全球生物燃料产业狂飙：低成本得市场
文/黄宁 孟宪玲 马晓丹，中国石化经济技术研究院，中国石化报
根据英国能源研究院（EI）近期发布的《世界能源统计年鉴2024》，生物燃料在全球能源市场中继续发挥重要作用，自2022年以来，生物燃料产量增长了17%以上。在全球气候变化的严峻挑战下，能源结构的低碳转型已成为各国政府和国际社会的共识。国际民航组织（ICAO）提出到2050年实现净零排放，国际海事组织（IMO）也计划在2050年前后达到净零排放。在全球脱碳进程加速的背景下，生物燃料因其可再生性和环境友好性，正日益受到全球范围内的关注与重视。
生物燃料是指利用动植物中的有机质生产的液体、气体或固体燃料，包括生物乙醇、生物柴油、生物航煤、生物甲醇、生物甲烷等。早期生物燃料主要用于汽车、发电、热力等用途，随着碳减排进程的推进，生物燃料在航空、海运等重排放领域正逐步展现其不可替代的价值。
政策体系逐步构建
生物燃料的发展离不开政策的支持与推动。多国政府和国际组织已出台相关政策，鼓励生物燃料的生产和使用。美国是全球最大的生物燃料市场之一，每年对各类生物燃料制定强制混配目标，并配套税收减免政策和惩罚措施，以确保生物燃料在交通领域的广泛应用。欧盟作为全球生物燃料政策最为积极的地区之一，要求到2030年，各成员国在运输能源最终消费中可再生能源的份额至少为29%或温室气体减排14.5%。欧盟还先后建立了生物燃料联盟数据库、针对生物燃料的可持续性标准等。印度尼西亚将交通运输领域的生物柴油添加比例提升至30%，并给予大量补贴，成为目前全球添加生物柴油比例最高的国家之一。
在全球碳达峰、碳中和的目标要求下，ICAO和IMO将继续推进航空、海运的绿色低碳发展，在其提出净零排放目标后，更多具体的政策措施、标准要求将落地实施，这将为生物燃料的发展提供更多切实可行的支持。各国政府也将继续支持生物燃料等相关产业的发展，通过更加完善的立法、低碳市场机制、财税政策等手段，鼓励包括生物燃料在内的多种低碳清洁能源的生产和使用。
市场规模持续扩大
在政策驱动下，全球生物燃料消费稳步增长。据国际能源署（IEA）报道，2017至2022年交通运输领域生物燃料的全球年消费量增长了近300亿升，达到1600亿升/年以上，当前消费以生物乙醇和生物柴油为主，但生物航煤消费增长迅速，全球消费量从2016年的6000多吨增长至2023年的50万吨左右。生物燃料的产销地区主要集中在美洲的美国和巴西，亚洲的印度尼西亚、中国和印度以及欧盟的德国、法国等地。美国和巴西是全球最大的生物乙醇生产国，两国产量占全球总产量的近80%。印度尼西亚为全球生物柴油第一大生产国，产量占比约为17%。
未来，随着全球对可再生能源需求的不断增加，生物燃料市场规模将持续扩大。特别是在ICAO和IMO的净零排放要求下，海运和航空业对生物燃料的需求将显著增加。据国际航空运输协会分析，到2050年，65%的航空业碳减排将通过使用可持续航空燃料来实现。IEA预测，2023至2028年间，生物燃料需求将至少增加380亿升，达到2000亿升/年，对交通运输领域化石燃料的替代将达到约240万桶油当量/天，但要实现2050年净零排放的目标，生物燃料的新增需求还应增加到基准预测值的6倍以上。
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新兴技术不断涌现
当前生物柴油、生物乙醇、生物航煤等均已有商业化路线。为了适应不断扩大的生物燃料市场，更加高效、绿色、低成本、多原料途径的生产技术正在被研发。
第一代生物柴油以酯化反应为核心，产品酯基生物柴油需要与石油基生物柴油掺混使用；第二代生物柴油以加氢反应为核心，无须掺混使用。目前第一代和第二代生物柴油均为成熟生产工艺。未来第三代技术将克服油脂原料限制，通过生物质气化热解等工艺生产。当前粮食乙醇和木薯乙醇均采用发酵法，生产工艺成熟；而以农林废弃物为主要原料的纤维素乙醇，需要酶解糖化，关键技术正在突破；未来生物合成气乙醇技术以及微藻乙醇也有望实现工业化。
目前生物航煤虽然有多条生产路线，但酯类和脂肪酸类加氢工艺是唯一实现商业化的成熟路线，费托合成工艺、醇喷合成工艺有望逐渐走出示范阶段进入商业化运营。生物甲醇生产工艺主要包括生物质气化制甲醇和生物质发酵制甲烷制甲醇，相关工艺均在示范阶段。
与技术发展相配套的标准建设工作也在开展，例如，目前已通过美国材料与试验学会认证的可持续航空燃料（含生物航煤）技术路线已有11条，而以绿电绿氢、废塑料为原料的工艺研发和认证也在推进中。在ICAO、IMO等国际组织和有关国家推动下，受到全球广泛认可的标准体系将更加完善，给生物航煤、生物甲醇等新兴生物燃料带来更加规范的发展指引。
降低成本是重中之重
目前，生物燃料的生产成本较高，价格竞争力仍有提升空间，尤其是在交通运输领域，生物燃料与化石燃料的成本差距较大，影响了其大规模推广和应用。现在西北欧加氢处理生物柴油的平均价格约为其替代的化石柴油价格的2倍，已商业化的生物航煤价格为传统航煤的2～5倍。另外，生物燃料的低碳效益如何量化，不同国家及地区的考量仍有较大差异。在碳减排履约成本较低的领域及地区，行业使用生物燃料的积极性有待提高。
未来，随着技术进步和规模化生产的推进，预计生物燃料的生产成本将逐步降低。同时为了推动生物燃料产业的发展，各国政府将继续予以政策扶持，提供更多降低生产成本的有力政策，提高其市场竞争力；建立更加完善的碳交易市场，实现对生物燃料环境效益的认可和价值化。
综合来看，若未来生物燃料产业相关政策能持续有效推进，生物燃料产品市场需求将呈现良好的发展态势，与此同时，科技的持续进步以及生产规模的提升将对提高生物燃料经济性和市场竞争力发挥重要作用，生物燃料产业将迎来更加广阔的发展前景。