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生物質(zhì)能源的第二個春天
今年7月23日，中國國家能源局正式批準(zhǔn)中糧集團設(shè)立國家能源生物液體燃料研發(fā)(試驗)中心。就在今年9月10日剛剛結(jié)束的中美可再生能源產(chǎn)業(yè)論壇和中美先進生物燃料論壇第四次工作組會議上，該中心第一次代表中國政府與美國政府代表團談判，共商合作大計。這一系列事件表明，中國的能源產(chǎn)業(yè)格局面臨著一次重大調(diào)整。
◎袁越
第一代生物質(zhì)能
從某種意義上說，整個人類發(fā)展史就是一部能源利用方式的進步史。
人類第一個熟練掌握的能源載體就是生物質(zhì)(Biomass)。自從人類學(xué)會了鉆木取火，木頭就成了人類最主要的能量來源。木柴熱值高，易于運輸和儲存，所含能量也很容易釋放，是早期人類最喜歡的能源載體。可是，隨著人口的增長，木材的需求量飛速上漲。17世紀(jì)末期，英國為了冶煉金屬，將國內(nèi)的森林幾乎砍伐殆盡。最終拯救英國森林的，恰恰是如今談之色變的煤炭。事實上，第一次工業(yè)革命之所以發(fā)生在英國，與英國豐富的煤炭資源有密不可分的關(guān)系。
因為照明的特殊需要，人類還使用過一段時間的鯨油。如果不是因為19世紀(jì)中期一名加拿大人發(fā)明了從煤炭中提取煤油的技術(shù)，鯨很可能早就滅絕了。
煤炭的熱值比木頭更高，開采和運輸也很容易，很快就代替了日漸稀少的木材，成為人們的最愛。1859年，第一口現(xiàn)代化油井在美國的賓夕法尼亞州噴出了原油，又一種化石能源登上了歷史舞臺。伴隨石油而來的是天然氣，現(xiàn)代人燒飯取暖已經(jīng)離不開它了。從木頭到煤炭再到石油和天然氣，人類使用的能源載體的質(zhì)量越來越好。無論從能量密度、釋放方式還是儲量多少來衡量，煤炭、石油和天然氣這三種化石能源載體都遠(yuǎn)好于木材和鯨油等生物質(zhì)能。但即使如此，化石能源仍然用了將近100年才徹底打敗了生物質(zhì)能源，主宰了人類的能源市場。由此可見，能源的使用習(xí)慣具有很強的慣性，很難被改變。
就拿汽車工業(yè)來說，從石油里提煉出的汽油直接促成了汽車工業(yè)的興起，但早期的汽油非常昂貴，發(fā)明家們不得不四處尋找替代品。1900年巴黎世博會上展出的一臺迪塞爾發(fā)動機(發(fā)明人為著名的德國汽車工程師魯?shù)婪颉さ先麪枴睷udolf Diesel〕)居然以花生油為動力！而美國汽車大王亨利·福特也曾經(jīng)預(yù)言，從植物中提取的乙醇將取代汽油，成為未來汽車的動力來源。事實上，那時的美國汽車都是能燒乙醇的，直到19世紀(jì)30年代美國開始禁酒，乙醇燃料才終于被汽油打敗。自那之后，化石能源享受了半個多世紀(jì)的好時光，直到科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了全球變暖的潛在威脅后，生物質(zhì)能源才被重新請了回來。
當(dāng)然，這些年來生物質(zhì)能源也并沒有消失，世界上還有不少人靠燒柴取暖做飯。但這些都屬于“第零代”生物質(zhì)能源，我們通常所說的第一代生物質(zhì)能源指那些意在代替化石能源的新的能量利用方式。其中，焚燒發(fā)電是能源效率最低的做法，但卻因為技術(shù)簡便、成本較低而最先被商業(yè)化了。尤其在那些森林資源比較豐富的國家，木材加工后剩下的碎木片很容易被混入煤炭當(dāng)中，燃燒發(fā)電。
但是，大多數(shù)能源專家都會告訴你，風(fēng)能、太陽能、潮汐能、核能和水電才是最有前途的低碳發(fā)電方式。相比之下，生物質(zhì)能最好的利用方式是做成液體燃料，代替汽油。不過，英國可再生能源專家克里斯·古德爾(Chris Goodall)通過計算發(fā)現(xiàn)，同樣一噸糧食，如果做成乙醇加到汽車油箱里，和先燃燒發(fā)電，再驅(qū)動一輛同等噸位的電動車相比，行駛的路程是差不多的。
但是，即使古德爾的算法是正確的，液體燃料也不會很快被淘汰，因為電動汽車的發(fā)展遇到了很多困難。除了電池的技術(shù)瓶頸外，電動汽車還會對整個汽車工業(yè)體系帶來顛覆性的沖擊，會面臨很多政治壓力。相比之下，生物乙醇替代石油的做法很容易融入現(xiàn)在的體系當(dāng)中，遇到的阻力會小很多。
糧食乙醇項目就是在這樣的背景下上馬的。
簡單說，糧食乙醇就是先把糧食中的淀粉轉(zhuǎn)變成糖，然后通過酵母發(fā)酵的方式將糖變成乙醇。最先開始進行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的是美國和巴西，這兩個國家都是農(nóng)業(yè)大國，都有著廣闊的土地資源。巴西因為氣候原因盛產(chǎn)甘蔗，避免了水解淀粉這一步，成本降到了最低，不靠補貼也能盈利。美國則主要用玉米來生產(chǎn)糧食乙醇，成本較高，目前還需要國家補貼才能確保盈利。
去年美國一共生產(chǎn)了121億加侖(1加侖約等于3.8升)的糧食乙醇，每加侖大約補貼45美分。目前美國的汽油標(biāo)準(zhǔn)是E10，也就是乙醇含量占汽油總量的10%。去年美國一共消耗了大約1400億加侖的汽油，這樣算下來美國的糧食乙醇產(chǎn)量已經(jīng)接近極限。不過奧巴馬政府正在考慮把標(biāo)準(zhǔn)提高到E15，這個配比對汽車發(fā)動機的工作狀態(tài)影響不大，無須另行改裝。從理論上講，汽車發(fā)動機可以承受的最高配比是E85，即使這么高的配比也只需對發(fā)動機做些小改動就行了。
乙醇的熱值比汽油差一點，但乙醇中含有氧原子，可以替代汽油中的增氧劑，因此加了少量乙醇的汽油加速性能還要更好一些。另外，乙醇可以代替汽油中的一些有毒添加劑，對環(huán)境更友好。
既然糧食乙醇有這么多好處，為什么沒有在世界范圍內(nèi)普及開來呢？一個原因就是這種辦法對于減排二氧化碳的作用并不大。種玉米需要消耗大量的化肥，收割和運輸也需要能量，淀粉水解的過程還要加熱，算下來糧食乙醇只比汽油節(jié)省了大約30%的二氧化碳排放。如果再把毀林開荒造成的損失算進去，糧食乙醇并不合算。
更重要的是，目前全世界糧食供應(yīng)并不富裕，用糧食造乙醇難免有與民爭糧的嫌疑。這一條正是許多環(huán)保組織批評糧食乙醇的主要罪狀，中國的糧食乙醇產(chǎn)業(yè)也正是在這里被卡住了。
中國的糧食乙醇起步稍晚。大約在2004年前后，中國糧食大豐收，出現(xiàn)了農(nóng)民賣糧難的情況。為了維持糧價，保障農(nóng)民利益，政府批準(zhǔn)上馬了一批玉米乙醇加工廠。誰知2006年糧食減產(chǎn)，全世界的糧價也都開始瘋長，不少人便把矛頭對準(zhǔn)了糧食乙醇工業(yè)。中國政府順應(yīng)民意，迅速出臺了新政策，對燃料乙醇實行配額制管理，只允許黑龍江華潤、吉林燃料乙醇、安徽豐原、河南天冠這4家企業(yè)生產(chǎn)糧食乙醇，并把接受國家補貼的糧食乙醇總量限制在144萬噸的水平，這就等于為中國的糧食乙醇產(chǎn)量設(shè)定了上限。
“中國目前每年生產(chǎn)燃料乙醇172萬噸，其中以玉米為原料的大約是110萬噸，其余的用小麥和木薯(屬于‘非糧’)。生產(chǎn)110萬噸乙醇大約需要340萬噸玉米，相比之下，中國的玉米年產(chǎn)量約為1.6億噸，這點量對玉米價格影響很小。”中糧集團(以下簡稱“中糧”)生化能源事業(yè)部總經(jīng)理岳國君對本刊記者說，“更重要的是，生產(chǎn)玉米乙醇用的都是陳化糧，有的連做飼料都不合適，拿來生產(chǎn)乙醇恰好是一種很好的廢物利用方式。”
在岳國君看來，中國糧食儲存能力有限，糧食乙醇正好可以用來消化部分陳糧，有利于解決豐收年農(nóng)民賣糧難的問題，比國家托市收購更能有效地保護農(nóng)民利益。
“美國政府就是這么做的。”山東大學(xué)生命科學(xué)院院長、生物酶專家曲音波教授對本刊記者說，“美國的糧食產(chǎn)能過剩，即使生產(chǎn)了這么多乙醇還是能保證正常的糧食出口。以前美國農(nóng)民只能靠大量休耕來維持糧價，糧食乙醇工業(yè)的興起解決了美國農(nóng)民的就業(yè)問題，符合美國的國家利益，所以美國政府在稅收上給予糧食乙醇很多優(yōu)惠政策，極大地促進了這個行業(yè)的發(fā)展。”
據(jù)岳國君介紹，目前中國糧食乙醇的成本與工廠所在的位置有關(guān)系，比如東北是玉米的主產(chǎn)區(qū)，玉米價格相對較低，玉米乙醇的成本大約為每噸6000元左右，而中國目前的汽油價格是每噸5000元左右，比糧食乙醇低。但是玉米乙醇在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生一些具有高附加值的副產(chǎn)品，這樣算下來，糧食乙醇的成本已經(jīng)基本上可以和汽油價格持平了。
“中國對燃料乙醇的補貼方式不利于促進企業(yè)競爭。”岳國君補充說，“美國政府對玉米乙醇企業(yè)采用招標(biāo)制，并在國內(nèi)實行燃料乙醇交易配額系統(tǒng)，把燃料乙醇的配額商品化，這兩招鼓勵了企業(yè)之間的競爭，提高了企業(yè)降低生產(chǎn)成本的積極性。”
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