在能源需求持续增长和国际原油价格屡创新高的背景之下，发展可再生的生物质能源已经成为各国共识。燃料乙醇作为汽油的第一代替代品，几年之前便受到各国的普遍关注和推广。进入21世纪以后，世界油价大幅攀升为生物质能源的发展提供了充足的动力与空间。目前全球生物质能源的主要生产者是美国、巴西、欧盟及加拿大，占全球生物质能源总产量的90％以上。但是，生物质能源的来源是农业，在寻找替代能源的过程中，粮食的能源化利用，已令全球粮食贸易地理格局发生改变，局部地区粮食供求失衡状况逐步加剧。
生物质燃料使用的原料包括玉米、甜菜、油菜等农作物，而生物质燃料产量增加将直接引起此类农产品价格上涨。畜牧业所需饲料的成本也会上涨，从而造成肉类产品价格提高。受农产品价格波动影响最大的是那些粮食净进口国和发展中国家。
1 以粮食为原料生物质能源的发展对全球经济的影响
粮食价格上涨的主要原因是用来生产第一代生物质能源所消耗的粮食，特别是玉米价格的大幅上涨。据估计每年大约l亿t的粮食被用来生产乙醇，而2007年世界谷物总产量才达到20亿t。用来加工乙醇的粮食比例增加，以及土地和可以获得粮食产品资源的比例降低，直接导致人类粮食消费数量的降低，特别是对于发展中国家和缺粮的国家。
巴西是继美国之后的世界第二大燃料乙醇生产国，也是当前生物质燃料业发展最为成功的典范。世界银行2008—07的研究报告表明，美国和欧洲大量增加第一代生物质燃料乙醇的产量是全球粮食危机的主要原因。而巴西以甘蔗为原料生产燃料乙醇对粮食价格的上涨几乎没有推动作用。2008—06，一项由0xfam发布的报告中批评富国的生物质燃料乙醇政策，建议限制第一代生物质燃料乙醇的市场。巴西的甘蔗乙醇虽然不完美，但在生产成本以及保持环境平衡方面却颇受推崇。
美国政府对乙醇产品的补贴促使许多农民放弃原来种植的庄稼，大量种植玉米。玉米是乙醇产品的初级原料，而美国是世界最大的玉米乙醇生产国。2006—2007年美国玉米总产量的23％被用来生产乙醇，而这个比例在2005～2006年仅为6％，美国农业部希望在2007—2008年将比例提高到37％，这不仅加剧粮食的紧缺，而且也分流了用于生产粮食的土地资源。
世界银行的政策研究报告表明，第一代生物质燃料乙醇的大规模发展导致粮食价格上涨70％～75％，研究还发现石油价格的飙升以及美元的走弱导致粮食价格上涨25％~30％。近几年来逐月的经济分析表明，全球粮食消费的增加和干旱程度的加深对物价的提高影响并不大，而欧美对生物质能源的过度开发，应对粮食的需求及价格的提高承担主要的责任。其中欧美等国的补贴和进口关税政策也在某种程度上提高了物价，建议美国和欧洲取消进口关税，以便让巴西和其他发展中国家能将乙醇出口到美国和欧洲以满足市场的需要。从2007年初到2008年上半年，国际市场上一些最基本粮食的价格大幅飚升，2007-02--2008—02小麦的国际市场价格涨幅为l00％，达到0．275美元／L(每蒲式尔l0美元)的记录，大米的价格达到了l0年以来的最高价格，一些国家的牛奶和肉的价格翻番，同时大豆的价格在2007—12达到34年来的最高水平，玉米价格也大幅增长。2007年对发展中国家来说整个粮食进口的价格提高了25％。为了保证粮食供应的稳定以及防止国内物价的膨胀，许多大米出口国，如中国、巴西、印度、印度尼西亚、越南、哥伦比亚等国，都对大米的出口增加了限制；而其他一些国家，如阿根廷、乌克兰、俄罗斯以及塞尔维亚等国均提高了关税或禁止小麦和其他粮食的出口。2007年年底联合国粮农组织公布的一项研究表明，2007年非洲的粮食价格上涨49％，而2008年欧洲的粮食价格上涨53％。2008—04世界银行和国际货币基金组织宣布一系列旨在减轻危机的措施，例如增加对非洲农民的贷款以及对危机严重地区提供紧急货币援助。
欧美采用玉米、油菜、棕榈油等粮食和农作物大力发展生物质能源，使原本紧张的自然资源雪上加霜，影响了粮食生产，破坏了生态环境。能源危机造成农业生产资料价格上涨，给农业生产带来了非常大的压力。
2007—11，美国以玉米为原料生产燃料乙醇的成本约为0．56美元／L，而汽油的零售价格已经达到O．8美元／L。与高昂的油价相比，燃料乙醇越来越受到青睐。美国的玉米产量占世界的40％，出口的玉米占世界玉米出口总量的70％。大量玉米用于生产乙醇，已使美国玉米出口减少。其出口量的减少不仅对全球玉米行情乃至粮食和食品价格产生重大影响，而且，以玉米等为原料的饲料价格上涨，还直接助推全球肉、蛋制品价格全面抬高。
经济合作与发展组织和联合国粮农组织2008-07-04发布《l0年农业展望报告》时称，制造生物质燃料所引发的农产品市场的结构性变化，将使未来l0年内农产品价格持续走高。生物质燃料需求不断增大，将导致农产品价格普遍上涨。报告预计，到2016年，美国、欧盟、巴西等国的生物质燃料产量均将翻番。与此同时，牛肉、猪肉、奶粉及植物油的世界贸易量在今后l0年将出现大幅增长。
有关专家认为，生物质燃料热潮将使全球农业发生一系列巨大变化，玉米价格上涨是一种不可逆转的趋势。2007年美国的玉米价格达到176美元／t，较2006年翻了一番，而这仅仅是巨变的开端。2008年美国计划投入4 200万t玉米用于乙醇生产，按照全球平均食品消费水平，同等数量的玉米可以满足l．35亿人口1年的食品消耗。此外，欧盟利用菜籽油、大豆油等原料大量生产和消费生物质柴油，仅去年一年就消耗了690万t生物柴油。而根据统计，2007年全球用于生产燃料的粮食已超过了l亿t。由于粮价高涨，农民大量砍伐原始森林改种玉米，这也与生物质燃料借植物光合作用平衡燃烧排放二氧化碳的计划相悖。
美国地球政策研究所所长、未来学家莱斯特·布朗先生预言，全球8亿机动车主和20亿贫困人口之问对粮食的竞争时代即将到来。“把全世界的粮食全部用来制造生物质能源，也仅仅能够满足1 1％的能源需求。”印度农业部长沙拉德帕瓦尔(Sharad Pawar)认为，全球必须重新审视生物质能源政策，即使需要继续发展，也要建立在利用荒地，消耗非粮食作物或农产品废弃物的基础上。莫斯科市长卢日科夫警告说，生物质燃料目前在国际燃料市场的份额只占1．5％，便已经导致粮食价格飙升几乎l倍的恶果，如果西方国家生产生物质燃料的战略得以最大限度的实现，则玉米价格到2020年至少还将上涨70％，这虽然可令全球石油等燃料危机得到减轻，但却给世界粮食市场带来严重恐慌和灾难。非洲国家粮荒已经延续了l0多年，继续下去将演变成现实的食物之战。
2 中国的生物质能源政策与措施
我国生物质能源一直坚持“不与民争粮、不与粮争地”的发展路线。作为“十五”十大重点工程之一，燃料乙醇产业已历经5年发展。2005年，国家批准建设的吉林燃料乙醇、黑龙江华润乙醇、河南天冠燃料乙醇和安徽丰原燃料乙醇4家定点生产厂取得成功，2008年全国燃料乙醇产量达到130万t，居世界第三。
中国最初推广燃料乙醇的目的主要是消化陈化玉米和小麦等粮食。但随着陈化粮食逐步消耗殆尽和玉米价格节节攀升，考虑到玉米乙醇的发展对国家粮食安全的威胁，国家2006年起停止新批玉米燃料乙醇企业，并大力鼓励发展以非粮食作物为原料开发燃料乙醇。
2006-06，诺维信与中国粮油食品(集团)有限公司共同开发利用玉米秸秆生产乙醇，正式进入了中国“第二代燃料乙醇——纤维素乙醇”生产工艺的新纪元。河南天冠集团改造了原来以玉米为原料的燃料乙醇生产线，形成了20万t木薯类燃料乙醇生产能力，并在2007年建成投产1万t以秸秆为原料生产乙醇产业化示范项目。吉林乙醇2007年年底在江苏省投资6 500万元建成投产3 000 t以甜高梁茎秆为原料的非粮燃料乙醇示范项目。此外，黑龙江华润乙醇有限公司年产20万t木薯燃料乙醇的广西新建项目，生产装置也已由调试期转入正常负荷。
3 第二代生物质原料的开发以及各个国家的利用
目前的工业化生产的燃料乙醇绝大多数是以粮食作物为原料的，从长远来看具有规模限制和不可持续性。以木质纤维素为原料的第二代生物质燃料乙醇是决定未来能否大规模替代石油的关键。根据乙醇统计预告，全世界纤维素质乙醇的产量到2020年至少达到62．4亿L。如果这个目标能够实现，那么美国、巴西、中国、欧盟、日本将分别占63．9％、12．9％、21．5％、0．4％、l．3％。
2007—12—18，美国众议院高票通过了能源法案修正案。新能源法案大力鼓励生物质燃料乙醇的发展，要求其使用量在2020年达到1 360．8亿L，其中793．8亿L为纤维素乙醇。尽管纤维素乙醇工业化生产现在技术上还存在障碍，但大部分人仍相信，利用纤维素生产燃料乙醇代表了未来生物质燃料发展的方向。
美国和欧洲的一些企业已加快了对第二代生物质燃料乙醇技术的研究步伐。美国能源部投入2．5亿美元成立了两个生物能源研究中心，负责研究纤维素乙醇。欧盟在其第七个研究与发展框架计划中为纤维素乙醇研究专门预留出1亿欧元的经费。BP公司也宣布将在未来10年内用5亿美元资助生物质能源研究。
美国乙醇行业普遍认为目前生产纤维素乙醇的成本为0．8～1．0美元／L。在纤维素燃料乙醇实现商业化生产之后，预计其生产成本为0．53美元／L左右，稍低于目前的玉米乙醇价格。如果玉米等粮食作物的价格继续上涨，纤维素乙醇实现量产之后的价格极具竞争力。但生产纤维素乙醇的前期投资较大，根据美国一些研究机构的测算，生产规模相同的条件下，纤维素燃料乙醇需要的投资是玉米燃料乙醇的7～8倍。
美国第一个示范性的纤维素乙醇厂是由马萨诸塞州的Verenium公司在路易斯安那州建设的以甘蔗渣作为原料，年产530万L纤维素乙醇的生物精炼厂。Verenium公司期望把它的生产成本控制在0．53美元／L，这将对其他类型的乙醇和汽油产生一定的竞争力。公司计划2009年开始商业化规模的建设，将达到7 560—11 340万L／年生产能力。Vere—nium公司不仅是开发第二代生物质能源的先锋，同时也是研究高效酶制剂的先锋。2008-07—17，Verenium公司和Mamben公司合作，在泰国Saraburi建设一个以甘蔗渣作为原料，年产300万L的纤维素乙醇厂。
美国杜邦公司与丹尼斯克公司共同组建杜邦丹尼斯克纤维素乙醇合资公司，将投资1．4亿美元，结合杜邦公司的预处理等技术和杰能科公司的先进酶技术的优势，首先开发以玉米秸秆和甘蔗渣为原料的纤维素乙醇生产技术。此后，还将开发使用木质纤维素，如麦秆、各种能源作物和其他生物质为原料的纤维素乙醇生产工艺。该合资企业计划于2012年商业化生产纤维素乙醇。
美国能源部2007年资助建设6套纤维素乙醇装置，其中Abengoa生物能源公司得到美国能源部7 600万美元的资助，在堪萨斯州建设一座年产4 309万L的纤维素乙醇工厂，工厂每天消耗大约700 t玉米秸秆、麦秆、高粱茬、柳枝稷以及其他的原料。一部分燃料乙醇被用于工厂的发电，另一部分将被供给周边的玉米干磨加工厂。蓝火乙醇公司得到美国能源部4 000万美元的资助，将纤维素乙醇工厂建在加利福尼亚南部的垃圾处理厂旁边，年产7 182万L的乙醇，每天消耗700 t分离好的环保废弃物以及木材废弃物。蓝火乙醇公司计划在未来5年内在美国建设10家纤维素乙醇工厂，每家工厂的年生产能力至少为2亿L，其原料将是农业废料、废木料和非粮食作物，比如柳枝稷。Poet能源公司是美国第二大乙醇生产商，纤维素乙醇工厂设在爱荷华州，得到美国能源部8 000万美元的资助，在原有工厂的基础上扩建而成，年产大约4．73亿L的乙醇，占纤维素乙醇总产量的25％，每天消耗842 t纤维素原料，主要为玉米芯、玉米秆、玉米纤维等。logen Biorefinery Partners公司在爱荷华州建厂，得到美国能源部8 000万美元的资助，年产6 804万L的乙醇，每天消耗700 t农业废弃物，包括麦秆、燕麦秆、玉米秆、柳枝稷、稻草等。
日本l6家公司于2007—11—19宣布，联手开发低成本纤维素乙醇技术，这些公司包括丰田汽车公司、日本石油公司和三菱重工公司，将致力于用谷物秸杆／壳皮和使用过的建筑材料低成本生产纤维素乙醇。目标是使纤维素乙醇生产成本达40日元／L。开始商业化规模生产的日期尚未确定。
Abengoa西班牙能源公司年产158 000 t的乙醇，是西班牙最大的生化乙醇厂，因麦秆原料上涨以及国内需求放缓而停产数月，2008年6月下旬将重新开工。公司希望西班牙政府能通过立法强制在汽油中混合一定比例的乙醇以促进国内市场的需求。西班牙议会2007年也通过一项议案，议案中要求境内所有售油公司必须混合少量的燃料乙醇，这项议案将在2009-01-01开始实行。Abengoa在港口城市LaCoruna and Cartagena还有两家生物质乙醇厂，年总产为257000 t，主要用于出口。Abengoa在巴西有一家生物质乙醇厂，目前计划在法国、荷兰、美国继续建设纤维素乙醇厂。Abengoa能源工程集团(ABG．MC)计划在英国港口城市Immingham建设一座年产400 000 t燃料乙醇厂，年加工110万t小麦秸秆。Immingham是主要的谷物种植区，拥有两家大的炼油厂，2009年投产。
据国际生物燃料杂志最近报道，康泰斯母公司意大利M&G(Mossi＆Ghisolfi)化工集团在2007年投入1．2亿欧元，研究用除玉米外的各种纤维素材料作为生物质乙醇的生产原材料，其目的是用高粱秆或类似茎秆植物来替代玉米，在2012年建设一座用这类茎秆植物作为原料，年产量为2万t生物乙醇的示范厂。
我国在纤维素酶生产技术、戊糖发酵菌株构建等方面还没有取得根本性突破，目前各单位中试研究的生产lt纤维素乙醇的原料消耗都在6t以上，生产成本经估算为5000～6500元／(t乙醇)以上，还不适合于工业化生产。理性估算，我国纤维素乙醇形成规模化生产至少还要3～4年的研究。河南天冠、安徽丰原等公司的纤维素燃料乙醇的研发和示范走在全国前列。
4结语
未来全球经济的发展必须在保证粮食安全的基础上逐渐减小以粮食为原料加工乙醇的总量，加大第二代非粮原料生产生物质燃料的研究力度，尽快产业化。目前，我国与美欧等国在第二代燃料乙醇开发上的技术差距并不大，应抓住机遇，努力抢占未来生物质燃料乙醇工业的技术制高点。
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