界已有60多個(gè)國(guó)家地區(qū)開(kāi)始著力于生物燃料的探索研究，美國(guó)、歐盟、巴西在全球生物燃料發(fā)展應(yīng)用中扮演著重要的角色，這三個(gè)國(guó)家和地區(qū)生物燃料消費(fèi)量占到世界的84%，當(dāng)前他們?nèi)栽诜e極推進(jìn)生物燃料開(kāi)發(fā)工作，以應(yīng)對(duì)能源枯竭帶來(lái)的威脅。

（一）美國(guó)生物燃料發(fā)展現(xiàn)狀

美國(guó)是最早研究生物燃料的國(guó)家，上世紀(jì)90年代起，美國(guó)就拉開(kāi)了生物燃料商業(yè)化帷幕，由于玉米產(chǎn)量相對(duì)較大，大多數(shù)企業(yè)選擇玉米作為生產(chǎn)原料。此外，美國(guó)不斷加快生物燃料在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用步伐。2009年5月，馬伯斯出任美海軍部長(zhǎng)，他積極倡導(dǎo)生物燃料在海軍中的研發(fā)應(yīng)用，提出了“大綠艦隊(duì)”（即使用綠色替代能源的新型艦隊(duì)）的構(gòu)想，并計(jì)劃在2020年前，使非傳統(tǒng)化石燃料在海軍中使用率提升至50%。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，一方面，美海軍積極與農(nóng)業(yè)部開(kāi)展相互合作，另一方面，美海軍加快了生物燃料的應(yīng)用試驗(yàn)。2010年4月22日，在美國(guó)馬里蘭州的帕圖森河海軍航空站，一架使用生物燃料的“超級(jí)大黃蜂”戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)飛行，這架F/A-18F戰(zhàn)機(jī)使用的是亞麻籽提煉油與JP-5航空煤油按照1：1比例混合而成的生物燃料。2010年11月18日，美海軍將這種混合而成的生物燃料加注到MH-60S“海鷹”直升機(jī)，并進(jìn)行了試驗(yàn)飛行。此后于2011年8月24日，美海軍在帕圖森河海軍航空站試飛了一架加注相同生物燃料的T-45“蒼鷹”艦載教練機(jī)。同年10月3日，美海軍在帕克斯基地試飛了MQ-8B“火力偵察兵”艦載無(wú)人直升機(jī)，該機(jī)采用的是駱駝刺提煉油與JP-5航空煤油混合而成的生物燃料。與此同時(shí)，美海軍加緊了生物燃料在艦船上的試驗(yàn)應(yīng)用。2011年10月20日，一艘加注了生物燃料的1600通用登陸艇進(jìn)行了海上航行試驗(yàn)，該登陸艇采用的是將海藻油和F-76航海燃油以1：1混合而成的生物燃料。同年11月，美海軍在“福斯特”驅(qū)逐艦上使用同樣燃料進(jìn)行了航行試驗(yàn)。2016年1月20日，美海軍“斯托克代爾”號(hào)驅(qū)逐艦從圣迭戈啟航部署，這艘驅(qū)逐艦使用的是用牛油、廢棄牛肉等轉(zhuǎn)化而成的燃料與傳統(tǒng)石油混合而成的生物燃料?！按缶G艦隊(duì)”開(kāi)啟了美軍替代能源的大門(mén)，推動(dòng)了美軍燃料供給體系變革。應(yīng)對(duì)馬伯斯指出：改變能源供應(yīng)能夠使美軍走得更遠(yuǎn)、停留時(shí)間更長(zhǎng)、戰(zhàn)斗力更強(qiáng)。

（二）歐盟生物燃料發(fā)展現(xiàn)狀

歐盟是世界上生物柴油產(chǎn)量最大的地區(qū)，同時(shí)也是使用量最大的地區(qū)。進(jìn)入21世紀(jì)后，歐盟生物柴油產(chǎn)量年增長(zhǎng)率超過(guò)了30%，有專(zhuān)家認(rèn)為，到2020年，歐盟生物柴油在柴油市場(chǎng)所占份額將達(dá)到5.75%。歐盟頒布了一系列政策以推廣生物燃料的生產(chǎn)使用：1997年出臺(tái)的《可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略白皮書(shū)》中規(guī)定，2010年前可再生能源使用量要占到能源消耗總量的12%，2007年制定的《可再生能源長(zhǎng)期發(fā)展計(jì)劃》又進(jìn)一步將這一比例提高到20%。在2003年出臺(tái)的《替代汽車(chē)燃料使用指導(dǎo)政策》中明確提出，歐盟各成員國(guó)要減小對(duì)于生物燃料生產(chǎn)和消費(fèi)的稅收力度。此外，歐盟還在不斷加大對(duì)種植玉米、大豆等作物的經(jīng)濟(jì)支持力度，給種植者以相應(yīng)的資金補(bǔ)貼，從而滿足生物燃料生產(chǎn)的原料供應(yīng)。

三、啟示

通過(guò)分析世界幾個(gè)主要國(guó)家和地區(qū)發(fā)展生物燃料的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，我們能得到以下幾方面啟示。

（一）加速非糧生物燃料發(fā)展

從世界生物燃料發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，其主要原料依然是糧食作物，這對(duì)于糧食生產(chǎn)來(lái)講是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。前文提到的幾個(gè)主要國(guó)家和地區(qū)，普遍都有大量的糧食儲(chǔ)備或其他經(jīng)濟(jì)作物。我國(guó)人口數(shù)量眾多，而耕地面積又極為有限，如果依靠糧食來(lái)生產(chǎn)生物燃料必將對(duì)我國(guó)糧食安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅。因此，發(fā)展生物燃料必須著眼于我國(guó)基本國(guó)情，必須在現(xiàn)有條件下探索出路，由此來(lái)看，利用非糧原料發(fā)展生物燃料是未來(lái)切實(shí)可行的途徑。近期，我國(guó)可以使用薯類(lèi)、甜高粱等作為燃料乙醇的生產(chǎn)原料。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)講，我國(guó)必須抓好纖維素乙醇生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)應(yīng)用。纖維素生物質(zhì)在地球上有著極為豐富的資源，美國(guó)、巴西、日本等國(guó)家都在嘗試使用秸稈、木屑、稻草等生產(chǎn)纖維素乙醇。我國(guó)每年有超過(guò)7億噸的纖維素類(lèi)物質(zhì)被廢棄，如果將這些纖維素物質(zhì)用來(lái)生產(chǎn)纖維素乙醇，產(chǎn)量可以達(dá)到1.6億噸。目前，纖維素乙醇發(fā)展面臨多重障礙。一方面，纖維素物質(zhì)預(yù)處理成本較高，盡管當(dāng)前已經(jīng)研究出使用物理、化學(xué)、生物破壞木質(zhì)素保護(hù)層或改變纖維素晶體結(jié)構(gòu)的方法，但與傳統(tǒng)燃料相比成本仍高出很多；另一方面，纖維素酶生產(chǎn)成本未能得到有效降低同樣是需要解決的棘手問(wèn)題。在我國(guó)，纖維素酶主要應(yīng)用于紡織品加工等利潤(rùn)較高的行業(yè)，由于成本原因，它在降解植物纖維方面的應(yīng)用還未得到推廣。因此，我國(guó)發(fā)展纖維素乙醇生產(chǎn)技術(shù)，必須集聚科研力量，破解當(dāng)面面臨的諸多難題，從而改變以糧食為原料生產(chǎn)乙醇的局面。

（二）加強(qiáng)政府扶持引導(dǎo)

通過(guò)總結(jié)美國(guó)、歐盟等國(guó)家和地區(qū)發(fā)展生物燃料的經(jīng)驗(yàn)做法，我們不難發(fā)現(xiàn)，這些國(guó)家和地區(qū)都為生物燃料的發(fā)展提供了政策上的引導(dǎo)和資金上的支持。產(chǎn)業(yè)的興起離不開(kāi)政府的支持，尤其是在起步階段，政府要為其提供強(qiáng)有力的后盾，以減輕市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)帶來(lái)的不利影響。政府需要制定完善的生物燃料發(fā)展規(guī)劃，其中包括產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)、具體實(shí)施步驟以及各項(xiàng)應(yīng)對(duì)措施等。同時(shí)政府要予以資金方面的扶持，比如減免稅收、給予財(cái)政補(bǔ)貼等，將優(yōu)惠措施滲透到原料供應(yīng)、生產(chǎn)制造、運(yùn)輸配送以及使用消費(fèi)等各個(gè)環(huán)節(jié)，刺激生物燃料企業(yè)的發(fā)展。此外，政府要對(duì)生物燃料產(chǎn)業(yè)進(jìn)行適當(dāng)干預(yù)，尤其是產(chǎn)品的流通和消費(fèi)過(guò)程要發(fā)揮政府的指導(dǎo)作用，保證產(chǎn)業(yè)能夠在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下健康發(fā)展。

（三）加快軍事領(lǐng)域研究應(yīng)用

美軍借助“大綠艦隊(duì)”這一良好契機(jī)，推進(jìn)了新技術(shù)的研發(fā)，使生物燃料在軍事領(lǐng)域應(yīng)用得到推廣。相比于美軍，我軍生物燃料的研發(fā)應(yīng)用存在一定差距。我們能夠預(yù)見(jiàn)，未來(lái)化石能源終將面臨枯竭，這必將對(duì)我國(guó)國(guó)防形成巨大威脅。為擺脫軍事需求對(duì)傳統(tǒng)能源的過(guò)度依賴(lài)，我軍要積極吸收科技創(chuàng)新成果，投入適當(dāng)人力、財(cái)力、物力，加快生物燃料相關(guān)技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用。首先，要做好頂層規(guī)劃。盲目推進(jìn)生物燃料發(fā)展，將會(huì)導(dǎo)致供需失衡，造成資源浪費(fèi)，進(jìn)而對(duì)新技術(shù)研發(fā)應(yīng)用形成阻礙。因此發(fā)展生物燃料，必須從全局出發(fā)，著眼我軍現(xiàn)實(shí)，在當(dāng)前發(fā)展基礎(chǔ)上制定我軍生物燃料發(fā)展規(guī)劃，確保發(fā)展路線的科學(xué)性與可行性。其次，要推進(jìn)裝備建設(shè)。在發(fā)展生物燃料技術(shù)過(guò)程中，要同步搞好裝備的升級(jí)改造，加快與生物燃料相適應(yīng)的武器裝備研制速度，進(jìn)一步拓寬生物燃料在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。此外，要突出軍民融合。要充分發(fā)揮地方科研力量與技術(shù)優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)與地方的交流合作，這樣就可以在已有的研究基礎(chǔ)上，針對(duì)軍事領(lǐng)域的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)突破。endprint