【摘要】实现碳中和不仅是大国责任，而且是中国经济发展“换道超车”和突破资源、环境瓶颈约束的机遇。推动新能源革命，依托自主创新技术，发展生物燃料与生物基材料产业，让绿水青山变金山银山。仅利用我国现有秸秆的40%和5000万亩青贮玉米地、2亿亩盐碱地资源，对1亿亩压采地下水耕地进行种植结构调整，生产乙醇、氢等生物燃料和聚乳酸等生物基材料，就能替代1.5亿吨汽柴油和1亿吨石油基塑料和化纤，使纺织服装业重获新生，进而有望使国家逐步实现从石油经济向生物经济的转型，提供5000万个就业岗位，引领全球碳中和之路。
【关键词】新能源 “两山”理论 碳中和 生物基 生物经济
【中图分类号】F426.2/X24 【文献标识码】A
【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2021.14.005
李十中，清华大学核能与新能源技术研究院教授，北京市生物燃料工程技术研究中心主任，香港科技大学兼职教授，联合国发展计划署UNDP中国氢能项目顾问。研究方向为先进生物能源与化工。主要著作有《中国可再生能源发展战略研究丛书：生物质能卷》（编著）、《Distinct Structural Modulation of Photosystem I and Lipid Environment Stabilizes Its Tetrameric Assembly》（论文）等。
碳达峰、碳中和已经成为关系国家战略实现的重要工作与目标。2021年4月30日召开的中央政治局会议强调，要有序推进碳达峰、碳中和工作，积极发展新能源。在诸多新能源中，唯有生物能源与农业密切相关[1]。通过利用秸秆和调整种植结构、利用边际土地种植能源作物、生产清洁燃料与合成材料可带动农业发展、增加农民收入，让绿水青山变金山银山；作物生长的同时还会吸收CO2，实现负碳排放。石油不仅是交通燃料，而且是最主要的化工原料，还是塑料、橡胶、化纤三大合成材料的原材料。我国要在2060年前实现“碳中和”，就必须在交通和工业原料方面不再依赖化石能源，从石油经济向建立在生物技术和产品之上的生物经济转型。因此，用生物质替代石油是一场新能源革命。
新能源革命是国家从石油经济向生物经济转型、实现碳中和目标的必经之路
实现油气行业的碳中和，是人类面临的巨大挑战。既要保障燃料和材料产品的供应，又要把对环境的影响降到最低。如何解决？开发与利用生物能源是目前最有潜力的人类从根本上改善环境、提供燃料和材料产品的发展方向。生物能源的优势不仅在于可再生、植物自身吸收CO2[2]，还在于其“物质性”特质使其可替代化石能源提供人类所需的燃料和材料，拓宽农产品市场，使绿水青山变成金山银山[3]。我国是农业大国，生物质资源丰富，大力发展生物能源符合国情，在保证粮饲供应的前提下，通过调整种植结构和在边际土地上种植能源作物、利用秸秆生产清洁燃料与合成材料，既可减少石油进口，又可带动农业发展和乡村振兴。
用生物质替代石油生产人类必须的燃料和材料是目前石油化工领域实现碳中和的唯一途径。从能源安全和气候变化的角度考虑，各国都把减少化石能源消耗、发展可再生能源、保护人类共同家园作为首要任务，发达国家已把用生物质替代石油作为国家能源战略[4]。生物燃料和生物基材料是以可再生的生物质为原料，利用生物化学转化技术生产的材料和燃料，其原料源自“生物”，转化过程是能耗低的“生物过程”。新能源革命推动了生物和化工领域的技术进步，促进了燃料与材料变革，使化石燃料逐步向乙醇、氢等生物燃料以及电、合成燃料转变；石化材料逐步向生物基材料转变。
根据国际能源署（International Energy Agency，简称IEA）发布的《Energy Technology Perspectives 2020》，在交通领域，电替代了1%的化石燃料，而生物燃料（燃料乙醇和生物柴油）则替代了3%的化石燃料[5]。欧盟在本月（2021年7月）发布的“Fit for 55”计划中承诺，2030年比1999年减排55%的温室气体，在交通领域，其实现主要还是依靠以基于作物的乙醇为代表的生物燃料[6]。虽然车辆电动化掀起热潮，但在难以实现电气化和降低碳密度的商用车、海运和航运领域，则只能依靠生物燃料替代化石燃料[7]。航运方面，欧盟确定了2050年实现航空碳中和的目标[8]。法国最新立法规定2022年生物航煤（bio-jet fuels）要占航煤的1%，到2025年和2030年该比例要分别提升至2%和5%，2050年实现航空碳中和[9]。道达尔[10]、壳牌、英国石油等石油巨头纷纷开始生产生物航煤[11]；亚马逊的航空货运公司已订购600万加仑壳牌生物航煤[12]；航空发动机巨头罗尔罗伊斯（Rolls Royce）已在下一代发动机上测试生物航煤，并认为到2050年全球生物航煤需求将达到5亿吨／年[13]。海运方面，国际海事组织制定了到2050年海运排放比2008年减少50%的目标[14]；物流公司DHL已在集装箱船上使用船用生物燃油[15]；鹿特丹港早在2018年就开始为荷兰内河航线提供船用生物燃油，与化石燃料相比可减排90%的二氧化碳、100%的硫[16]。由于生物柴油以油脂为原料，其生产规模受到资源制约，目前欧洲生产的生物柴油或氢化生物柴油（航煤）原料中的34%来自中国的地沟油、19%是东南亚的棕榈油[17]。2019年全球1.3亿吨生物燃料产量中，生物柴油不到4000万吨，而燃料乙醇达9143万吨[18]，64个国家和地区使用乙醇汽油。
用生物质替代石油生产的塑料、橡胶、纤维三大合成材料，称为生物基材料，主要包括生物基聚烯烃、生物基聚酯、生物基尼龙（聚酰胺）等。2020年，全球生物基材料产量为210万吨，并将在未来5年内增长36%[19]。生物基材料具有优秀的减排能力，其CO2排放量只相当于传统石油基高分子的20%。根据多伦多大学生物材料与复合中心的研究成果[20]：每吨生物基聚合物可减排3.2吨CO2。可生物降解聚酯类材料解决了石油基塑料造成的污染问题，其中聚乳酸在价格和可供性方面前景最好，价格最贴近石油基产品，应用范围广，性价比高，占据可生物降解塑料市场份额的80%以上。烯烃是石化行业的基础原料，用生物乙醇可以生产聚烯烃、顺丁橡胶等。巴西Braskem公司正在将年产20万吨乙醇脱水制乙烯工厂扩建到26万吨的规模[21]，该公司还在世界上首次推出可再生聚乙烯石蜡，用乙醇生产可再生乙烯比传统石油基乙烯节能80%[22]；国内的安徽丰原集团、中石化等公司亦有生物基乙烯生产装置在运转之中。发酵生产的乳酸还可脱水转化为丙烯酸，作为重要的有机合成原料及合成树脂单体，用于环保油漆、涂料的制备。
生物燃料和生物基材料产业具备战略性新兴产业的全部特征，有利于解决我国农产品价格和市场波动问题，聚焦每年进口5亿多吨石油和2百多万吨牛肉的巨大市场，可培育“三农”的自身“造血”功能与成长机制，进而显著增加农民收入，解决数千万农民工就业问题，促进乡村振兴，让绿水青山真正成为金山银山。
生物燃料和生物基材料产业已经形成。第一，生物燃料有利于温室气体、颗粒物减排，带动农业发展。首先，生物燃料产业在能源安全、环保、控制气候变化领域作用巨大。全球64个国家和地区使用了乙醇汽油，掺混比例从5%（惯称E5，体积百分比）到85%（惯称E85，体积百分比）不等，其中美国生产了4740万吨燃料乙醇，占美国汽油消耗总量的10.12%，减少原油消耗5亿桶[23]。以乙醇为燃料的汽车尾气中颗粒物仅为汽油车的1／10[24]，可显著改善大气环境。根据欧洲数据，插电式电动车平均产生的CO2为92克／公里，而巴西用含27％乙醇的汽油做燃料，其平均产生的CO2仅为87克／公里，因此乙醇汽油减排效果优于插电式电动车[25]。哈佛大学等单位2021年2月发布最新研究成果[26]证明，美国的玉米乙醇可比汽油减排46%的温室气体；美国能源部阿贡实验室研究发现，2005～2019年间，美国玉米乙醇累计减排温室气体5亿吨[27]。
其次，发展生物燃料产业还扩大了农产品市场、增加农民收入。美国在20世纪70年代为了解决农业和农民问题，用玉米加工乙醇替代汽油以保持玉米价格稳定，并就地创造就业岗位，保障农民收入，“歪打正着”地同时解决了能源、环境、玉米价格三个棘手问题，使美国在主导全球气候变化方面有了资本。2019年，美国玉米产量3.7亿吨，其中1.42亿吨用于生产4740万吨乙醇，创造了430亿美元GDP、35万个就业岗位[28]；使玉米价格长期维持在3.6美元／蒲式耳以上，2020～2021年度，玉米平均价格为5.7美元／蒲式耳，保证了农民收入。美国农业部刚在本月（2021年7月）宣布，在60天内为生物燃料生产商提供7亿美元援助，弥补新冠肺炎疫情给行业造成的损失[29]。
我国生物燃料乙醇生产和车用乙醇汽油使用试点均始于本世纪初，已建成生物燃料乙醇产能规模约296万吨／年，并在11个试点省（区）的31个地市基本实现车用乙醇汽油的封闭推广，初步奠定了生物燃料乙醇产业发展基础，成功探索了适应国情的发展模式，取得了显著的社会、经济、环境效益。2018年8月，国务院批准实施《全国生物燃料乙醇产业总体布局方案》（发改能源〔2018〕1271号），该方案要求到2020年全国范围内基本实现车用乙醇汽油全覆盖，推广使用E10车用乙醇汽油（10%乙醇与90%汽油混合）。
第二，生物基材料性能优异，可生物降解塑料还解决了石油基塑料造成的污染问题。生物基高分子材料具有优异的性能。聚羟基脂肪酸酯系列材料有非常好的生物相容性和可降解性，广泛应用于骨钉、缝合线、药物载体等医药材料及塑料、纤维领域；生物基聚氨酯环保无毒，性能比石油基产品更优异，用其生产的人造革、油漆涂料等具有透气、无毒的特点（Adidas与Allbirds公司已合作生产出1万双无臭味的生物聚氨酯运动鞋，每双鞋减排2.94公斤CO2）[30]；生物基聚碳酸酯通过利用二氧化碳与生物发酵产生的二元醇催化聚合制备而成，不再使用有毒的双酚A，因此环保无毒；聚乳酸无毒，既可用于一次性餐饮用具、食品包装材料等以解决石油基塑料造成的污染问题，又因亲肤、抑菌、抗螨、防臭、阻燃等特性可替代化纤，且在服装、床上用品等方面的应用效果优于棉织品。
《科学美国人》和世界经济论坛把可生物降解塑料排在2019年全球十大新兴技术的第1位。在生物基可降解材料中，聚乳酸产业化最成熟，其成本可与以70美元／桶的石油制造的石油基塑料、化纤相当，具备了替代石油基塑料、化纤的经济竞争性，并且性能优良。目前，国际上有两家公司生产聚乳酸，一家是美国的嘉吉公司，年产量15万吨；另一家是欧洲的道达尔-科碧恩公司，其在泰国建有年产7.5万吨的聚乳酸工厂，并占据了丙交酯（聚乳酸中间体）全球市场的60～70%。国内现有四家企业生产聚乳酸，除其中一家具有从乳酸到丙交酯，再聚合成高分子的全产业链制备技术和装备外，另外三家都是以进口丙交酯为原料生产聚乳酸。例如，吉林中粮生物材料有限公司的聚乳酸生产线，因原料供应商道达尔-科碧恩公司停止供货而被迫停车18个月，直到有了国产丙交酯供应后，才于2021年6月正式恢复投产运营。
中国在技术上取得突破，具备了“换道超车”条件。大规模用玉米生产乙醇，会影响粮饲安全，而利用秸秆等木质纤维素生产的第二代生物燃料——纤维素乙醇尚不能商业化。相较而言用高粱生产乙醇则优势明显。高粱原产于非洲，具有耐旱、耐涝、耐盐碱、生长期短等特性，可在全球范围内种植。甜高粱是高粱的一个品种，适应性强，哪都能种，在南方还可“一种三收”；对农民而言，种植甜高粱无需高深的技术，谁都会种。甜高粱茎秆和甘蔗的蔗糖含量一样，达到10%～15%，是能同时提供粮食、饲料和能源的多功能作物。我国自主创新的“连续固体发酵生产甜高粱秆乙醇技术”[31]日臻成熟，已示范成功。甜高粱秆乙醇发酵时间仅为24小时（玉米乙醇发酵时间为50小时），乙醇收率达91%；其生产过程无发酵废水排放；分离乙醇后的酒糟营养成分与青贮玉米相同，替代青贮玉米喂牛可日增重1.08公斤。每生产1万吨甜高粱乙醇可带动相关产业新增经济效益4.3亿元、提供2000个就业岗位，使农民种植收入增加1倍以上，既可提供清洁燃料和饲料，又可推动乡村振兴，让绿水青山变金山银山。
氢能被认为是未来能源系统的重要组成部分。但是，氢气不好储存和运输，极易爆炸，存在安全隐患，并且占地面积大、基建成本高，这些都制约了氢燃料电池汽车的发展。目前，其发展面临两个瓶颈：一是加氢站成本高，我国还须进口高压加氢站装备；二是氢主要来自化石能源。在低成本的甜高粱乙醇基础上，用46%乙醇水溶液在线重整制氢解决了可再生氢源和加氢基础设施问题。利用现有加油站，仅把汽、柴油换成46%乙醇，车载重整反应器即可在线制氢供燃料电池发电，这样就无需像日本车那样背负着700kg／cm2高压氢气罐行驶，安全无忧，更无需建设昂贵、复杂的加氢站和贮运设施；用自主创新技术生产的46%甜高粱乙醇可使车的燃料成本与用汽、柴油相同。因此，集成甜高粱乙醇重整制氢和氢动力系统（电堆或氢发动机[32]），有可能使我国汽车产业后来居上。
在生物基材料方面，国家发改委发布的《增强制造业核心竞争力三年行动计划（2018-2020年）》中所确定的重点化工新材料关键技术产业化项目就包括新型可降解材料；中国石油和化学工业联合会在《石油和化学工业“十三五”发展规划指南》中将可生物降解材料作为战略新兴产业列入优先发展领域，立足自主创新，鼓励企业推进科技成果转化。现我国已开发出从玉米到聚乳酸，再到下游可生物降解塑料和纤维的全产业链新材料制备技术，成为与美国、荷兰并驾齐驱掌握核心技术与装备的三个国家之一。安徽丰原集团年产5万吨的聚乳酸工厂已于2020年10月成功运行，预计到2021年底，其聚乳酸产量将达到40万吨／年，成为全球最大的聚乳酸生产企业，而其50万吨乳酸、30万吨聚乳酸模块是世界上单体最大的乳酸、聚乳酸生产线。此外，聚酰胺（尼龙）广泛应用于纺织、汽车、电子电器、机械设备、建筑等行业，当前我国生物尼龙已实现了商业化生产，如用生物基戊二胺可以分别与生物基乙二酸、生物基丁二酸合成制备尼龙52、尼龙54。聚氨酯也实现了从石油基向生物基的转变，我国已打通从乳酸制备多元醇，再与生物基异氰酸酯聚合生产聚氨酯工艺，首批产品已经用于粘合剂、涂料的生产。
用生物质替代石油是“换道超车”、大规模发展生物经济需具备的条件
欧美具有上百年开发地下石油资源的历史，而我国遵循“绿水青山就是金山银山”理念，“换道超车”，开发地上生物质资源，自主研发出国际领先的技术、装备，支撑生物燃料和生物基材料产业，解决能源与农业问题。我国每年约有9亿吨秸秆，如利用其中40%就能生产1亿吨聚乳酸，替代石油基塑料和化纤；再利用8000万亩盐碱化耕地、1.2亿亩成片连方盐碱荒地[33]、1亿亩需压采地下水的耕地、5000万亩青贮玉米地，调整种植结构，种植耐盐碱、耐干旱作物甜高粱，则可生产1.5亿吨乙醇。因此，我国大规模发展生物经济有技术和原料保障，可以使绿水青山成为金山银山，形成具有中国特色、引领全球的碳中和之路。
依托自主创新技术生产的乙醇、聚乳酸经济性较强。甜高粱耐贫瘠，水肥用量是玉米的一半。采用国际领先的连续固体发酵技术[34]，16吨含糖13～14%的茎秆可生产1吨乙醇；蒸馏分离乙醇后的酒糟除了替代青贮玉米喂牛（羊）外，还可用于机械法造纸，能耗比现行机械磨浆工艺低31%，或可用于改良重度盐碱地，每亩施用2～4吨酒糟，2～3年即可将其改造成良田；通过蒸馏时加碱破坏甜高粱秸秆结构，节省预处理能耗，可经济地生产纤维素乙醇[35]、乳酸或纳米纤维素，并副产木质素，而每公斤木质素可治理20平方米沙漠[36]。由于甜高粱得到充分利用，没有废水处理问题，所以乙醇成本能与油价50美元／桶的汽油相竞争。乙醇可先满足全国使用E10乙醇汽油的需求，再扩大产量为氢燃料电池或氢发动机汽车提供燃料。我国开发的过渡金属催化剂乙醇重整制氢技术居国际领先水平，氢收率高达90%[37]，再结合低成本的甜高粱乙醇，有望在绿氢领域先拨头筹。
我国不仅是三个掌握聚乳酸全产业链生产技术、装备的国家之一，而且我国聚乳酸生产成本比国外产品低20%。2.2吨玉米可生产1吨聚乳酸，当玉米价格为2800元／吨时，聚乳酸成本为17000元／吨；3.5吨玉米秸秆生产1吨聚乳酸，秸秆收购价600元／吨时，聚乳酸成本为20000元／吨，而目前国际市场聚乳酸价格在30000元／吨左右。尽管生物基材料比石油基高分子成本高，但是碳中和需要减少石油消耗，更重要的是聚乳酸能解决传统石油基塑料所造成的环境污染问题。全球限塑、禁塑已达成共识。我国从2020年起，将率先在部分地区、部分领域禁止、限制部分塑料制品的生产、销售和使用。政策法规保障加之聚乳酸环保、无毒、阻燃等优点，可以使民众接受以聚乳酸替代一次性塑料制品；聚乳酸纤维成本已低于天丝、莫代尔等天然植物纤维，与棉花相近，但性能优于棉织品，具备一定的市场竞争优势，因此有望使传统的轻纺工业重获新生。
用甜高粱生产乙醇和牛羊饲料相得益彰。目前，我国主要以玉米为原料生产燃料乙醇，因临储玉米消耗殆尽和价格上涨，导致乙醇原料供应受限和成本升高，2020年全国使用E10乙醇汽油的目标没有实现。当前，我国肉奶消费水平只有发达国家的1／3[38]，农业农村部制定了《推进肉牛肉羊生产发展五年行动方案》，而肉牛肉羊生产的发展则意味着对饲料需求的提高。甜高粱和连续固体发酵生产乙醇技术可以同时解决乙醇原料和牲畜饲料两个难题，乙醇替代汽油还可减排CO2。
调整种植结构，将青贮玉米改为甜高粱，可提高饲料供给能力。根据北京大学苏都莫日根教授的研究成果[39]，用甜高粱替代青贮玉米可在不增加种植面积的前提下增加1倍的青贮饲料供应量，这意味着3000万亩青贮玉米改种甜高粱后，饲养肉牛数量可从1500万头提高到3000万头；农民种植收入提高1倍；同时，利用甜高粱秆中的糖可生产至少1000万吨乙醇，能弥补全国使用E10乙醇汽油的乙醇市场缺口，进而使国务院批准的《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》得以落实。
甜高粱已被农业农村部纳入《粮改饲工作实施方案》和《2017年推进北方农牧交错带农业结构调整工作方案》之中。预计到2030年，全国将种植1亿亩青贮玉米，如果改种甜高粱，可饲养6000万头牛、副产3300万吨乙醇。再通过种植甜高粱改造8000万亩盐碱化耕地、利用1.2亿亩盐碱荒地、调整1亿亩压采地下水耕地种植结构，又可以生产1.1～1.2亿吨乙醇，副产饲料、土壤改良剂、纸浆、纤维素乙醇或乳酸等产品。每吨甜高粱乙醇替代汽油能减排2吨CO2，1.5亿吨乙醇就可减排3亿吨CO2。
用玉米和秸秆生产聚乳酸带动一二三产业融合发展。可生物降解聚乳酸塑料能够推动农业供给侧结构性改革，使农业减排CO2成为现实。聚乳酸是可生物降解高分子，能替代塑料、化纤，解决塑料污染问题。2.2吨玉米能生产1吨聚乳酸，约2.75吨秸秆又可生产0.8吨聚乳酸和90公斤木质素，按目前聚乳酸市场价格3万元／吨计，1.8吨聚乳酸价值5.4万元。保守估算镰刀弯地区（包括东北冷凉区、北方农牧交错区、西北风沙干旱区、太行山沿线区及西南石漠化区）的玉米产量为500公斤／亩，则每亩玉米可创造价值1.2万元。基于我国当前玉米15753万吨饲用、8152万吨深加工用的现状，通过发展聚乳酸产业来调整玉米加工业结构，拉动玉米市场、维持玉米的高价位，激发农民种粮积极性，提高农民收入，既能达到保障粮饲供应的目的，又能满足全球限塑、禁塑需求，还能带动轻纺、服装工业，形成产业集群，进而新增万亿元GDP经济规模，实现新时代东北振兴、形成西部大开发新格局。
同时，聚乳酸还能和甜高粱乙醇联产。甜高粱耐盐碱、耐干旱，适合在边际土地上生长，高粱米可为粮饲，并可采用自主研发技术把甜高粱秆中的蔗糖转化为乙醇，用剩余的秸秆生产乳酸，再聚合为聚乳酸。1吨鲜甜高粱秆可生产65公斤乙醇、50公斤聚乳酸和8公斤木质素。由于玉米、秸秆和甜高粱秆全部转化为聚乳酸材料和木质素，使玉米、甜高粱生长过程吸收的CO2都被固定，不再经过粮饲利用后释放到大气中，因此可产生显著的CO2减排效果。1吨玉米聚乳酸能固定8.24吨CO2、1吨甜高粱聚乳酸可固定11.22吨CO2[40]。
推广以乙醇为动力的农业机械，促进石油农业向生态农业转型。现代农业大量使用以石油产品为动力的农机和以石油制品为原料的化肥、农药等农用化学品，被称为“石油农业”。欧盟在“Fit for 55”计划中强调要提高土壤固碳能力[41]，美国也正考虑调整相关政策，发挥玉米吸收和储存CO2的优势，让农民种植玉米和生产乙醇，并从固碳中获得收益[42]。
我国农机每年消耗1468万吨柴油，既排放CO2，又增加农民负担。农机亦属于难以电动化的领域。落实2021年中央一号文件“强化现代农业科技和物质装备支撑”的要求与部署，可利用我国在国际上领先的“压燃式高辛烷值燃料发动机”技术[43]，开发乙醇替代以柴油为动力的农机，使农业不仅可以通过光合作用吸收CO2，而且可提供农业自身生产过程所需能源，实现“负碳”排放。种植甜高粱生产饲料和乙醇，再把“压燃式高辛烷值燃料发动机”装备农业机械，热效率大于50%。乙醇的辛烷值为113，“压燃式高辛烷值燃料发动机”用乙醇做燃料，热效率会更高。构建“甜高粱种植／低成本饲料和燃料／乙醇农机／优质肉奶”低碳农工生态产业，可“一举多得”地解决粮食和饲料、农民增收、低成本农机用油、农业减排CO2等多重问题，引领世界农业从石油农业向生态农业过渡。
加快以生物质替代石油带动乡村振兴、改善生态环境意义重大
2020年，我国自产原油1.95亿吨、进口原油5.42亿吨；塑料表观消费量约1亿吨／年，化纤产量约5000万吨／年，汽柴油消耗约3亿吨；牛肉进口达212万吨；2021年，900多万高校毕业生需要就业岗位。在上述背景下，发展生物经济既可减少石油进口，又可带动农业发展和乡村振兴，创造就业机会，更能促进石化行业的碳中和，意义重大。
有利于解决“三农”问题，规避石油断供风险。用生物质替代石油与“三农”问题的解决密切相关，既能保证粮饲供应，又能从根本上解决农产品市场出路问题，显著增加农民收入，带动乡村振兴。同时，减少进口石油，能有效规避石油断供风险，从国际地缘政治角度看，可改变因石油进口受制于人的局面，增加外交主动权；从军事角度看，可避免为石油保供而发生武装冲突的风险。
有利于实现碳中和目标，消除大气污染。一方面，生物质在生长过程中吸收CO2，利用边际土地改善生态环境，替代石油生产的燃料与材料又可减排CO2；另一方面，汽车尾气是造成雾霾等大气污染的主要原因之一，使用乙醇燃料，尾气排放颗粒物仅是使用汽油的1／10，而氢作为燃料时尾气排放颗粒物更是低为“零”。
有利于经济转型，发展新兴产业、创造就业机会。利用现有资源生产生物燃料和生物基材料，可替代1.5亿吨汽柴油和1亿吨石油基塑料、化纤，并使传统的纺织服装行业获得新生，形成50万亿元级生物经济链，提供5000万个就业岗位。同时，有利于培育“三农”的自身“造血功能”和“成长机制”，增加农民收入，进而维系社会公平与稳定。
有利于全球减排，落实“一带一路”倡议。从石油经济向生物经济转型是全球发展需要，中国“换道超车”输出生物燃料和生物基材料技术、装备，可以引领全球碳中和，帮助沿线国家发展经济、改善民生，应对美欧提出“重返更好世界倡议”（Build Back Better World），更好地落实“一带一路”倡议。
尽管发展生物燃料和生物基材料产业与国计民生密切相关、意义重大，但当前我国还存在发展瓶颈。首先，缺乏国家统一部署和集中投入，且因涉及“三农”，带动面广、产业链长、环节多，单个政府部门和企业也无法协调。其次，相关配套政策及产业发展体制机制不完善，例如，2018年国务院批准的《全国生物燃料乙醇产业总体布局方案》未能落实；2020年全国使用E10乙醇汽油的目标落空；禁塑措施落实不到位；用可生物降解塑料替代一次性塑料产品的标准缺失，生物基材料进入市场困难；生物燃料和生物基材料在国家科技计划中未予重点支持等。上述问题导致处于起步阶段的新兴生物燃料和生物基材料产业举步维艰。
几点建议
“力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和”是中国对世界的承诺。发展生物燃料和生物基材料产业是履行诺言、“换道超车”引领全球碳中和、关乎国运的大事，应当采取强力措施尽快推进，具体建议如下。
制定国家长期发展战略规划。建议将发展生物经济作为“十四五”经济社会发展工作的重点，在“碳达峰碳中和工作领导小组”下设“生物燃料与生物基材料产业办公室”，协调各部门、行业做好产业规划和布局，制定扶持政策，筹措资金支持；设立国家科技专项，通过重点研发计划，突破关键核心技术，建立产业化技术体系，实现全产业链集群式快速发展。
出台产业发展引导性扶持政策。建议相关部门出台引导产业发展的扶持性政策，包括补贴、土地、专项资金、税收等，调动农民、相关企业、科研机构、各级政府的积极性。例如，恢复燃料乙醇的免税政策；提供聚乳酸等生物基材料享受增值税、所得税减免优惠；加大固定资产投资奖励及银行低利息长期贷款政策支持力度。在产业起步前期，可适时增加玉米进口配额和降低玉米进口关税税率。对使用秸秆等农林废弃物为原料的生产企业，增加秸秆收储运补贴，给予其更加优惠的相关补贴和税收政策。鼓励并支持专业学会和行业协会制定相关产品的生产和检测标准。
做好区域全产业链示范。建议在海南、吉林两个不同资源条件的省份试点发展生物燃料和生物基材料产业，包括建设生物乙醇及乙醇制氢、聚乳酸材料示范工厂，实现从农林废弃物和边际土地利用、乙醇与聚乳酸加工、可生物降解材料产品及乙醇动力农机或氢动力（燃料电池或氢发动机）车船的全产业链综合示范应用，取得经验后再向全国推广。
注释
[1][3][33]石元春：《决胜生物质》，北京：中国农业大学出版社，2010年，第58～60、280～283页。
[2][40]李春喜、骆婷婷、闫广轩等：《河南省不同生态区小麦-玉米两熟制农田碳足迹分析》，《生态环境学报》，2020年第5期；周陶、高明、谢德体等：《重庆市农田系统碳源/汇特征及碳足迹分析》，《西南大学学报（自然科学版）》，2014年第1期。
[4]徐东：《新一代高级生物燃料正成为欧洲国际大石油公司低碳转型利器》，《中国石油报》，2021年4月13日，第6版。
[5]International Energy Agency (IEA), "Energy Technologies Perspectives 2020", available from http://www.iea.org.
[6][41]European Commission, 'Fit for 55': Delivering the EU's 2030 Climate Target on the Way to Climate Neutrality, Brussels, 2021-07-14, COM(2021) 550 final.
[7]徐东：《新一代高级生物燃料正成为欧洲国际大石油公司低碳转型利器》，《中国石油报》，2021年4月13日，第6版；European Commission, 'Fit for 55': Delivering the EU's 2030 Climate Target on the Way to Climate Neutrality, Brussels, 2021-07-14, COM (2021) 550 final。
[8]"Aviation Industry Proposes New Framework for Net Zero by 2050", Biofuels International, 2021-02-12, available from https://biofuels-news.com/news/ aviation-industry-proposes-new-framework-for-net-zero-by-2050/.
[9][10]"Total Ramps up SAF Production at French sites", Biofuels International, 2021-04-09, available from https://biofuels -news.com/news/total-ramps-up-saf-production-at-french-sites/.
[11]"Shell's Rhineland Refinery to Produce SAF", Biofuels International, 2021-03-03, available from https://biofuels-news.com/news/shells-rhineland-refinery-to-produce-saf/; "Air bp Delivers 210 Tonnes of Sustainable Aviation Fuel", Biofuels International, 2020-09-29, available from https://biofuels-news.com/ news/air-bp-delivers-210-tonnes-of-sustainable-aviation-fuel/.
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[17]"Europe's Surging Demand for UCO Raises Supply Concerns, Report Finds", Biofuels International, 2021-04-21, available from https://biofuels-news.com/news/europes-surging-demand-for-uco-raises-supply-concerns-report-finds/.
[18]IEA(2020), Renewables 2020: Analysis and Forecast to 2025, IEA, Paris.
[19]European Bioplastics, "Market Update 2020: Bioplastics Continue to Become Mainstream as the Global Bioplastics Market is Set to Grow by 36 Percent Over the Next 5 Years", Berlin, 2020-12-02.
[20]Pervaiz, M.; Sain, M., "Biorefinery: opportunities and barriers for petro-chemical industries", Pulp & Paper Canada, 2006, 107(6), pp. 31-33.
[21]Sapp, M., "Braskem to Spend $61M on Renewable Polymer Expansion", Biofuels Digest, 2021-02-24, available from https://www.biofuelsdigest.com/bdigest/2021/02/24/braskem-to-spend-61m-on-renewable-polymer-expansion/.
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[23]Renewable Fuels Association (RFA), Industry Statistics, available from https://ethanolrfa.org/statistics/annual-ethanol-production/.
[24]Wallin, S., "Biofuels Public Transportation Emissions in Stockholm", Sino-Japan Symposium on Advanced Biofuels 2014, Beijing, 2014-12-17.
[25]Argus Biofuels, "Brazil's Ethanol Producers Push Back on EVs", 2021-03-22, available from https://www.argusmedia.com/en/news/2198324-brazils-ethanol-producers-push-back-on-evs.
[26]"University Research Reveals Benefits of Corn Ethanol", Biofuels International, 2021-02-17, available from https://biofuels-news.com/news/university-research-reveals-benefits-of-corn-ethanol/.
[27]Lee, U.; Hawkins, R. T.; Yoo, E., et al, "Using Waste CO2 from Corn Ethanol BiorefiNeries for Additional Ethanol Production: Life-Cycle Analysis", Biofuels, Bioproducts and Biorefining, 2021, 15, pp. 468–480.
[28]"US Ethanol Industry Generated $43 Billion in 2019, Despite Policy Challenges", Biofuels International, 2020-02-14, available from https://biofuels-news.com/news/us-ethanol-industry-generated-43-billion-in-2019-despite-policy-challenges/.
[29]"USDA Approves €577 Million Grants to Hard-Hit Biofuel Producers", Biofuels International, 2021-06-16, available from https://biofuels-news.com/news/usda-approves-e577-million-grants-to-hard-hit-biofuels-producers.
[30]"Peter Verry, Allbirds and Adidas Will Raffle 100 Pairs of Their Sustainable Shoe Before Releasing 10,000 Pairs This Fall", Footwear News, 2021-05-12, available from https://footwearnews.com/2021/business/sustainability/allbirds-adidas-futurecraft-footprint-shoe-release-info-1203139355/.
[31][34]Li, S. Z.; Li, G. M.; Zhang, L., et al, "A Demonstration Study of Ethanol Production from Sweet Sorghum Stems with Advanced Solid State Fermentation Technology", Applied Energy, 2013, 102, pp. 260-265; Li, S. Z., "The Process and Device for Producing Ethanol by Continuous Solid State Fermentation with Automatic Control System: PCT/CN2014/071580", AU2016100122, 2016-05-25; Li, S. Z., "Continuous Solid State Separation Process and Device for Producing Ethanol", PCT/CN2014/071587, US 10239806 B2, 2020-03-26.
[32]Weiss, C. C., "Tiny Single-Piston Hydrogen Engine Repackages Internal Combustion", 2021-05-20, available from https://newatlas.com/automotive/aquarius-single-piston-hydrogen-engine/.
[35]Li, J. h.; Li, S. Z., et al, "A Novel Cost-Effective Technology to Convert Sucrose and Homocelluloses in Sweet Sorghum Stalks into Ethanol", Biotechnology for Biofuels, 2013, 6, pp. 174-185; Yu, M.; Li, S. Z, et al, "Optimization of Ethanol Production from NaOH Pretreated Solid State Fermented Sweet Sorghum Bagasse", Enerigies, 2014, 7, pp. 4054-4067; Yu, M.; Li, J. h.; Li, S. Z., et al, "Bioethanol Production Using the Sodium Hydroxide Pretreated Sweet Sorghum Bagasse without Washing", Fuel, 2016, 175, pp. 20-25.
[36]鲁小珍、金永灿、杨益琴等：《木质素固沙材料应用于沙漠化地区植被恢复的研究》，《林业科学》，2005年第4期。
[37]Liu, H.; Li, S. Z., "Ni-Hydrocalumite Derived Catalysts for Ethanol Steam Reforming on Hydrogen Production", International Journal of Hydrogen Energy, accepted, https://authors.elsevier.com/tracking/article/details.do?aid=33000&jid=HE&surname=Li.
[38][39]苏都莫日根：《充分利用有限的农田实现我国畜牧业的第二次增长》（内部交流资料）。
[42]苏万华：《高效率压燃汽油技术》，中国第6届汽车与环境创新论坛，上海，2018年12月，第7～8页。
[43]Perkins, J., "Corn Farmers Captured, Stored Carbon Before it was Cool, Industry Leader Says", Successful Farming, 2021-07-15, available from https://www.agriculture.com/news/crops/corn-farmers-captured-stored-carbon-before-it-was-cool-industry-leader-says.
责 编／桂 琰
Promoting the New Energy Revolution and Achieving the Goal of Carbon Neutrality
Li Shizhong
Abstract: Realizing carbon neutralization is not only the responsibility of large countries, but also an opportunity for China's economic development to "overtake" and remove the bottleneck constraints of resources and environment. China need to promote the new energy revolution, rely on independent innovative technologies, develop biofuels and bio-based materials industry, and turn the lucid waters and lush mountains into invaluable assets. If we utilize 40% of China's existing straws, 33,333 hectares of silage corn land and 133,333 hectares of saline alkali land resources, adjust the planting structure of 666,667 hectares of cultivated land irrigated with groundwater, and produce biofuels such as ethanol and hydrogen and bio-based materials such as polylactic acid, we can reduce consumption of 150 million tons of gasoline and diesel and 100 million tons of petroleum-based plastics and chemical fiber, so as to revitalize the textile and garment industry. Furthermore, China is expected to gradually realize a transformation from the oil economy to the bio-economy, provide 50 million jobs and lead the global carbon neutralization efforts.
Keywords: new energy, "Two Mountains" Theory, carbon neutralization, bio-based, bio-economy
