生物燃料作为从有机质中提取的燃料，为交通运输业提供了一种向低碳、非石油燃料过渡的方式。按照国际能源署（IEA）发布的《交通用生物燃料技术路线图》，到2050年，通过采取有效措施，能够把生物燃料在交通运输能源的占比从目前的2%提升到27%，即需求量达到32艾焦（1艾焦=1018焦耳），或7.6亿吨石油当量。届时每年可避免21亿吨二氧化碳排放。到2050年，交通行业通过推广使用生物燃料，其减排量会占到能源相关减排总量的23%。
为实现这一愿景，IEA提出，业界须在常规生物燃料技术的转化效率、成本和总体可持续性等方面进行改善；在先进生物燃料技术方面，则需要加大投资进行研发与示范，并进行商业推广，并需要配套政策为其提供激励。
商业化方向明确
技术是推动生物燃料发展的关键因素。在路线图中，基于技术成熟度不同，可将生物燃料划分为常规生物燃料和先进生物燃料两类。前者是指已经商业化生产的生物燃料，如糖基乙醇和淀粉基乙醇、生物柴油等。后者是指还处于研发、试点或示范阶段的生物燃料，如纤维素乙醇、植物油炼制的氢化植物油（HVO）等，其转化技术通常称为第二代技术。
对常规生物柴油来说，关键的改进领域包括更高效的催化剂回收、提高联产品甘油的纯度和增强原料选择的灵活性；对常规乙醇，应开发新型更高效的酶、提高能效、提升转化效率、减少生产成本。同样地，先进生物燃料生产也需要改进转化效率。比如纤维素乙醇，其关键研发问题包括使用碳五糖用于发酵，使用木质素作为物质原料；对于藻类生物燃料，则关键在于研究水循环和增值联产品等。目前，中国圣泉集团与丹麦诺维信公司已经签署了纤维素乙醇酶制剂供应协议，共同推进纤维素乙醇商业化进程。
在许多发展中国家，常规生物燃料有望在扩产方面发挥重要作用，因为该技术比先进生物燃料的成本低、复杂度小。首批商业化先进生物燃料项目将会在美国、欧洲、巴西和中国建立，在这些地区有几个试点和示范工厂已经在运行。
希望在二代技术
IEA分析认为，2050年路线图的实现，主要希望寄托在二代生物燃料技术上，例如纤维素乙醇。只有木质纤维素燃料技术在10年内能够实现工业化生产，IEA的路线图才能够实现。
一些利用木质纤维素原料生产乙醇或柴油的新兴技术和新颖技术看起来更具希望。例如，在某些情况下，当联产品用于取代化石燃料生产热力和电力时， 其减排效果可超过100%。
IEA可持续发展部专家轲名在详解此路线图时表示，通过最大化增值联产品、更好地整合上下游工艺，可以进一步降低成本，而且通过他们的调研发现，业界也正在朝着这些技术目标迈进。
原料须梯级利用
通过生物质梯级处理，可以增加生物质使用效率并避免与粮争地的问题。IEA称，作为先进生物燃料的原料，农业废料和残渣将变得日益重要。美国能源信息署下属的橡树岭国家实验室曾做的一项研究表明，仅在美国，到2050年时将有大约2200万公顷土地可用于生物燃料的原料生产。加上来自农业和林业的残渣，已经评估出的潜在生物燃料的原料供应量可达13亿吨。不仅如此，在欧盟成员国，有约4000万公顷的土地可用于生物燃料原料种植，这也促使生物燃料行业进一步发展。
控制成本是关键
IEA可再生能源处高级能源分析员亚当·布朗博士表示，要想广泛使用生物燃料，不仅在环境和社会影响方面必须是可持续的，而且在经济方面也要是可持续的。
从长远来看,生物燃料生产成本会随着规模和效率增加而下降。减少原料成本波动将成为利用来自能源作物、废料和残渣的木质纤维素生产的先进生物燃料的关键优势。使用联产品，比如干酒糟及可溶物、甘油、蔗渣、木质素或余热利用，可以减少20%的生物燃料生产成本。
来源：中国化工报 作者：孙书博
