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生物质能技术研发与应用前景广阔

2010-11-04 00:00 未知 未知 阅读 0
核心摘要: 本文探讨了生物质能技术的全球发展现状与前景,重点分析了我国在生物能源领域的政策支持、原料优势及专利布局。文章指出,我国秸秆等生物质资源丰富,但浪费严重;国际巨头已在我国进行长期专利布局,而国内企业专利数量少、活动年限短。科研院所是研发主力,但产业化面临挑战。未来发展方向包括非粮原料的第二代生物燃料技术,如纤维素乙醇和微藻生物柴油,需攻克关键技术以实现大规模市场化。

近年来,液体生物燃料的发展速度之快、影响之大,远远超出了人们的预期。目前全球液体生物燃料的总产量近800亿升,主要生产国为美国、巴西、欧盟及加拿大,占全球总产量的90%以上。在世界能源资源争夺日益激烈的背景下,各国纷纷将生物能源技术研发作为21世纪技术创新的重要驱动力,并出台了多项政策法规,如日本的阳光计划、巴西的酒精能源计划、印度的绿色能源工程等,均旨在推进生物能源技术的发展。

我国也陆续出台了一系列政策和规划以扶持生物能源产业。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》和《生物产业发展规划纲要》将生物能源研发列为重点,《可再生能源中长期发展规划》将其确立为可再生能源的重要组成部分,并明确了到2020年我国生物能源发展的具体目标。

面对可观的生物质能原料和广阔市场,国际巨头纷纷在我国进行专利布局。生物能源是物质型能量源,需要大量农作物作为原料,其前端是农业。我国是农业大国,每年产生的生物质资源相当可观。据粗略计算,仅秸秆一项,全国每年产生的资源总量不低于10亿吨。由于收获季节秸秆产量大、保存困难,许多地区就地焚烧,不仅浪费能源,还污染环境。华中农业大学生物质与生物能源研究中心主任彭良才指出,我国每年至少浪费7亿至9亿吨秸秆,相当于浪费4亿吨标准煤。

据专家测算,如果我国每年能利用全国50%的作物秸秆、40%的畜禽粪便、30%的林业废弃物,并开发5%的边际土地种植能源作物,建设约1000个生物质转化工厂,其产出的能源相当于年产5000万吨石油,即一个大庆油田的年产量。中国科学技术信息研究所战略研究中心副研究员杜艳艳强调,原料和市场的双重优势吸引了跨国巨头来华拓展市场。由于大部分国家市场狭小、工业制造能力弱,美国、欧洲、中国正成为跨国企业集中经济资源、开展专利部署的优选地区。从ISTIC专利数据库检索到的生物质能技术专利申请量排名前五的国家、地区或组织分别为日本、美国、世界知识产权组织、中国和欧洲。

基于德温特专利创新索引数据库的统计分析显示,在中国申请的生物质能源技术专利中,排名前十的企业中有六家为外国企业,且大部分在华专利活动年限较长。例如,荷兰国际壳牌在华专利活动年限长达22年,德国巴斯夫集团也达到15年。杜艳艳表示,这些企业长期关注中国市场,较早进行了专利布局。无论从专利活动年期、申请数量还是发明人数来看,外国企业在华生物质能源技术领域均占据领先地位和强劲竞争实力。

科研院所一直是我国生物质能研发的主力军,但专利成果面临产业化难题。我国生物质能源技术研发起步较晚,初期增长缓慢。2002年以来,随着能源政策出台和法规完善,生物能源技术进入快速发展阶段。特别是“十一五”期间,科技部、国家发改委、中科院、农业部等通过设立专项、开展示范等方式支持生物能源开发与产业化;生物质资源丰富的地方政府也将生物能源作为经济发展重点,我国生物能源技术专利申请量大幅增加。2006年专利申请量为334件,较2005年增长2倍;2008年达到峰值609件。但总体而言,我国企业专利申请量少、活动年限短、技术研发人员少。

杜艳艳认为,生物质能在中国未来发展的主要方向是解决农村能源问题。我国在沼气工程、生物质发电等领域技术较为成熟,产业化颇具规模,尤其是沼气的生产和利用,已掌握关键技术并达到国际领先水平。然而,我国坚持发展生物能源的非粮原则,亟需发展以秸秆、草和碎木等农林废弃物为主要原料的第二代生物燃料技术,例如依靠基因技术培育更高效物种或寻求工艺突破以提高转换效率。纤维素制备乙醇的技术虽可在后期发酵上借鉴粮食乙醇生产技术,但仍有许多关键点需攻克。北京知立方科技有限公司赵栋指出:“纤维素转化乙醇燃料的关键技术尚未在中国形成专利保护壁垒,这是我们最后的机会。如果这些技术能够攻克,成本降下来,便可进行大规模市场化。”因此,许多专家对培育微细藻类和纤维素发酵寄予厚望。但目前,以非粮作物为原料生产燃料乙醇尚处于技术试验阶段,实现大规模生产还需在生产工艺和产业组织等方面做大量工作;以藻类生物为原料生产生物柴油的技术尚处于研究试验阶段,需经工业性试验后才能大规模生产。

尽管我国在生物能源产业的工艺技术、设备和产业化方面与发达国家存在较大差距,但在资源和某些技术研究上仍具优势。特别是在“三农”、能源和环境三股强劲需求的拉动下,赵栋表示:“如果能在一些关键技术上实现突破,我国在发展生物能源的国际竞赛中跑在最前面是有可能的。”

名词解释

生物质能:指绿色植物、藻类、细菌等通过光合作用捕获太阳能,经新陈代谢后储存于生物物质中的化学能量,通过人工方法重新提取、聚集、加工后获得的新能源。世界生物能源技术发展应用主要有四大方向:基于沼气池等传统设备的生物能源技术、基于生物优选和转基因技术的生物燃料技术、生物发电技术、生物燃料电池技术。

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