推动新能源革命促进实现碳中和目标

　　【关键词】新能源 “两山”理论 碳中和 生物基 生物经济

　　碳达峰、碳中和已经成为关系国家战略实现的重要工作与目标。2021年4月30日召开的中央政治局会议强调，要有序推进碳达峰、碳中和工作，积极发展新能源。在诸多新能源中，唯有生物能源与农业密切相关[1]。通过利用秸秆和调整种植结构、利用边际土地种植能源作物、生产清洁燃料与合成材料可带动农业发展、增加农民收入，让绿水青山变金山银山;作物生长的同时还会吸收CO2，实现负碳排放。石油不仅是交通燃料，而且是最主要的化工原料，还是塑料、橡胶、化纤三大合成材料的原材料。我国要在2060年前实现“碳中和”，就必须在交通和工业原料方面不再依赖化石能源，从石油经济向建立在生物技术和产品之上的生物经济转型。因此，用生物质替代石油是一场新能源革命。

　　新能源革命是国家从石油经济向生物经济转型、实现碳中和目标的必经之路

　　实现油气行业的碳中和，是人类面临的巨大挑战。既要保障燃料和材料产品的供应，又要把对环境的影响降到最低。如何解决?开发与利用生物能源是目前最有潜力的人类从根本上改善环境、提供燃料和材料产品的发展方向。生物能源的优势不仅在于可再生、植物自身吸收CO2[2]，还在于其“物质性”特质使其可替代化石能源提供人类所需的燃料和材料，拓宽农产品市场，使绿水青山变成金山银山[3]。我国是农业大国，生物质资源丰富，大力发展生物能源符合国情，在保证粮饲供应的前提下，通过调整种植结构和在边际土地上种植能源作物、利用秸秆生产清洁燃料与合成材料，既可减少石油进口，又可带动农业发展和乡村振兴。

　　用生物质替代石油生产人类必须的燃料和材料是目前石油化工领域实现碳中和的唯一途径。从能源安全和气候变化的角度考虑，各国都把减少化石能源消耗、发展可再生能源、保护人类共同家园作为首要任务，发达国家已把用生物质替代石油作为国家能源战略[4]。生物燃料和生物基材料是以可再生的生物质为原料，利用生物化学转化技术生产的材料和燃料，其原料源自“生物”，轉化过程是能耗低的“生物过程”。新能源革命推动了生物和化工领域的技术进步，促进了燃料与材料变革，使化石燃料逐步向乙醇、氢等生物燃料以及电、合成燃料转变;石化材料逐步向生物基材料转变。

　　根据国际能源署(International Energy Agency，简称IEA)发布的《Energy Technology Perspectives 2020》，在交通领域，电替代了1%的化石燃料，而生物燃料(燃料乙醇和生物柴油)则替代了3%的化石燃料[5]。欧盟在本月(2021年7月)发布的“Fit for 55”计划中承诺，2030年比1999年减排55%的温室气体，在交通领域，其实现主要还是依靠以基于作物的乙醇为代表的生物燃料[6]。虽然车辆电动化掀起热潮，但在难以实现电气化和降低碳密度的商用车、海运和航运领域，则只能依靠生物燃料替代化石燃料[7]。航运方面，欧盟确定了2050年实现航空碳中和的目标[8]。法国最新立法规定2022年生物航煤(bio-jet fuels)要占航煤的1%，到2025年和2030年该比例要分别提升至2%和5%，2050年实现航空碳中和[9]。道达尔[10]、壳牌、英国石油等石油巨头纷纷开始生产生物航煤[11];亚马逊的航空货运公司已订购600万加仑壳牌生物航煤[12];航空发动机巨头罗尔罗伊斯(Rolls Royce)已在下一代发动机上测试生物航煤，并认为到2050年全球生物航煤需求将达到5亿吨/年[13]。海运方面，国际海事组织制定了到2050年海运排放比2008年减少50%的目标[14];物流公司DHL已在集装箱船上使用船用生物燃油[15];鹿特丹港早在2018年就开始为荷兰内河航线提供船用生物燃油，与化石燃料相比可减排90%的二氧化碳、100%的硫[16]。由于生物柴油以油脂为原料，其生产规模受到资源制约，目前欧洲生产的生物柴油或氢化生物柴油(航煤)原料中的34%来自中国的地沟油、19%是东南亚的棕榈油[17]。2019年全球1.3亿吨生物燃料产量中，生物柴油不到4000万吨，而燃料乙醇达9143万吨[18]，64个国家和地区使用乙醇汽油。

　　用生物质替代石油生产的塑料、橡胶、纤维三大合成材料，称为生物基材料，主要包括生物基聚烯烃、生物基聚酯、生物基尼龙(聚酰胺)等。2020年，全球生物基材料产量为210万吨，并将在未来5年内增长36%[19]。生物基材料具有优秀的减排能力，其CO2排放量只相当于传统石油基高分子的20%。根据多伦多大学生物材料与复合中心的研究成果[20]：每吨生物基聚合物可减排3.2吨CO2。可生物降解聚酯类材料解决了石油基塑料造成的污染问题，其中聚乳酸在价格和可供性方面前景最好，价格最贴近石油基产品，应用范围广，性价比高，占据可生物降解塑料市场份额的80%以上。烯烃是石化行业的基础原料，用生物乙醇可以生产聚烯烃、顺丁橡胶等。巴西Braskem公司正在将年产20万吨乙醇脱水制乙烯工厂扩建到26万吨的规模[21]，该公司还在世界上首次推出可再生聚乙烯石蜡，用乙醇生产可再生乙烯比传统石油基乙烯节能80%[22];国内的安徽丰原集团、中石化等公司亦有生物基乙烯生产装置在运转之中。发酵生产的乳酸还可脱水转化为丙烯酸，作为重要的有机合成原料及合成树脂单体，用于环保油漆、涂料的制备。

　　生物燃料和生物基材料产业具备战略性新兴产业的全部特征，有利于解决我国农产品价格和市场波动问题，聚焦每年进口5亿多吨石油和2百多万吨牛肉的巨大市场，可培育“三农”的自身“造血”功能与成长机制，进而显著增加农民收入，解决数千万农民工就业问题，促进乡村振兴，让绿水青山真正成为金山银山。

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文章名称： 推动新能源革命促进实现碳中和目标

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