全国生物柴油行业协作组 来源： 作者：王海峰 2007-7-13 16:33:46

　　原油和天然气价格高企激发了人们对生物燃料的浓厚兴趣，从而将生物燃料从小市场发展成数十亿美元的主流产业。生物燃料问题已然成为世界各国可持续发展战略的一部分。初看起来，生物燃料似乎为政府提供了多赢的解决方案——碳排放量减少兑现了对京都议定书的承诺，同时降低了对从遥远的、政局不稳甚至是危险地区进口原油的依赖程度。不过，现实真的如此美妙吗？
　　能源危机的形势下生物燃料真是“救命稻草”吗？
　　生物燃料主要包括生物柴油和生物乙醇。生物柴油是植物油与醇类（通常是甲醇）进行酯化反应得到的。生物乙醇是从植物中获取的糖经过发酵得到的。
　　生产生物柴油的植物通常植物油成分含量很高，如油菜籽、向日葵、红花、芥菜、棉籽、棕榈籽、椰子及大豆。
　　生物柴油还可以牛肉、猪肉或家禽的脂肪，甚至以饭店回收的油脂为原料。
　　生物乙醇更多以淀粉类植物为原料，淀粉分解成糖后进行发酵。在美国，普遍以玉米作为生物乙醇原料；在巴西，则是以甘蔗作为生物乙醇原料；木薯作为生物乙醇原料的情形也比较普遍。生物燃料的技术指标见表1。 　　　　　　　　
　　表1 生物燃料的技术指标
　　　　　　　　生物柴油　 生物乙醇 石油柴油
　　密度 0.87～0.89 0.79 0.88
　　粘度（40℃） 1.9～6.0mm2/s 无 4.2mm2/s
　　闪点 130℃ 13℃（未稀释） 175℃
　　十六烷值 47 117（辛烷值） 56
　　净热值 37.3MJ/kg 26.7MJ/kg 45.0MJ/kg
　　世界能源消费量正在以每年约2%的速度增长。目前，石油是最主要的能源，约占40%，天然气和煤炭均分别占22%～23%，核能、水电、生物质、风能、太阳能等各占较小份额。
　　在能源消费量不断上升的同时，能源利用效率也在不断提高，人均能源消费量和单位GDP能源消费量正在不断下降。不过，由于目前生物质在全球能源消费中仅占很小份额，若想使它在全球或者地区能源格局中发挥重要的作用，用量必须大幅度提高。即使年均增长速度超过10%，到2030年也仅能占到全球能源消费量的7%～8%。举例来说，即使美国种植的全部玉米都转化为乙醇，也仅能满足美国目前交通燃料需求的大约27%。此外，仍有其他因素在限制生物燃料的发展。分析：
　　四大因素制约生物燃料发展
　　生物燃料划算吗？ 科学家经过系统测算之后，对生物燃料的经济性产生了疑问。《自然资源研究》发表文章《利用玉米、柳枝稷和木材生产乙醇；利用大豆和向日葵生产生物柴油》中认为，生物燃料在生产过程中所消耗的能源比它们所能够产生的能源要多，并且生产成本高于它们所替代的石油燃料。能源成本首先包括种植作物所需的化肥，也包括进行转化所需的水、蒸汽及电力。经济成本包括人工、除草剂、灌溉与机械、以及化肥。与汽油相比能量密度较低的乙醇还增加了运输成本，并降低了发动机效率。文章还指出玉米、柳枝稷、木质纤维素、大豆及葵花油等多种生物燃料原料植物的能源与经济性逆差是相似的。
　　汽车与人的“耕地之争” 世界对粮食需求的关注将继续超过交通燃料。玉米、甘蔗及油菜的种植也受到土地和水资源的限制。世界上，尤其是发展中国家，粮食种植耕地越来越短缺。发展种植农业需要土地、阳光、水分（降雨或灌溉）及化肥。土地和水分是关键的制约因素。地球上大部分陆地不适合发展农业，如加拿大的多数地区、俄罗斯的大部分（副极地与冻土带）、非洲北部、美国西南部、阿拉伯半岛、非洲中部、澳大利亚中部、非洲西南部、以及南美洲南部的部分地区。此外，随着发展中国家的工业化以及一些边缘地区的沙漠化，人均粮食种植耕地面积正在持续减少。1960年，全球人均耕地面积为0.44公顷，人均粮食占有量为2287千卡路里。1990年，人均耕地面积为0.27公顷（下降了63.0%），人均粮食占有量为2697千卡路里（增长了17.9%）。在过去14年中，全球耕地面积或许略有增长，不过人均耕地面积可能出现下降。地球能够养活多少人口一直是个很严肃的问题，联合国估计是80～100亿。如今，地球上的人口已经达到65亿，预计到2030年将达到80亿，这种情形令人担忧。
　　欧盟生产生物柴油的油籽是在粮食种植区中自愿划出的土地上种植的。油籽种植区占粮食种植区的比例在5%～10%的范围内波动，根据市场需求，目前这一比例为8%。然而，这些作物生产的生物燃料，远远不足以大量替代在欧盟使用的化石燃料。除耕地的有限性之外，在同一片土地上年复一年种植同样的作物在农艺上是不科学的，因此通常需要进行某种形式的作物轮作，这进一步降低了作物的产量。
　　“缺水”将成为制约生物燃料发展的最大因素作为生物燃料原料的农田作物都是雨水浇灌的。在经济上适合种植生物燃料原料作物的地区，气候变化导致降雨量减少可能会是一个制约因素。而在一些进行人工灌溉的其他作物种植区，人用或工业用等其他方面用水需求的不断增加会使得农业领域用水量减少。
　　例如中国，迅速的工业化和现代化使得对水的需求量急剧上升。与此同时，工业的增长以及对外排废水处理的不善，使得水系遭到污染。在许多地方，水质已经恶化到难以作任何用途的地步。这限制了中国灌溉耕地面积的扩大。从1970年至2000年，中国灌溉耕地面积增长了42.7%，而从2000年至2003年基本未变。联合国粮农组织2006年5月发布的一份报告称，中国西部和北部的几个省份，由于持续干旱正在面临粮食短缺。
　　生物燃料真的耗能低吗？ 所有植物生长都需要二氧化碳。当这些植物作为燃料或者转化为其他用于燃烧用途的燃料时会被再次释放出来。从这个意义上说，生物质对碳吸收与排放的影响是中性的。不过，这没有将耕种、施肥、施杀虫剂、运输、干燥以及转化为可用燃料的过程中的能源消耗考虑进去。其中，化肥是消耗能源的主要方面，工业固氮生产氨的Haber-Bosch工艺需要消耗大量能源，大约每t氨需要3100万英热单位的能源，如果原料不是天然气，而是煤，或者采用需部分氧化的其他工艺，则每t氨需要4100万英热单位的能源。磷肥与钾肥生产过程中所消耗的能源要低许多（主要是在机械开采、粉碎、干燥等环节）。化肥在生物乙醇、生物柴油生产过程所消耗的能源中分别占45%、 24%。在生物柴油的生产过程中，需要与甲醇进行酯交换反应，而这也要占到所消耗能源的35%。
　　结论：
　　近20年内生物燃料的生产不会影响原油价格
　　总而言之，全球人口的持续增长以及地球不断变暖的影响，将会减少适于种植粮食作物的陆地面积。粮食作物的重要性将会继续高于生物燃料作物，在土地资源的使用上拥有优先权。由于地球变暖引起降雨模式发生变化，人口持续增加以及包括中国在内的发展中国家迅速、大范围的工业化的影响，将使得适于发展雨水浇灌农业的陆地面积减少。
　　由于土地有限，利用雨水浇灌作物（玉米、油菜、甘蔗及棕榈油）生产的生物燃料将仅限于满足全部交通燃料需求的很小一部分。而这种状况，除非开发出以纤维素（生物质）进行经济性生产的技术以后，才能够发生改变。
　　世界上对这一技术的开发力度正在加大，其中不乏BP、杜邦、雪佛龙等一些重量级企业的参与。不过该技术现在还处于早期，看来至少在10年内不可能会取得结果。而即使该技术获得成功，还需要10～20年的时间来建设种植、收获、运输和储存体系以及将作物转化为燃料的工厂，以进行生物燃料的大规模生产（例如，世界交通燃料消费量的5%）。
　　与此同时，采用现有技术生产的乙醇和生物柴油产量将会大幅度增加，不过仍占全部交通燃料市场需求很小的一部分，这并不足以对市场供需平衡产生显著影响，进而不会影响到原油的市场价格。

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