生物能源與糧食安全論文

1、在工業(yè)和科技技術(shù)大發(fā)展的時代背景下,能源問題和糧食安全問題成了當(dāng)今社會的焦點,開發(fā)利用生物能源有助于解決環(huán)境污染問題和解決糧食能源危機等,但同時我們不能忽略可能會導(dǎo)致的糧食安全等問題。生物能源一般指液態(tài)的生物能源, 即乙醇和生物柴油。生物能源按提取技術(shù)和使用原料的不同有第1代和第2代之分。第一代生物能源是指以糖料或淀粉作物為原料生產(chǎn)乙醇或以油料作物為原料生產(chǎn)生物柴油, 這也是目前已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的生物能源。第二代生物能源指以纖維素或木質(zhì)素為原料生產(chǎn)乙醇, 但目前尚處于技術(shù)開發(fā)階段。生物能源因其環(huán)境污染物釋放量少、對環(huán)境無污染、經(jīng)濟可靠、可再生持續(xù)利用等特點, 被稱為綠色能源。國際生物能源研究開

2、發(fā)現(xiàn)狀和趨勢美國能源部于2009 年底起停止了對氫燃料電池電動車研發(fā)的支持,改而大力支持發(fā)展生物燃料和低碳生物能源。2001年度美國生物質(zhì)能研發(fā)的撥款為太陽能和風(fēng)能的5.8倍生物質(zhì)能、太陽能和風(fēng)能 3 項分別為10.04 億、1.75 億和 1.73 億美元 。瑞典農(nóng)業(yè)科學(xué)大學(xué)能源和技術(shù)系的L.Svetlana研究組2009 年查詢了ISI Web of Knowledge 數(shù)據(jù)庫內(nèi)所有有關(guān)可再生能源的研究文獻,共獲9 724篇,占第一位(50 % 。而關(guān)于水電風(fēng)能和太陽能的只分別占18 % 、16 % 和 4 % 。德國是歐盟發(fā)展生物能源積極國家之一可再生能源現(xiàn)已占總能源消費量的16 % 。

3、2010 年政府對新能源和氣候變化的研究投入達10 億歐元。2010年9月28日,總理默克爾宣布了該國向低碳能源轉(zhuǎn)型的藍圖要求在未來年里結(jié)束幾個世紀以來對石化能源的依賴。巴西是世界上最早和最大的甘蔗乙醇生產(chǎn)和使用國, 2006 年乙醇產(chǎn)量1 250 萬t , 僅次于美國, 并計劃于2025 年產(chǎn)量達7 200 萬t 。為了使更多的農(nóng)民受惠于生物燃料產(chǎn)業(yè), 巴西進一步發(fā)展以蓖麻籽、大豆為原料的生物柴油產(chǎn)業(yè), 計劃到20 13 年替代5% 的化石柴油。生物柴油是歐盟國家發(fā)展重點, 主要利用油菜籽生產(chǎn)生物柴油, 2004 年的產(chǎn)量已超過200 萬t 。另外, 歐盟的生物質(zhì)燃燒發(fā)電已達到550 億kw

4、 / h 。其中, 瑞典已建成相當(dāng)成熟的熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)和商業(yè)化運行系統(tǒng), 熱效率可達90% 以上。瑞典的另外一個突出成就是車用沼氣的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。印度從2003 年開始進行燃料乙醇試用, 到2006 年全國強制性使用E5 汽油, 計劃在2020 年達到20% 。目前, 印度用廢糖蜜生產(chǎn)乙醇, 但由于資源有限, 擬大力發(fā)展甜高粱乙醇。另外, 印度計劃到2020 年生產(chǎn)麻瘋樹生物柴油5 000 萬t 。英國BP Environment 公司已在印度投資940 萬美元種植8 000 hm2麻瘋樹, 計劃年生產(chǎn)7 000 t 生物柴油。顯然, 生物能源在全球的廣泛興起與發(fā)展, 已成為當(dāng)今人類文明前進

5、不可抗拒的潮流。生物能源與糧食安全問題的意義我國人多地少, 發(fā)展生物能源必須首先保證糧食安全。2005年我國人口達到了13億, 隨著人民生活水平的提高, 不論是對口糧還是肉、奶、蛋的需求, 都需要以充足的糧食為保障。在我國耕地資源有限的情況下, 糧食安全比能源安全更為重要。糧食安全是目前制約我國生物能源發(fā)展的瓶頸。發(fā)展生物能源是威脅糧食安全, 還是保障糧食安全, 尚未有定論。但合理開發(fā)生物質(zhì)能源具有以下幾點意義。1 合理開發(fā)邊際土地, 調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)生物能源的興起拓展了農(nóng)業(yè)的功能, 能源作物將與糧食作物、經(jīng)濟作物共同分享農(nóng)業(yè)資源。開發(fā)邊際土地或利用現(xiàn)有耕地種植能源作物, 都將對農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大的

6、影響。2 尋找農(nóng)民增收新途徑, 推進社會主義新農(nóng)村建設(shè)我國農(nóng)村剩余勞動力太多, 農(nóng)民收入增長太慢, 同時, 農(nóng)村地區(qū)存在大量的生物質(zhì)資源未得到充分的利用, 使得農(nóng)村衛(wèi)生環(huán)境差, 農(nóng)民生活質(zhì)量低。生物能源的發(fā)展, 將為農(nóng)民提供新的就業(yè)崗位, 激勵農(nóng)民致力于農(nóng)業(yè)生產(chǎn), 并可改善農(nóng)村能源消費結(jié)構(gòu), 從而改善農(nóng)民的生活條件。3 緩解能源緊張和改善生態(tài)環(huán)境, 促進經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展生物能源同時具有環(huán)境友好和可再生性。大規(guī)模、合理地發(fā)展生物能源, 可以減輕我國經(jīng)濟發(fā)展對化石能源的依賴程度, 促進人與自然的和諧與經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。4發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)可增強中國石油安全。2001年中國的原油產(chǎn)量為1.65

7、億噸,而石油產(chǎn)品消費2億多噸。今后長期大量進口石油已成定局。發(fā)展立足于本國的生物柴油替代液體燃料,是保障中國石油安全的重大戰(zhàn)略措施之一。中國柴油消費2000年達6600萬噸,大于汽油消費的3600萬噸,專家預(yù)測,二者差距將繼續(xù)擴大。發(fā)展生物柴油在近期能夠緩解柴油供應(yīng)緊張,長期可大量替代進口。如果中國2010年生物柴油產(chǎn)量達到千萬噸以上,將對中國石油安全做出重大貢獻。而且,生物柴油是資源永續(xù)的可再生能源,而石油資源是可耗盡的。5發(fā)展生物柴油有益于保護生態(tài)環(huán)境:生產(chǎn)生物柴油的能耗僅為石油柴油的1/4,可顯著減少燃燒污染排放;生物柴油無毒,生物降解率高達98%,降解速率是石油柴油的兩倍,可大大減輕意

8、外泄漏時對環(huán)境的污染;生物柴油和石油柴油相比,可減少燃燒時的所有主要污染物排放,尾氣排放指標滿足嚴格的歐洲3號標準;生物柴油生產(chǎn)使用的植物還可將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機物固化在土壤中,因此,可以減少溫室氣體排放;利用廢食用油生產(chǎn)生物柴油,可以減少骯臟的、含有毒物質(zhì)的廢油排入環(huán)境或重新進入食用油系統(tǒng);在適宜的地區(qū)種植油料作物,可保護生態(tài),減少水土流失。有生物能源引發(fā)的利弊爭議國際糧價一度暴漲。由此引發(fā)了對生物能源主要是玉米制乙醇和食用油料制生物柴油的眾多質(zhì)疑。在國內(nèi)外反思生物乙醇的討論中,一些似是而非的說法被廣泛流傳。實際上,不少說法源于對生物能源的片面甚至錯誤的看法,有的則是誤解,還有的則是媒體的炒

9、作。主要的說法有:生物能源就是乙醇和生物柴油;而且必定會爭地、爭糧/油,從而威脅糧食安全; 發(fā)展生物燃料就是為了替代一部分石油;生物燃料的環(huán)境和減排效益遠小于原來所說,甚至是碳凈排放。總體分為三方面:一是糧食安全論基于只有以糧食為原料的生物燃料產(chǎn)業(yè), 其工藝技術(shù)業(yè)已成熟, 并能大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。如此造成一些憂慮, 即生物能源是在消耗糧食。加之我國是人口大國, 可耕用土地極其有限,糧食安全保障已成為基本國策和首要條件。因此,在發(fā)展生物能源的戰(zhàn)略方針上, 時而出現(xiàn)猶豫不決的思路或徘徊不前的政策。二是產(chǎn)業(yè)成本論開發(fā)木質(zhì)纖維素生物燃料已成為當(dāng)今生物能源發(fā)展的主攻方向之一。然而, 如所述, 木質(zhì)纖維素?zé)?/p>

10、值偏低, 資源分散和運輸貯藏成本偏高。過去幾十年國內(nèi)外已大力開展了相關(guān)的研發(fā), 但隨著木質(zhì)纖維素降解轉(zhuǎn)化技術(shù)不斷創(chuàng)新, 大多技術(shù)所需的成本似乎未能降低, 有些技術(shù)甚至造成更多的第二次污染, 導(dǎo)致對未來木質(zhì)纖維素大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)缺乏信心和耐心。三是環(huán)境影響論除考慮木質(zhì)纖維素燃料技術(shù)有可能造成更嚴重的第二次污染外, 農(nóng)林纖維素殘留物還田需求、能源植物大量種植對土壤地力、肥力和水資源的影響等因素, 引發(fā)一系列有關(guān)生物能源對生態(tài)環(huán)境影響的疑問。生物燃料發(fā)展與中國糧食安全在中國生物質(zhì)燃料發(fā)展與糧食安全并不沖突。中國政府歷來重視糧食生產(chǎn),始終把糧食安全放在第1位,發(fā)展生物燃料是在確保國家糧食安全前提下進行

11、的,不與農(nóng)業(yè)爭糧爭地是發(fā)展生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的根本原則。目前中國生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)使用的原料主要是上世紀90年代后期生產(chǎn)過剩的糧食;這既解決地方性和暫時性“賣糧難”的問題,保護農(nóng)民種糧的積極性,也起到“糧食生產(chǎn)動態(tài)調(diào)節(jié)器”的作用。但中國的國情是人多地少,可供發(fā)展糧食的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源有限。從長遠發(fā)展著眼,中國今后將不能再大量增加利用糧食作原料的生物質(zhì)燃料生產(chǎn),而是轉(zhuǎn)向開發(fā)非食用性生物質(zhì)資源,如菜籽、薯類、甘蔗、玉米秸桿,林業(yè)廢棄物、廢棄油脂、稻米糠等。在中國有很大一部分油菜是冬季作物,中國每年有冬、夏閑田約900萬hm2,如果用來種植油菜,并不影響水稻等主要糧食作物的生產(chǎn),而且油菜是用地、養(yǎng)地的作物,有肥田、抗土

12、傳病的作用,可使水稻等后茬作物增產(chǎn)10%左右。還有就是在荒山荒坡和鹽堿地、荒灘、沙地等種植高產(chǎn)能源作物,如菊芋、甜高粱、紅薯、木薯等,既不占用寶貴的耕地資源,又可提供大量的生產(chǎn)原料,還有利于改善生態(tài)環(huán)境、增加農(nóng)民收入。我國在生物質(zhì)利用的關(guān)鍵技術(shù)方面,如木質(zhì)纖維素水解、微生物利用、生物反應(yīng)器與產(chǎn)品提純技術(shù)等方面已取得重大進展,如果能利用全國50%的作物秸稈、40%的畜禽糞便、30%的林業(yè)廢棄物,以及約550萬hm2邊際性土地種植能源植物,其生產(chǎn)出來的能源可相當(dāng)于5 000萬t石油,等于2004年全國石油總產(chǎn)量的29%,凈進口量的35%。中國西南地區(qū)的麻瘋樹等木質(zhì)油料發(fā)展迅速,籽含油率達50%,現(xiàn)

13、有6 700 hm2,2010年可發(fā)展到67萬hm2。由此可見,生物質(zhì)燃料的原料來源非常廣泛,只要合理開發(fā),發(fā)展生物能源不但不會對糧食安全構(gòu)成威脅,反而能在一定程度上保障糧食安全。生物質(zhì)的利用,不僅能使我國有限的耕地滿足食物與飼料的需要,還能替代發(fā)酵工業(yè)用糧生產(chǎn)氨基酸、抗生素等產(chǎn)品,相當(dāng)于增產(chǎn)糧食5%。在世界糧食危機的背景下,生物質(zhì)能源的發(fā)展被認為是導(dǎo)致糧食危機的重要原因,其發(fā)展對全球乃至各國經(jīng)濟的影響在世界范圍內(nèi)被廣泛關(guān)注1。由于我國的生物質(zhì)能源起步較晚,關(guān)于生物質(zhì)能源的研究出現(xiàn)的也很晚。但是,近年來隨著燃料乙醇在我國的推廣,燃料乙醇對我國糧食安全的影響也逐漸顯現(xiàn)。黃季焜2利用“中國農(nóng)業(yè)可持

14、續(xù)發(fā)展決策支持系統(tǒng)”分析了不同燃料乙醇發(fā)展政策可能對我國農(nóng)產(chǎn)品價格、整體和各區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及凈產(chǎn)值等的影響。其研究結(jié)果表明:燃料乙醇發(fā)展將顯著提高能源作物的農(nóng)產(chǎn)品價格,對提高農(nóng)民收入有利,但會提高稻谷、小麥的價格,降低其產(chǎn)量,對其糧食安全不利;從區(qū)域角度,多數(shù)地區(qū)的農(nóng)業(yè)部門都將從中受益,獲益的大小主要取決于各地區(qū)在種植能源作物上的比較優(yōu)勢。未來我國燃料乙醇發(fā)展應(yīng)該更關(guān)注非糧食燃料乙醇的開發(fā)方面。發(fā)展生物質(zhì)能源對糧食安全的不利影響主要體現(xiàn)在“與人爭糧”、“與糧爭地”上。通過觀察我國主要農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)量的比重變動情況看,自2000年發(fā)展生物質(zhì)能源以來,除了豆類產(chǎn)品的產(chǎn)量有所下降之外,我國的主要

15、糧食產(chǎn)量并沒有發(fā)生太大的變化,“與人爭糧”的問題并不突出;從播種面積看,我國的玉米播種面積在不斷的上漲,但上漲的幅度有限,而且玉米播種面積的上漲并沒有擠占其他主要糧食產(chǎn)品以及蔬菜瓜果的份額,只有大豆的播種面積有一定程度的減少。從這一點看,發(fā)展生物質(zhì)能源雖然一定程度上增加了生物質(zhì)糧食品種的播種面積,但對其他主要糧食產(chǎn)品的播種面積并沒有明顯的替代作用,基本不存在“與糧爭地”的問題。對我國取得能源與糧食安全雙贏的建議(1甜甘蔗和甜菜是潛在的原料供給者。用甘蔗生產(chǎn)乙醇燃料在國內(nèi)還是一片空白。而世界上生產(chǎn)甘蔗能源酒精產(chǎn)量最高的國家巴西,每年3億噸的甘蔗,有一半多用于生產(chǎn)燃料乙醇,乙醇汽油價格幾乎只有汽油

16、的一半。而我國目前甘蔗產(chǎn)量在8500萬噸左右,僅產(chǎn)糖蜜酒精(食用酒精50多萬噸。因此若技術(shù)攻關(guān)成功,成本控制得當(dāng),我國用甘蔗生產(chǎn)燃料酒精,將會有很好的發(fā)展前景。國家有關(guān)部門最近已要求廣西、廣東兩省區(qū)著手研發(fā)甘蔗乙醇燃料。(2隨著科技的飛速發(fā)展,用植物纖維替代糧食生產(chǎn)燃料乙醇,最終實現(xiàn)由“黑色能源”向“綠色能源”的轉(zhuǎn)化,也已成為可能。目前,我國的農(nóng)作物秸稈利用率僅有50%左右,其余的都白白燒掉了,既浪費資源又污染環(huán)境。如果把全國50%的秸稈轉(zhuǎn)化成酒精,即可生產(chǎn)5000萬噸酒精。(3一些企業(yè)已經(jīng)開始探索使用紅高粱籽、薯干等做原料提取乙醇,天冠集團早在30噸燃料乙醇建設(shè)之初就預(yù)留了一條薯干酒精生產(chǎn)線。而且已與老撾達成協(xié)議,將在老撾建立木薯生產(chǎn)基地。雖