生物质液体燃料：迈向规模化应用

日前，国务院印发《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》。《方案》提出，实施回收循环利用行动，其中包括推动资源高水平再生利用。据此，本报推出“变废为宝”系列报道，聚焦生物质液体燃料利用、废弃电器电子产品处理等，解读资源高效利用的发展趋势及其背后的科技支撑。

近日，国务院印发《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》(以下简称《方案》)。《方案》提出，积极有序发展以废弃油脂、非粮生物质为主要原料的生物质液体燃料。

在“双碳”目标推动下，具有良好“降碳”属性的生物质液体燃料备受关注。中国产业发展促进会生物质能产业分会、生态环境部环境工程评估中心等联合发布的《3060零碳生物质能发展潜力蓝皮书》预测，从2021年到2030年左右，应用燃料乙醇和生物柴油将是公路运输重要减排方式之一，生物航空燃油也会逐渐应用于航空领域。2021—2030年，预计生物质液体燃料使用量将超过2500万吨，在交通领域减少1.8亿吨左右的碳排放量。

中国产业发展促进会副秘书长、生物质能产业分会秘书长张大勇说，《方案》的出台，释放了对农林生物质、餐厨等有机废弃物进行资源化利用的积极信号。

生物燃料乙醇向非粮原料迭代

生物质液体燃料是指把生物质通过发酵提纯或生化合成的方式，制造成的乙醇或油类等液体燃料。目前，生物质液体燃料主要包括生物燃料乙醇、生物柴油、绿色甲醇和可持续航空燃料等。

其中，生物燃料乙醇是指将植物发酵、蒸馏制得浓度约95%的乙醇后，再对其进行脱水、变性处理得到的水体积小于0.5%的无水乙醇。

根据原料不同，生物燃料乙醇可分为第1代、第1.5代、第2代和第3代。第1代生物燃料乙醇原料以玉米、小麦等粮食作物为主。第1.5代生物燃料乙醇原料以木薯、红薯、甜高粱等非粮作物为主。第2代生物燃料乙醇的原料主要来自于农林废弃物。第3代生物燃料乙醇的原料是藻类等绿色植物。

“目前，全球生物燃料乙醇产业正处于从第1代、第1.5代向第2代升级的时期。”张大勇说，第1.5代及第2、第3代生物燃料乙醇以非粮生物质为原料。其中，第1.5代生物燃料乙醇虽然不存在与人争粮问题，但木薯等作物的种植同样会占用土地，面临原料资源有限等难题。第2代以农作物秸秆等废弃植物纤维为原料的乙醇生产，目前已具备产业化示范条件，其原料来源广泛，转化技术不断提高，最有发展前景。第3代正处于研发阶段，是未来发展的希望。

绿色甲醇大规模生产待完善

绿色甲醇同样受到青睐，正不断掀起投资热潮。例如，黑龙江省鸡西市风电耦合生物质绿色甲醇一体化(一期)项目获得备案，项目拟建设30万吨绿色甲醇工厂，总投资52亿元;中广核兴安盟200万千瓦风电制氢制甲醇一体化项目签约，年产绿色甲醇约80万吨，总投资160亿元……

“生物质制甲醇、可再生能源制氢驱动的二氧化碳加氢制甲醇、生物质耦合可再生能源制氢合成甲醇是绿色甲醇生产的主要技术路径。其中，生物质气化技术、规模化适应风光发电规律的制氢技术、二氧化碳加氢制甲醇技术已完成若干工业中试，但10万吨级以上规模的绿色甲醇合成装置尚无运行案例，大规模生产技术有待示范和完善。”中国科学院大连化学物理研究所研究员王集杰说。

生物柴油技术持续发展

今年4月3日，国家能源局综合司发布《关于公示生物柴油推广应用试点的通知》，公示了北京海淀区、石家庄、广州等22个生物柴油推广应用试点。

生物柴油是以废弃油脂等生物质为原料生产的可再生能源，可直接替代石化柴油作为现有发动机系统的燃料。与普通石化柴油相比，生物柴油在燃料性能、润滑性能、可再生性上更具优势，还能显著减少温室气体、硫和芳烃等有毒物质的排放。

生物柴油经历3代发展。张大勇说，第1、第2代生物柴油原料来自植物油、动物油和餐饮废弃地沟油。第1代生物柴油技术成熟，占比超85%，但存在着低温流动性差，不宜长期储存等缺点，影响掺混比例。第2代生物柴油性能优越，具有较好的发动机兼容性和环境友好性，正在逐步实现商用。第3代生物柴油原料来自木屑、农作物秸秆等非油脂类生物质和微生物油脂，目前主要有非油脂类生物质气化、微生物油脂制生物柴油两种制备方式。虽然提取和分离难度较大，生产成本较高，但其具有更高碳减排效应且原材料不占用耕地、无规模限制，是具备长期发展潜力的制备工艺。

作为我国最早从事废弃油脂制备生物柴油，并率先实现工业化生产的生物柴油生产商，龙岩卓越新能源股份有限公司(以下简称卓越新能)的龙岩平林分厂、龙岩东宝分厂、龙岩美山分厂和厦门卓越生物质能源有限公司4个生物柴油生产基地，合并年产能达50万吨。

随着国际国内市场对生物柴油的认可，生物柴油需求量日益增长。2022年，卓越新能的4个生物柴油厂全年满负荷生产，生物柴油产量达40.76万吨;2023年，其生物柴油产量达43.02万吨，同比增长5.54%。

可持续航空燃料用于商飞

可持续航空燃料(SAF)指由生物废弃物或可再生资源制成，并通过安全性认证和可持续认证的航空燃料。

日前，中国石油化工股份有限公司(以下简称中国石化)与道达尔能源公司在北京签署合作框架协议，将在中国石化的一个炼厂利用废弃油脂共同生产SAF，年生产能力达23万吨。

生物航煤是SAF中的一种。中国石化于2009年开发出具有自主知识产权的生物航煤生产技术，2011年12月首次生产出合格的生物航煤。2013年4月，加注中国石化生物航煤的飞机在上海虹桥机场成功试飞，2015年进行了国内航线从上海至北京的商业飞行，2017年进行了国际航线从北京至芝加哥的跨洋飞行。我国也成为亚洲第一个、世界第四个拥有自主研发生物航煤技术的国家。

2022年5月，我国首套10万吨/年生物航煤工业装置在镇海炼化进行首批规模化试生产，生产原料为餐饮废油，并获亚洲首张全球RSB(可持续生物材料圆桌会议)生物质可持续航空燃料认证证书。同年9月，我国首批规模化生产生物航煤取得适航证书。

中国石化宁波镇海炼化有限公司原董事长莫鼎革说，镇海炼化以地沟油为主要原料生产的生物航煤，与传统石油基航空煤油相比，全生命周期二氧化碳排放最高可减少70%以上。

如何促进生物质液体燃料的发展?张大勇建议道：“可加大技术研发力度，鼓励生产企业联合国内高校及科研院所，加强生物质液体燃料关键技术及装备的研发、推广，尽快实现技术突破，降低生产运营成本。”他认为，可将纤维素、微藻制备生物质液体燃料相关技术纳入《国家重点推广的低碳技术目录》，并加以推广应用。加快绿色认证体系建设，鼓励生物质液体燃料生产企业主动接入零碳能源证书自愿核证平台，进行绿色认证及交易，推进绿色认证机制国际互认等。

“可在经济较发达地区，推进生物质液体燃料规模化试点项目和试点区建设。”张大勇建议，通过支持企业先行先试，探索产业发展模式;完善支持生物质液体燃料示范建设和产业发展的政策措施，引领行业健康发展。