采访嘉宾:蒋建新 北京林业大学教授
采访记者:赵广杰 北京林业大学教授
采访时间:2012年3月21日
采访地点:北京林业大学森工楼木材学实验室
嘉宾介绍:
蒋建新,北京林业大学材料科学与技术学院林产化工系主任,林业生物质材料与能源教育部工程中心主任,北京林业大学林产化工学科负责人。《林产化学与工业》及《中国野生植物资源》编委,中国林学会林产化学化工分会理事,中国林学会材料科学分会理事,中国林学会灌木分会理事。
主要研究方向是生物质能源及化学品理论与技术、植物提取物化学与工程、生物质化工过程模拟。
访谈内容:
赵广杰:蒋教授,你好,今天想和你谈谈木质生物质能源,首先请您介绍一下木质生物质的种类?
蒋建新:从广义上讲,木质生物质是指与森林相关的植物、动物、微生物及其生产过程中的废弃物,这些都属于木质生物质的范畴。具体来讲,木质生物质包括薪炭林、经济林还有速生林,以及木材工业生产过程中的剩余物、制浆造纸的残渣等工业废渣。范畴很广,种类也很多。
赵广杰:其中也包括大乔木、灌木。
蒋建新:对,像在营林过程中的林业剩余物,必须及时清除,否则会引起森林的火灾。这块可以作为燃料来利用。
赵广杰:过去能源都是用化石资源来生产的,比如石油、煤炭。生物质资源和化石资源相比,有什么样的差异?
蒋建新:相比较,明显的特征有三个方面:一、木质生物质是可再生的;二、木质生物质产生的能源产品清洁、无污染。例如,这几天北京空气质量PM2.5持续很高,其中主要原因是汽车燃烧汽油等石化能源排放出污染气体,如果用生物质能源代替化石能源,这个指标一定程度上可以降下来。三、与化石能源相比,木质生物质能源采集、收购方便,都是地上作业,安全、简单,而化石资源需要地下挖掘,生产安全性差。
赵广杰:利用木质生物质能生产哪些能源?
蒋建新:从转化方式上,可以分为直接物理转化(压缩成型燃料),化学转化,包括沼气,合成甲醇一系列,生物转化,包括乙醇、丁醇、生物沼气,还有就是物理化学转化,包括热解油、液化等。
赵广杰:南方有很多小油桐,用来制造柴油,是否也在这个范畴之内?
蒋建新:对,这属于木质生物质另外一个分支,林木油果。每年从树上采果,像麻风树,也叫小桐子,北方的黄连木、文冠果,南方又开发一种无患子,这一系列归为木本油料作物,其果实含油料比较高,种仁含油超过40%以上,这个油可以作为生物柴油。目前我们国家正在发展这块。
赵广杰:从世界范围来看,木质生物质能源有哪些进展?
蒋建新:国际上,欧美从上个世纪70年代就已经开始从战略安全角度开发生物质能源。目前,美国以玉米为原料的燃料乙醇工业体系非常大。巴西以甘蔗为原料的燃料乙醇工业体系是世界上规模最大的,总的乙醇产量位于美国之后,居第二。欧洲重点发展生物柴油,汽车发动机以柴油机为主,所以重点生产以大豆、油菜籽为原料的生物柴油,而且国家给以政治支持和资金投入,生物柴油生产已经进入工业化时代,在石化柴油添加5%、10%甚至20%的生物柴油,这些都已经在使用了。北欧以木质原料作为发电、供热和生产颗粒原料。
赵广杰:咱们国家这方面怎么样?
蒋建新:我们国家这几年,尤其是十一五期间发展速度很快,生物柴油、颗粒燃料都已经在一定规模上做了研发和中试。去年,国家在海南省开展了生物柴油和石化柴油混合使用的试点。通过半年到一年的试用,然后在全国推广使用生物柴油。另外,中石化、中石油、中粮、国家电网等国企都已投入人力物力开发燃料乙醇。
赵广杰:开发燃料乙醇已经进入产业化吗?还存在哪些问题?
蒋建新:目前都是小规模的生产,3000吨到5000吨,最多10000吨的示范性生产。主要原因是国家出台的政策还没有配套,生物质能源本身生产成本较高。欧美一些国家通过调节石化能源税收,补贴到生物质能源,促进生物质能源生产。我们国家正在做一些调研,像海南的试点工作。预计十二五期间,会出台一些关于燃料乙醇支持的政策。在我国中长期能源发展规划里面对这些做了明确的发展规划。
赵广杰:木质生物质能源在技术上已没有什么瓶颈问题了,关键是成本问题吗?
蒋建新:单纯的能源生产成本是比较高的,举个例子,上世纪二三十年代开始石油资源的开发利用,当时花了50年,结果7%-8%的石油资源用于生产化学品,包括我们日常生活用的化妆品、食品添加剂、泡沫塑料等。它产生的综合效益占整个石油资源的25%以上,也就是大量的石油资源用来生产能源,它产生的效益不及化学品。所以从这个思路来讲,生物质能源和化学品的联产开发,从化学品获得较高的经济利润,反补生物能源,同时解决国家能源的安全问题。
赵广杰:你认为是否有必要定向培育一些生产生物质能源的原料?
蒋建新:迫切需要,北京林业大学林学系做过树木遗产育种,包括开发毛白杨、灌木。目标是提高纤维素含量,降低木质素和半纤维素,作为纤维乙醇的原料定向培育。从能源原料种植、加工和利用形成一个比较完整的体系。尤其是纤维乙醇的转化中,木质素含量越高,转化过程中化学品的消耗越高,成本也高。像刚才说的油果,培育油脂含量高的树木品种,对于发展生物质柴油也至关重要。
赵广杰:在国外是不是有,从培育原料到加工能源一条龙的做法先例?
蒋建新:有,因为生物质柴油使用的是油脂,油脂有两种,一种是可食用,一种是非食用。一旦生物质柴油生产进入工业化,两种油脂都可以作为原料来生产,在这种程度上推高了食用油脂价格。为了稳定物价,欧洲有些生产生物质柴油的企业正在培育自己的原料基地,用优良品种生产油脂加工成能源,一条龙做法。最后生物质能源大规模的产业化的关键是原料,需求量大,所以有必要进行原料培育。
赵广杰:将来生物质能源能否代替化石资源成为主导地位?
蒋建新:生物质能源发展前景很大,十一五期间发改委支持了四家企业以陈化粮和其他非粮食淀粉为原料生产原料乙醇,总量为100万吨。我们国家能源规划到2020年,燃料乙醇年产1000万吨,这里主要使用非粮原料,包括纤维素、木质原料、还有农作物秸秆等。生物柴油发展目标是200万吨。十一五时,颗粒燃料产量不足20万吨,到2020年将达到5000万吨。现在的颗粒燃料用于供热及出口到欧美、日本等国家。我们国家消费习惯的改善对颗粒燃料的需求大幅度上升。利用林业工业的废弃物以及剩余物直接压密做颗粒燃料已经是一种非常成熟的工艺。
赵广杰:将来到2020年,生物质能源代替化石能源的那一天会不会到来?
蒋建新:这个涉及一个系统的工程,目前来讲,化石能源属于不可再生能源,另外一大类属于可再生能源。生物质能源属于可再生能源的一部分,可再生能源还包括风能、电能、水能、太阳能。我们国家发展目标是到2030年,在一次能源的消费中,生物质能源达到15%-20%目标,欧洲已经达到15%左右,特别是北欧,等到了中叶,他们将达到30%。
赵广杰:这种替代对我们生活有什么影响?
蒋建新:第一,从空气质量角度来讲,随着生物质能源的使用和推广,化石能源带来的环境污染等问题应该可以得到一定程度的缓解;第二,生物质能源包括我们现在推崇的燃料乙醇、生物柴油,相比现在的汽油、柴油,燃点较高,储存稳定性较好。
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