世界生物燃料发展现状及对我军启示

　　陈楚翔曾昱龙
　　【摘要】生物燃料属于碳中性燃料，它是清洁能源，同时也是可再生能源，对解决环境污染问题以及能源安全问题有着重要的意义。本文从世界主要国家和地区入手，介绍了生物燃料的发展情况，通过分析比较不同国家和地区发展生物燃料的特点与经验，为我军生物燃料的发展应用寻求最佳出路。
　　【关键词】生物燃料；发展现状；启示经验
　　能源是生产力的动力来源，正是有了能源，人类文明才得以不断发展，不断进步。众所周知，化石燃料需要经过几百万年的物理化学变化才能形成，而我们当前的经济社会发展主要还是依赖于化石能源，面对与日俱增的能源需求量，我们终将面临化石能源枯竭的一天。因此，发展生物能源成为了一大热点问题。
　　一、生物燃料概述
　　生物燃料泛指由生物质组成或萃取的固体、液体或气体燃料。其中的生物质是指利用阳光、大气、水及土地等经过光合作用形成的各种有机体，包括动物、植物、微生物等。
　　生物燃料相比于其他燃料具有以下几方面优势：一是生物燃料的原料来源具有多样性。它可以将作物秸秆、生活垃圾、牲畜排泄物以及企业排放的有机废渣废水作为生产原料，经过提炼加工制成生物燃料。二是生物燃料具有物质性。所谓物质性就是生物燃料能够像石油等化石燃料一样，加工生产出诸如塑料、合成纤维、合成橡胶等物质性产品。三是生物燃料具有可再生性。化石燃料需要经过数千万年漫长的转化演变才能形成，生物燃料则有所不同，其本质是有机物资源化形成的产品，生物燃料制取不受时间、空间影响，是一种重要的可再生能源。四是生物燃料具有环保性。从化学层面来看，生物燃料属于碳氢化合物，在使用过程中，它会转化为水与二氧化碳，其中二氧化碳会通过光合作用被植物吸收，继续参与到地球的生物学循环之中，这就实现了零排放。
　　二、生物燃料发展现状
　　当前，世界已有60多个国家地区开始着力于生物燃料的探索研究，美国、欧盟、巴西在全球生物燃料发展应用中扮演着重要的角色，这三个国家和地区生物燃料消费量占到世界的84，当前他们仍在积极推进生物燃料开发工作，以应对能源枯竭带来的威胁。
　　（一）美国生物燃料发展现状
　　美国是最早研究生物燃料的国家，上世纪90年代起，美国就拉开了生物燃料商业化帷幕，由于玉米产量相对较大，大多数企业选择玉米作为生产原料。此外，美国不断加快生物燃料在军事领域的应用步伐。2009年5月，马伯斯出任美海军部长，他积极倡导生物燃料在海军中的研发应用，提出了大绿舰队（即使用绿色替代能源的新型舰队）的构想，并计划在2020年前，使非传统化石燃料在海军中使用率提升至50。为实现这一目标，一方面，美海军积极与农业部开展相互合作，另一方面，美海军加快了生物燃料的应用试验。2010年4月22日，在美国马里兰州的帕图森河海军航空站，一架使用生物燃料的超级大黄蜂战斗机进行了试验飞行，这架FA18F战机使用的是亚麻籽提炼油与JP5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，美海军将这种混合而成的生物燃料加注到MH60S海鹰直升机，并进行了试验飞行。此后于2011年8月24日，美海军在帕图森河海军航空站试飞了一架加注相同生物燃料的T45苍鹰舰载教练机。同年10月3日，美海军在帕克斯基地试飞了MQ8B火力侦察兵舰载无人直升机，该机采用的是骆驼刺提炼油与JP5航空煤油混合而成的生物燃料。与此同时，美海军加紧了生物燃料在舰船上的试验应用。2011年10月20日，一艘加注了生物燃料的1600通用登陆艇进行了海上航行试验，该登陆艇采用的是将海藻油和F76航海燃油以1：1混合而成的生物燃料。同年11月，美海军在福斯特驱逐舰上使用同样燃料进行了航行试验。2016年1月20日，美海军斯托克代尔号驱逐舰从圣迭戈启航部署，这艘驱逐舰使用的是用牛油、废弃牛肉等转化而成的燃料与传统石油混合而成的生物燃料。大绿舰队开启了美军替代能源的大门，推动了美军燃料供给体系变革。应对马伯斯指出：改变能源供应能够使美军走得更远、停留时间更长、战斗力更强。
　　（二）欧盟生物燃料发展现状
　　欧盟是世界上生物柴油产量最大的地区，同时也是使用量最大的地区。进入21世纪后，欧盟生物柴油产量年增长率超过了30，有专家认为，到2020年，欧盟生物柴油在柴油市场所占份额将达到5。75。欧盟颁布了一系列政策以推广生物燃料的生产使用：1997年出台的《可再生能源发展战略白皮书》中规定，2010年前可再生能源使用量要占到能源消耗总量的12，2007年制定的《可再生能源长期发展计划》又进一步将这一比例提高到20。在2003年出台的《替代汽车燃料使用指导政策》中明确提出，欧盟各成员国要减小对于生物燃料生产和消费的税收力度。此外，欧盟还在不断加大对种植玉米、大豆等作物的经济支持力度，给种植者以相应的资金补贴，从而满足生物燃料生产的原料供应。
　　三、启示
　　通过分析世界几个主要国家和地区发展生物燃料的先进经验，我们能得到以下几方面启示。
　　（一）加速非粮生物燃料发展
　　从世界生物燃料发展现状来看，其主要原料依然是粮食作物，这对于粮食生产来讲是一个严峻的挑战。前文提到的几个主要国家和地区，普遍都有大量的粮食储备或其他经济作物。我国人口数量众多，而耕地面积又极为有限，如果依靠粮食来生产生物燃料必将对我国粮食安全带来严重威胁。因此，发展生物燃料必须着眼于我国基本国情，必须在现有條件下探索出路，由此来看，利用非粮原料发展生物燃料是未来切实可行的途径。近期，我国可以使用薯类、甜高粱等作为燃料乙醇的生产原料。从长远发展来讲，我国必须抓好纤维素乙醇生产技术研发应用。纤维素生物质在地球上有着极为丰富的资源，美国、巴西、日本等国家都在尝试使用秸秆、木屑、稻草等生产纤维素乙醇。我国每年有超过7亿吨的纤维素类物质被废弃，如果将这些纤维素物质用来生产纤维素乙醇，产量可以达到1。6亿吨。目前，纤维素乙醇发展面临多重障碍。一方面，纤维素物质预处理成本较高，尽管当前已经研究出使用物理、化学、生物破坏木质素保护层或改变纤维素晶体结构的方法，但与传统燃料相比成本仍高出很多；另一方面，纤维素酶生产成本未能得到有效降低同样是需要解决的棘手问题。在我国，纤维素酶主要应用于纺织品加工等利润较高的行业，由于成本原因，它在降解植物纤维方面的应用还未得到推广。因此，我国发展纤维素乙醇生产技术，必须集聚科研力量，破解当面面临的诸多难题，从而改变以粮食为原料生产乙醇的局面。
　　（二）加强政府扶持引导
　　通过总结美国、欧盟等国家和地区发展生物燃料的经验做法，我们不难发现，这些国家和地区都为生物燃料的发展提供了政策上的引导和资金上的支持。产业的兴起离不开政府的支持，尤其是在起步阶段，政府要为其提供强有力的后盾，以减轻市场竞争带来的不利影响。政府需要制定完善的生物燃料发展规划，其中包括产业发展目标、具体实施步骤以及各项应对措施等。同时政府要予以资金方面的扶持，比如减免税收、给予财政补贴等，将优惠措施渗透到原料供应、生产制造、运输配送以及使用消费等各个环节，刺激生物燃料企业的发展。此外，政府要对生物燃料产业进行适当干预，尤其是产品的流通和消费过程要发挥政府的指导作用，保证产业能够在市场经济条件下健康发展。
　　（三）加快军事领域研究应用
　　美军借助大绿舰队这一良好契机，推进了新技术的研发，使生物燃料在军事领域应用得到推广。相比于美军，我军生物燃料的研发应用存在一定差距。我们能够预见，未来化石能源终将面临枯竭，这必将对我国国防形成巨大威胁。为摆脱军事需求对传统能源的过度依赖，我军要积极吸收科技创新成果，投入适当人力、财力、物力，加快生物燃料相关技术的研发应用。首先，要做好顶层规划。盲目推进生物燃料发展，将会导致供需失衡，造成资源浪费，进而对新技术研发应用形成阻碍。因此发展生物燃料，必须从全局出发，着眼我军现实，在当前发展基础上制定我军生物燃料发展规划，确保发展路线的科学性与可行性。其次，要推进装备建设。在发展生物燃料技术过程中，要同步搞好装备的升级改造，加快与生物燃料相适应的武器装备研制速度，进一步拓宽生物燃料在军事领域的应用范围。此外，要突出军民融合。要充分发挥地方科研力量与技术优势，加强与地方的交流合作，这样就可以在已有的研究基础上，针对军事领域的关键问题进行重点突破。