石元春院士：生物质能源的开发与利用

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石元春院士，1991、1994和1995年先后被选为中国科学院院士、中国工程院院士和第三世界科学院院士。8月29日，石老师作客腾讯，漫谈生物质能源的开发和利用。

以下是访谈文字实录：

郭桐兴：各位观众，各位网友，大家上午好！首先请允许我介绍今天我们请来的嘉宾，中国科学院院士，中国工程院院士石元春先生。石老师，您好！欢迎您。石老师今天谈的题目是《漫谈生物质能源的开发和利用》，首先我们请石老师介绍一下什么是生物质能源？

石元春：生物质能源就是用生物质做能源，所有生物产生的物质，拿它来做能源，薪柴是最古老的生物质能源，现在我们的概念是用现代的科学技术，把所有能够用在能源上的这种生物质都做成一种高品位的，高能量转化比的这种能源的产品。这是一种现代生物质能源的概念，老的就是烧柴火。就是这个意思。

郭桐兴：您能谈一谈，现在生物质能源问题为什么是当前世界关注的一个重点？

石元春：我想这要从两方面来说，一个是整个能源，从工业化社会以后，能源都转到了，从烧柴火转到了烧煤，进而转到了烧石油和天然气。而石油和天然气是化石能源，是不可再生的，用一二百年之后，人们突然发现，我们用得已经差不多的，有的说三五十年时候30、50年，有的说七八十时候70、80年，反正21世纪就要枯竭都换了。现在换成什么能源？大家非常关注，因为没有能源，石油是我们工业的血液，换成什么，就是两种能源，一个是可再生的，一个是新能源。目前比较现实的是可再生能源。在可再生能源中，比如说风能、太阳能、生物能，还有小水电。至于核能等是新能源。所以现在，为什么生物质能源大家现在特别关注呢？风能也好，太阳能也好，它们也都是可再生的，是清洁的，但是它们都有一定的资源的局限性，真正在目前和今后三五十年30、50年里，能够进行大规模产业化开发的是生物质能源，它是最有潜力的，最现实的，最实用的。这是一个方面，从需要这方面来看。另外是内在原因。内在原因是，现在我们生物质所用的原料是什么呢？像美国用玉米做乙醇，巴西用甘蔗做乙醇，欧洲是用油菜生产生物柴油等等。但是现在真的要发展生物质能源的话，除了这些农产品以外，因为它跟农产品的其他需求有一定矛盾。而更多的是用这两样东西。一个是用废弃物，农林的废弃物，所有的有机物质都可以转化为生物能源，这个大家可能想象不到的，比如说作物秸秆，有的是。第二，畜禽粪便，这个东西都是污染源，有的时候污染水体，也可以把它做成能源，做成沼气、发电、供热，欧洲用的很多了。还有就是工业的有机垃圾，甚至于城市里我们每天吃饭，饭馆里废弃的厨余垃圾，剩余倒掉的泔水，泔水上面都有的油脂可以，目前发展得非常快，把它做生物柴油，非常好的替代燃油。这是一种原料。还有第二种是利用现在代还不能作为耕地的边际性土地种植能源植物，因为能源植物抗逆可用性强。又用废弃物，又用边际性土地生产能源植物，这样一以来，把生物能源的原料一下子扩大了，而且可以资源重复利用，发展循环经济。因此在这样的一些时代背景情况下，目前世界上对生物质能源发展得非常快。

郭桐兴：而且也非常重视生物质能源。另外，是不是请您介绍一下，现在世界各国对生物能源的开发和利用情况？

石元春：说这个，我先得从克林顿说起，刚才说现代生物质能源，我自己认为是1999年，克林顿那时候当总统，他签署了一个命令，总统命，要在美国发展生物机产品，利用生物质作为原料，刚才说各种各样的生物质都可以做成的原料，来生产两样东西，一个是生物基产品，一个是生物能源。所谓的生物基机产品就是说，所有用生物质做原料的产品都是生物基机产品，有材料，有化工产品，有药品，都是生物基机产品。还有一种是生物基机能源，直接作为能源产品。他这个命令，他在他任内已经酝酿了好几年了，最后他签署了一个命令，要在美国发展这样一个生物基机产品和生物能源的执行令，从这儿以后，美国就开始全面推进，原来只还是零零星星的，现在还是全面推进。美国全面推进以后，美国还是看得比较远。它一推进以后，带动了世界各国都在推进。所以我想起来，在90年代初，克林顿刚上任的时候搞了一个信息高速公路，推动他搞了一个美国的新经济，现在一样，在他下台前的时候他又搞了生物质能源这个方面。现在在美国推行得非常快，相应的欧洲也推行得非常快，欧盟连着15国了，美国是从能源的替代角度考虑多一些点，欧盟主要是考虑环保。为什么它用沼气呢？它觉得畜禽的粪便，工业上的有机废弃物都是污染源，还有现在汽油汽车的有大量排放的氮氧化物的排放，用生物柴油替代它可以减少介绍温室气体排放。还有是用很多森林里的废弃的枯枝落叶也做成能源替代煤，这么做也是从环保的角度出发的，发展得很全面。

美国以能源替代为主，比较单一，欧盟注重环保，比较多元化。但现在欧盟情况也有变化，因为这两三年能源形势更加紧张，油价飙升，谁都受不了了，寻找替代能源的办法。欧盟开始不注意发展乙醇，现在他也大力发展燃料乙醇了。日本有一个计划，在2023年，日本也制定了一个告别石油的计划，有个进程表。巴西是生物能源的先驱者，最早在20世纪70年代的能源危机中，发展了甘蔗乙醇，比美国还要早，现在已发展成甘蔗乙醇经济了，成为巴西的一个重要的经济支柱，是目前世界上燃料乙醇的生产和出口大国，而且还出口机械、技术等等。日本从它那儿进口，美国也从它那儿进口，印度也从巴西进口。再说印度，印度也是受到美国的是物质能源冲击波的影响，今年3月份已经强制性地在全国推行车用汽油中加5%的乙醇的计划。发展生物质能源已成为世界上有一个大趋势，推进得很快。

郭桐兴：那就是说，看起来，这是解决能源问题的一个比较现实的问题？

石元春：是的，特别是大规模生产和对化石能源的替代。刚才说了克林顿，不说布什也有点不公平。布什不仅是支持，而且比克林顿的调门还要高。因为当时在民主党，克林顿提出以后，还有很多不同的意见，现在布什看到美国的经济发展问题，伊拉克问题，伊朗问题等等，都涉及到能源问题，这是美国国家的一个重大的战略难点。

郭桐兴：实际上，中东战争、伊拉克问题的核心问题实际上也是为了争夺能源啊？

石元春：说白了就是这样。20世纪上半叶到中叶，美国控制中东实际上是控制石油资源。像现在伊拉克问题的实质也是争夺石油资源问题。布什他在2005年的时候，发布了美国的能源法案，这个能源法案当中，专门有一个发展乙醇的训令，说到2012年，必须在美国的车用汽油中，必须加进去2250万吨的乙醇。我对照了一下，当时克林顿提的2012年计划是1670万吨，布什将它加码加到了2250万吨，提高了将近40%。还有一个很重要的行动，布什在今年1月31号的国情咨文中，有相当一部分讲到能源。他是这么说的，他说，当前我们美国有一个严重问题，就是我们在对待使用石油上，就像吸毒者一样的上瘾。他接着话一转，所有这些石油都是来自于那些不稳定的地区，说白了就是中东。现在我们唯一的办法就是通过科学技术的进步，来逐步摆脱石油对我们的约束，摆脱石油经济。我们将制定一个重大的目标，就是到2025年的时候，能够减少75%的中东石油依赖，让我们美国依赖中东石油成为历史。我们知道布什是石油起家的，他居然说这样一个份上。而且他不是说到，而且是在美国全力推进，现在速度越来越快。我刚才讲过，2012年，从克林顿提出来的1600多万吨，现在他提出来2012年是2250万吨，最新我得到的资料，2008年就可以完成。真是一浪高过一浪。

郭桐兴：等于是提前四年？

石元春：提前四年完成2250万吨。现在美国汽车行业，美国福特汽车公司、通用汽车公司，最近几年，每年都要生产大约五六十万台的灵活燃料汽车。

郭桐兴：现在汽车的产业也朝着这个方向发展？

石元春：福特公司总裁最近也有一段话，他也感到汽车业必须在新的形势下进行战略调整和转型。因为美国人没有汽油，没有汽车是没法儿生活的，而现在汽油涨价这么厉害，对美国的中低收入家庭压力非常大，现在有燃料乙醇加入到汽油当中去以后，价格就便宜了，大约是相当于原来一块钱，现在八毛钱就够了。因此，汽车就带动起来了，这种汽车稍微有一点改进就行了。

郭桐兴：基本上还是跟那个原理是一样的，只不过燃料发生变化吗？

石元春：这是灵活燃料汽车，简称FFVs汽车。我还必须说一件事，过去在巴西，在美国，的初期，都是在汽油里边加上10%，最多是20%的燃料乙醇，也就是E10或者是E20的乙醇汽油，它能替代10%到20%的汽油。现在可不是这个数了，美国开始大量使用E85，即85%的燃料乙醇和15%的汽油。这就是说，它不是替代10%，20%，而是替代85，甚至百分之百的汽油，这是个不得了的事情。加上汽车和乙醇价格走低，汽油价格飙升，发展起来就非常快。所以我为什么刚才说，美国现在提前四年就能完成2012年的计划。现在FFVs汽车已经在美国有600万辆上路，巴西有220万辆，都已经是满街跑了。商业化程度很高，例如在加油站，可以加纯汽油，也可以加E10的乙醇汽油，也可以加E85的汽油乙醇。

郭桐兴：他是不是把乙醇跟汽油的混合，在加油站的时候弄好的，比例都配好了？

石元春：是的，商业上的运作系统没有问题。这是很成熟的技术，已经进入到家家户户了，不只是实验示范而已，600万辆汽车，形成一定规模了。美国这几年发展太快了，现在美国一带动，世界各国都在往这方面发展。

郭桐兴：我也听说欧洲有好多国家，都用工业沼气，出租车，公交车全部用这个了。看起来，我们这个观念要随着社会的进度要产生一些变化。俗话说叫与时倶进。

石元春：在国内，一是很多人不知道是物质能源的事，有人知道，但以为是添加的是10%，这在国内已经有四个省和20几个城市在运作，都是添加10%的乙醇，90%还是汽油。而现在已经不是10%的概念，而是E85的概念了。这个概念，我希望您跟我们的观众，E85和FFVs汽车，这两个手段出来以后，燃料乙醇将有一个很大的发展。

郭桐兴：这个问题也应该引起我们有私家车的朋友们的注意。

石元春：或许以后您更愿意加E85的汽油乙醇了。

郭桐兴：生物质能源具体都涵盖什么样的内容？它包括什么样的产品？

石元春：生物质能源的范围非常广，具体来讲，在国际上，和在我们国家今后可能推广的生物质能源有五大类。

郭桐兴：哪五大类？

石元春：第一类是我刚才所说的乙醇。这个乙醇的用用途是很多的，乙醇就是喝的酒，经精炼以后的酒精。一千多年以前，咱们老祖宗都能造酒，是食用酒精，现在说的是精炼后的工业酒精。还有燃料酒精，学名叫乙醇或燃料乙醇。燃料酒精的用途很广，可以做燃料用，同时它也是一个很基础的化工原料。我们大家都知道乙烯，乙烯是代表一个国家的工业化的水平的一种标志。乙醇脱水以后就是乙烯，是生物乙烯，不是石油基乙烯，生物乙烯比较清洁，而且更环保，可持续，而且成本还低。除乙烯外，还有一系列的下游产品。

郭桐兴：派生出来很多产品？

石元春：衍生物或者是下游产品，所以我们说，乙醇的生产，实际上是化工产业的系列产品。但是作为燃料来讲，有它特殊的要求。

郭桐兴：对不起，我打断您一下。您说的乙醇，我们知道原来生产食用的乙醇，一般像甘蔗这些东西可以做。生物质能源的乙醇，它的原材料都涵盖哪些？

石元春：你这个提得很好。这个事也应当说清楚。乙醇，刚才我说了，美国的传统用玉米，玉米加工业很发达，美国又是玉米的生产大国。玉米就代表淀粉类，水解和发酵后产生酒精，。甘蔗则直接用蔗糖等糖类发酵生产酒精。这在我们国家就有一些问题了，粮食我们本来就不够，现在还挺紧张的。我在一些报告或者是文章里说，甘蔗可以，肯定是个很好的能源植物，但是它要考虑跟糖的生产要取得平衡，保持对糖的需求。我们国家有很多好的能源作物，如南方的木薯的产量很高，亩产七八吨。

郭桐兴：我知道北方的白薯亩产上万斤。

石元春：薯类用的是淀粉，是非粮食作物。在北方，有一种很好的能源植物，就是甜高粱，实际上就跟甘蔗一样，它的含糖量有时比甘蔗还高。它挤出来的汁是糖，包括蔗糖、葡萄糖这一类的糖。糖发酵以后就出酒精，很有发展前途。我还说一点，现在美国有少数文章，反对布什搞玉米乙醇。

郭桐兴：为什么？

石元春：如果你搞燃料乙醇，用玉米用多了，会造成粮食需求上的不平衡。有人说，将美国所有的土地都种上玉米的话，也不够用的。实际上，只有很少人提这个问题。但是提出来也要思考和回答。现在美国部署了一个前沿性重大科技攻关项目，就是拿秸秆左乙醇，说得学术一点，叫纤维素乙醇。我们现在生产乙醇都是用糖、淀粉，很快水解和发酵以后就能够转化为酒精，而纤维素水解就很困难。作物秸秆和木材的主要成分是纤维素，多用作造纸和加工成板材，人不能吃，猪也不吃，只有牛可以吃秸秆，牛是反刍动物。布什在今年1月31号的国情咨文中谈到乙醇的时候，他也同时提出来准备拿三点几亿美元进行科技攻关，要求在6年之内要解决纤维素乙醇，即用秸秆来生产乙醇的科技问题。这样一做，跟粮食就没有那么大的矛盾了，秸秆等纤维素原料十分丰富，在我国，一些秸秆都被白白地烧掉了。

郭桐兴：如果这个能实施的话，将来所有的秸秆，小麦、高粱、大豆这都可以提炼出乙醇来。

石元春：大豆是生产生物柴油的。

郭桐兴：燃料乙醇是一种产品，其他的还有吗？

石元春：说到生物柴油，就谈生物柴油问题，在欧洲发展得很快，年产200多万吨，美国才二三十万吨。欧洲主要是用油菜籽榨出来的油脂做生产生物柴油的原料。现在人大概50%多的油菜都用来生产生物柴油了。在我们国家用油菜来做生物柴油有问题，一是价格太高，二是我们现在还要进口食用油，所以现在我们国家用油菜籽不行，至少目前还不行。美国用大豆生产生物柴油，我们用不起。现在我们国家生产生物柴油的原料出路，一是刚才说的，用垃圾油，地沟油，一吨大约是3000多元。这个成本就很低了，油菜籽是5000多。现在技术上也差不多了。还有是用棉籽油，还有黄连木、麻风树等等。我给您提供一个信息，印度计划种植3920万公顷麻风树，从2007年起在5年内替代20%的化石柴油。生物柴油在我们国家，暂时还不太可能实现大规模生产，主要是解决好原料问题。

郭桐兴：美国以大豆作为原料。燃料乙醇，生物柴油。

石元春：您刚才讲到沼气推动汽车。沼气在我们国家用得很早，但都是农村户用点灯、做饭。现在欧洲发展得非常快，沼气本身是规模化生产，生产以后可以直接供热和发电，它有一套供热和发电系统。2004年我向温总理汇报农业科技发展规划时，总理说，过去我以为沼气都是一家一户地用来点灯做饭，这次在德国看的是沼气的规模化生产，可以给几个村子里供热供电。沼气的规模化生产和供热发电在欧洲已经是商业化了。沼气里面作为能源的主要是甲烷，但含量是50%多，还有40%多是杂气，品位也不高。现在有一种技术，将普通的沼气纯化成98%的甲烷。甲烷纯化以后压缩，压缩以后可以进入管道，也可以装成煤气罐，替代液化天然气；可以作为汽车燃料。过去我们国家的沼气不能大规模应用，主要是不能规模化生产，不能成为商品，不能流通，只能各家生产各家用。

郭桐兴：跟国内天然气管道是一样的。

石元春：沼气它可以替代目前的液化天然气。我在南宁市访问的时候，南宁市市长说了，他们现在最缺的是煤气罐。春节要涨到100多块钱一罐，市民意见很大。我说您可以自己生产，我就把这个生产过程说了也遍。他说，居然还有这样事，我说这事已经商业化了，可以解决煤气罐问题。他说，输送天然气用的管道可不可以用，我说可以用。现在科技发展非常快。

郭桐兴：除了刚才我们谈到的这三个内容，燃料乙醇，生物柴油，工业沼气，完了以后还有什么？

石元春：生物塑料。现在我们的塑料是用石油做的。这种石油基的塑料，300年也不能降解。所以有人说，20世纪的一个最不好的发明就是塑料，当然，塑料也是最受欢迎的一种材料。每年全球有1亿多吨的塑料，给地球上造成白色污染，很严重。这个塑料，白色污染，300年不能降解，越来越多，给地球造成的压力越来越大，现在是少量的，再过十年，二十年，一百年，飘得到处都是。如果用生物塑料，也就是用生物原料做成塑料就可以完全降解。

郭桐兴：而且这种东西如果作为一个食物包装的话，对人体没有什么伤害。我看前一段有新闻报道说食品的塑料包装好像是有致癌物质？

石元春：为什么禁止用塑料的餐盒，我们在餐馆里吃剩的菜往餐盒里放，温度高，塑料餐盒容易释放致癌物质，还有油脂也会溶解一部分致癌物质。现在有用塑料包装的熟豆浆的，你想想，上百度高温的豆浆灌在塑料带里，会怎么样？

郭桐兴：您这么一说，又提醒我们注意了，吃完饭以后，比较热的菜，千万别把热菜放在这里面。

石元春：从国家层次看，我们国家每年要用两千万吨的原油来生产塑料。如果我们用生物质原料来替代这两千万吨的油，相当于替代15％左右的进口石油量，这可不是一件小事。生物塑料的替代，不仅是环保和保护人的健康的需要，而且对国家的石油战略也是十分重要的。郭桐兴：解决了咱们国家的很多实际问题。除了您刚才介绍的，还有其他的吗？

石元春：还有一种重要的产品是成型原料。比如说柴火也好或者是秸秆也好，是很松散的，它燃烧的热效率只有10%左右，80%到90%的能量都浪费了。如果将它们的物理状况加以改变，可以将热效率提高到20%或30%以上。1.2吨的成型燃料所产生的热量相当于一吨煤，河北衡水一吨煤大约600块钱，如果用这个成型燃料，300多块钱就够了。不仅便宜，而且还减排了二氧化碳和二氧化硫，生物质能源的优势就在这儿，它是一种清洁能源。生产中是清洁的，使用中也是清洁的。我们国家每年用16亿吨煤炭，其中有8亿吨用于发电，还有7亿吨是用于工业用锅炉和生活用锅炉。锅炉用煤只有60%左右的热效率，又排放大量的二氧化碳和二氧化硫。我们还会记得北京为了应付奥运考察，三月初就把我们的暖气都给停了。在替代将近7亿吨的工业用煤中，成型燃料会作出很大的贡献。成型燃料技术也比较简单，成本比较低，来得也快。在现在欧洲已经是商业化和很普及了。

郭桐兴：刚才石老师给我们介绍了的情况，给我们描绘出了一个非常美好的前景！2008年我们马上就要举办奥运会了，如果这些项目能够提前实施的话，北京能够看见蓝天白云是没问题了。现在我们污染的来源，一个是汽车尾气，另外还有很多烧煤点，锅炉这类的，给空气质量造成的污染，是这类情况。我们也期盼着咱们国家能够早日实现刚才您介绍的这五大目标。下面请您谈谈，我国的生物质能源的开发和利用，现在是一个什么状况？

石元春：这个事情在国际上风起云涌，一浪高过一浪，我们国家最近这几年发展得也比较快。我们是个缺油国家，资源是世界的2％，消费是世界的第二位，进口依存度已经达到40%多。此外，还要带动解决“三农”问题。国家对是物质能源的需求是战略性的，一定要积极和大力发展。去年已正式通过和开始实施《可再生能源法》，这里明确提出来大力发展是物质能源。目前，发改委也好，财政部也好，农业部也好，科技部也好，林业局也好，都在推进是物质能源项目。几天以前，这个月的19号和20号，国家发改委等三部委联合召开了全国生物质能源开发利用的工作会议，也就是说，不仅是中央的议事日程了，也进入到地方的议事日程了。因为我参加那个会的时候，各个省市、自治区的，还有一些重要城市的发改委的负责人，农业部和林业部的负责人都参加了。我觉得这个形势非常好的。我还想跟你讲一个事就是在今年4月20号，我参加的国家能源领导小组的一个工作会议。会上国家发改委汇报了我国可再生能源的中长期发展规划，有风能、小水电、太阳、生物能源四块。温家宝总理听了这些汇报之后，提了很多问题，最后他很深沉地说了一句话：“看来，在这个问题上，我们应当早觉悟，早起步”。我觉得温家宝总理讲的这句话，很深刻的，很重要，这也是对我们的一个动员令。

郭桐兴：早觉悟，早起步，六字方针。看起来生物质能源问题，不但是各级形式，政府官员，作为我们普通的百姓、公民，其实牵扯到我们每个人的一些衣食住行的一些切身利益问题，包括现在衣食住行很多方面，都跟这个有关系。

郭桐兴：现在有个网友提了个问题：目前南方省份在试用甘薯、木薯制燃料乙醇，可行吗？还有一问，前景如何？

石元春：这位网友，我非常感谢他。我也给他一个非常满意的回答。南方用木薯和其他的薯类做燃料乙醇，目前已经有很好的进展，已经有很成功的经验。我到过广西、南宁、北海、钦州，他们的年产30万吨的木薯乙醇厂，我都参观了。而且它的老总讲，目前成本和利润还是不错的。如果国家再给它政策上一些扶持和支持，会发展得更好。现在一公顷的木薯能够生产四吨到五吨的酒精。南方有大量的边际性的土地，木薯这类东西，铁杆庄稼，只要没有水土流失，一般长得很好。至于说到前景，我可以告诉您，前景极佳！

郭桐兴：今天我们请石老师对生物质能源的开发和利用，涵盖很丰富的内容，很精彩的讲话。我们再一次对石老师表示感谢！也同时谢谢各位观众和各位网友观看我们《院士访谈》节目，下周同一时间，《院士访谈》再见！

来源：腾讯科技