生物燃料与三农转型

20世纪末，我国处理陈化粮的负担很重，提出利用陈化粮生产燃料乙醇，并列入“十五”规划中的重点工程。后因粮食形势趋紧，2006年国家发改委提出停批玉米乙醇项目和鼓励发展非粮乙醇，但“十一五”的规划目标只完成了10%。由于我国能源安全形势严峻，二氧化碳排放的压力以及国际油价高企等，都需要发展生物燃料对石油的替代，2010年全球燃料乙醇产量达6800万吨，中国仅为169万吨，其中重要原因是“怕影响粮食安全”。

实际上我国的燃料乙醇工业对粮食安全没有任何影响。2010年我国燃料乙醇产量169万吨，其中玉米乙醇155万吨，木薯乙醇14万吨。去年全国玉米产量1.68亿吨，食用消费比例很小，主要是饲用（9900万吨）和工业用（5000万吨）。年产155万吨乙醇消耗约500万吨玉米，所占玉米产量的比例仅不到3%，占工业加工用玉米的10%。而用玉米生产乙醇的同时，还会副产酒糟蛋白质饲料（DDGs）0.91吨/吨燃料乙醇，根据美国用DDGs饲料养殖的成功经验，每吨DDGs相当于1.3吨玉米。

这样，我国的155万吨乙醇可副产的蛋白质饲料相当于200万吨饲用玉米。因此，目前我国的燃料乙醇产业不影响粮食安全，但对饲料供应存在潜在的影响，必须未雨绸缪地预防。

绿色油田

生产生物燃料的原料很多，作物秸秆、林业剩余物、能源作物、城市有机垃圾等都可以转化为生物燃料。美国利用玉米生产乙醇是发展初期的现实选择，2015年后玉米乙醇的产量不再增加，2022年的非粮先进生物燃料将超过玉米乙醇。我国陈化粮乙醇也是初期的现实选择，随之粮食乙醇逐步转型，全部发展为非粮乙醇。

甜高粱是国际公认的耐贫瘠作物，适应性极强，一般甜高粱茎秆产量60-90吨/公顷（青饲玉米为45～60吨/公顷），国外高产纪录为169吨/公顷，国内高产纪录产量157.5吨/公顷，含糖量大于12%，高粱米平均产量超过2吨/公顷。由于甜高粱是C4作物，与种植玉米相比较，其所需化肥、灌溉用水量是玉米的2/3；与甘蔗相比生长期短，仅为100-120天，一年可种三季，用水量是甘蔗的1/7，而甘蔗一年只能种植一季。

我国开发的甜高粱茎秆先进固体发酵生产乙醇技术（ASSF技术）不耗水和不产生废水，同时甜高粱秆在发酵乙醇过程仅消耗了蔗糖，而增加了发酵过程产生乙醇的酵母。一般6.4 公斤青贮玉米的营养价值相当于1公斤玉米籽实，生产1吨甜高粱乙醇可产生12.8吨糟渣，相当于2吨玉米。ASSF技术可形成“3万亩地种植甜高粱生产1万吨乙醇、酒糟饲养6千头牛、牛粪产280万Nm3沼气和6万吨有机肥”的低碳高效农工产业链。

如将我国现有的900万亩普通高粱改种甜高粱，在保证酿酒用高粱米供应的同时还可生产300万吨燃料乙醇。京、津、冀、东北三省种植l200万亩青贮玉米，内蒙有青贮玉米饲料地1000万亩，如果改种甜高粱，可在满足现有饲料需求的同时，额外生产700万吨乙醇、400万吨高粱米，显著提高了土地利用率和增加农民收入。仅调整种植结构一项就可以生产1000万吨燃料乙醇，节约进口石油款70亿美元；在不增加种植面积的前提下完成国家增产千亿斤粮食目标的8%。还可以填补我国牛粗饲料产业空白，促进奶牛的集约化养殖，重振我国乳品行业。

据农业部2008年提供的专项调查报告，全国有可用于发展液体生物燃料的宜能荒地2680万公顷，有集中分布区8片。依靠科技进步，利用盐碱、沙荒等边际性土地和退化农田，通过生物技术提高植物的抗逆性，可以在不占用现有耕地和不影响粮食产量的前提下为中国的生物燃料产业提供原料。中国工程院院士罗锡文认为，全国3亿亩耕地正在受到重金属污染的威胁，占全国农田总数的1/6，而广东省未受重金属污染的耕地，仅有11%左右。利用重金属污染的农田种植能源作物进行土壤改造，如在南方种植甜高粱生产燃料乙醇和发电，既解决了污染土地治理经济效益问题，又生产清洁燃料和电，一举两得。

农业部有关部门2009年完成的秸秆资源调查结果显示，我国约有7.6亿吨秸秆，可收集量为6.46亿吨，利用的途径主要包括能源、还田、饲料、工业、栽培食用菌和焚烧（或闲置）等6种方式。其中用于炊事29.6%，饲料27.5%，工业用2.7%，还田15%，焚烧或闲置25.2%。在不影响秸秆现有用途的前提下生产纤维素乙醇，原料是目前占总量25.2%的焚烧或闲置秸秆，即1.62亿吨，可年产4000万吨纤维素乙醇或FischerTropsch生物柴油。全国每年林业剩余物量约为1.3亿吨，可生产3000万吨纤维素乙醇或Fischer-Tropsch生物柴油。

边疆新思维

在边疆地区，生物燃料发展的优势与紧迫性更为显著。新疆是发展生物燃料产业理想地区之一，其自然条件与美国的加州相似，还具备加州所没有的油、煤、天然气等资源优势，养殖业在干旱的加州是支柱产业之一。而新疆却没有发挥其地面资源优势，单纯采取依赖煤、油、气的三高（高污染、高能耗、高资源性)发展模式，并没有给广大农牧民带来更多实惠，经济因素应该是 “7.5”事件的成因之一。

新疆不仅矿产资源丰富，而且地域辽阔、光热资源丰富、高山冰雪融水丰沛，适合种植耐旱、耐盐碱的高光效作物甜高粱以建立新兴的燃料乙醇产业和养殖业，发展经济、改善民生，让广大农民特别是南疆地区的维族农牧民享受到西部大开发成果，解决南、北疆发展失衡问题，维护边疆地区稳定。新疆农科院早在2001年就开始了甜高粱种植和生产乙醇技术研究，已通过审定新品种1个，筛选出10个优良品种（系），优良杂交种组合5个；确定了不同生态区、不同品种的高产综合栽培技术；还进行了水土资源调查。在农业部规划设计研究院的指导下，南疆的喀什市莎车县曾成功种植甜高粱，茎秆亩产5吨，含糖量达到15%，只是由于缺乏先进技术生产乙醇而没有形成产业。

根据新疆自然资源条件，在不影响本地区粮食、棉花正常产量的前提下，适宜种植耐旱、耐盐碱的甜高粱的面积约2000万亩，具有500万吨乙醇、300万头牛（3000万只羊）的生产潜力。新疆的乙醇还可以生产成乙烯或航空煤油输送到内地，170万吨乙醇生产100万吨乙烯，每吨乙烯固定2.5吨CO2，而用石油生产乙烯，100万吨乙烯需配1000万吨炼油装置；500万吨乙醇可生产约300万吨航空煤油,这是我国急需的产品，因为欧洲2012年将对进入其领空的飞机收取碳税。

根据中试数据，每生产1吨甜高粱秆乙醇可使农民增收1500元，年产500万吨乙醇能让农民增收75亿元，产业产值近1000亿元，减排温室气体1100万吨，显著改善了新疆，尤其是农村地区经济状况。

改变传统的援疆模式，通过建立生物燃料产业为新疆发展经济提供可持续的“造血”功能，科学、有序地利用地上和地下资源，在新疆形成与棉花、番茄两个“白色”、“红色”产业并驾齐驱的“绿色”产业，将使新疆在10-20年后成为中国的“加州”。

（作者为清华大学核研院新能源所副所长）