1月5日，天津商業大學生物質熱解氣化技術創新實驗室副主任李健博士在“2023固廢戰略論壇”上指出，固廢生物質利用應突出資源能源屬性和環境負碳屬性，亟需技術創新突破，發展變革性技術（能源+X模式及技術)。

李健

固廢生物質資源化利用的背景與意義

李健表示，根據目前的測算，生物質固廢的總量大約是33.8億噸（因為統計口徑不一樣，各個渠道的數據略微有不同），但是可獲取的資源量其實只有10億噸左右，主要包括生活垃圾、污泥、農業（秸稈）、林業廢物以及畜禽糞便等。    

隨著其他新型生物質和新興固廢產量的增加，未來可獲取的生物質固廢資源量會更多。2060年預期達到15.7億噸，碳減排潛力可以達到每年20億噸二氧化碳。 

生物能利用技術在發展過程中主要有三方面的驅動力。

首先，最重要驅動力是環境驅動力。生物質固體廢棄物如果不利用會帶來很大的環境壓力。比如常規的生物質如果不經處理或者粗放處理會帶來很嚴重的環境污染，包括空氣污染、水體富營養化或者土地污染。同時如果不加以利用也會導致大量的碳排放。而合理利用畜禽糞便或者農林廢棄物等生物質則會形成碳減排，根據大致測算，負碳技術可形成每年七億噸生態匯碳量。因此對生物質能的利用是必不可少的。

第二個驅動力是能源驅動力。生物質作為一種能源載體呈現出非常強的能源屬性，我國目前的能源結構還是以煤、石油、天然氣等傳統化石能源為主，可再生能源占比大約在15.9%左右。但是石油和天然氣這兩種主要的化石能源對外依存度非常高，因此預測，未來的能源結構中可再生能源將占到最大的比重，大概在60%左右。煤和石油天然氣也不會完全消失，這幾種能源會協同互補共同發揮作用。

而生物質能也會體現出自己獨特的屬性，它既可以與傳統的化石能源相協調，比如生物質和煤可以共燃來供能，也可以和其他的新型可再生能源互補。因此生物質能從能源角度來講，體現出顯著的戰略安全性、自主可控性、穩定靈活性和強大韌性。

第三個驅動力是國際驅動力，主要指碳稅貿易。以遠洋航運為例，國際運輸碳排放占航運碳排放的90%，遠遠大于國內運輸，大于口岸的碳排放。國際海事組織制定的碳減排計劃提到，本世紀末實現航運領域碳中和。因此未來遠洋運輸的新型能源需求會變得非常大。

通過不同渠道的技術分析發現，綠色甲醇成為航運減碳的首選能源，而綠色甲醛的主要來源是生物質。國際可再生能源署對綠色甲醛產量進行預估，到2050年綠色甲醛產量將增加400%。我國的遠洋運輸龍頭企業中遠海運也預測，到2030年，綠色甲醇需求量達100萬噸/ 年，絕大部分由生物質能轉化制備。因此，國際碳貿易、跨境運輸背景下，生物質清潔燃料（甲醇、航油）成為必然選擇。

李健用“理想很豐滿，現實很骨感”來形容生物質能的發展現狀，主要體現為兩方面的反差。

第一個反差是“量”的差距。2022年的數據顯示，生物質能源利用率不足10%。同時，當前，生物質能總體用量和轉化生產能量嚴重不足，且對減碳的貢獻遠遠還未被充分挖掘。

第二個反差是“質”的缺失。靈活多樣的轉化利用形式是生物質的特點，但目前未能體現優勢。生物質利用可以產生很多固體產物，包括炭肥/土壤修復劑，油/氣能源或者氫能/化學品，但從我國目前的市場行情來看，轉化出來的產物在市場中的占比還非常小，并沒有充分體現出生物質能本身靈活多樣的特點。

同時生物質具備“三多一復雜” （原料種類多源、轉化技術多變、轉化 產物多樣、轉化過程與污染控制系統復雜）的特點，導致效率低、品質差、經濟性差。

現實反差與困難挑戰催生了技術的進步，亟需技術創新突破，發展變革性技術（能源+X模式及技術)。從傳統的熱化學法、生物法技術逐步演化到方法的結合以及方法的耦合，減碳量貢獻也會越來越大。

固廢生物質利用模式的六大技術創新思考

雙碳背景下的固廢生物質利用模式應該選擇怎樣的發展模式？李健表示，應突出生物質/有機廢物的資源能源屬性和環境負碳屬性。從減碳量出發，強化能源轉化利用為載體的利用模式。探索驗證推動“能源+X”的變革思路，將生物質轉化成氫能、高品質合成氣體燃料、新型生物基材料、化學品、高端液體燃料等，擁抱美好的新舊能源系統與X協同

第一個思考是價值導向的理念與模型。在上述思路指引下，進行這樣的模式和技術變革，從高校比較關注的研究層面來講，首先應該解決價值導向的理念與模型。傳統生物質能利用的技術評判標準比較單一，是以主產物的經濟價值為衡量標準。但如今碳減排和環境效益得到越來越多關注的時候，應該分析判斷生物質轉化過程中能量、物質、環境流（碳流）的相互影響，實現其協同調控。

以熱解炭化為例，傳統的熱解炭化我們只關注炭的產品，其實也伴隨產生了油氣，并且會導致負面效應，如土壤的二次污染等。正-負效益的博弈，需要重新構建（正負價值計量）價值理論體系，指導平衡調控，實現雙贏。

應該如何實現新型價值體系的構建？李健表示，首先需要對每一個過程環節中的基本要素進行分析，以生物質熱解氣化為例，要聚焦能量流、物質流和環境流，對過程中的輸入價值和輸出價值，包括正負價值進行對比分析，明晰轉化過程的關鍵要素流向，為價值趨向判斷提供依據。

然后，基于關鍵要素流向分析，聚焦應用場景，從投入與產出視角解耦系統能量、物質、環境三方面的效益與損失（正負價值），推動且加速變革新技術發展。

第二個思考是生物法×熱化學法技術交叉的關鍵科學問題。生物質能利用的主體有兩類技術，一類是生物法，一類是熱化學法。當單一技術的發展觸及天花板的時候，能不能通過技術的耦合來實現新的高品質的、更高層次的、更高效果的產物制備。李健所在的研究團隊提出了生物質轉化技術交叉耦合的動力學匹配機制，首先利用厭氧發酵對生物質進行簡單預處理，進行生物質的初步解聚，再對解聚后的生物質進行熱解氣化，兩個過程進行形成的產品進行聯合，實現了系統能源化、系統燃氣化的效率突破。

編輯：徐冰冰