生物質(zhì)能是一種重要的可再生能源，直接或間接來自植物的光合作用，一般取材于農(nóng)林廢棄物、生活垃圾及畜禽糞便等，可通過物理轉(zhuǎn)換（固體成型燃料）、化學轉(zhuǎn)換（直接燃燒、氣化、液化）、生物轉(zhuǎn)換（如發(fā)酵轉(zhuǎn)換成甲烷）等形式轉(zhuǎn)化為固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。由于生物質(zhì)能具有環(huán)境友好、成本低廉和碳中性等特點，迫于能源短缺與環(huán)境惡化的雙重壓力，各國政府高度重視生物質(zhì)資源的開發(fā)和利用。近年來，全球生物質(zhì)能的開發(fā)利用技術(shù)取得了飛速發(fā)展，應用成本快速下降，以生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)為支撐的“生物質(zhì)經(jīng)濟”被國際學界認為是正在到來的“接棒”石化基“烴經(jīng)濟”的下一個經(jīng)濟形態(tài)。因此，系統(tǒng)梳理生物質(zhì)能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，明確我國發(fā)展生物質(zhì)能面臨的挑戰(zhàn)并制定未來策略，對推動我國生態(tài)文明建設、能源革命和低碳經(jīng)濟發(fā)展，保障美麗鄉(xiāng)村建設、應對全球氣候變化等國家重大戰(zhàn)略實施具有重要意義。

隨著國際社會對保障能源安全、保護生態(tài)環(huán)境、應對氣候變化等問題日益重視，加快開發(fā)利用生物質(zhì)能等可再生能源已成為世界各國的普遍共識和一致行動，也是全球能源轉(zhuǎn)型及實現(xiàn)應對氣候變化目標的重大戰(zhàn)略舉措。生物基材料、生物質(zhì)燃料、生物基化學品是涉及民生質(zhì)量和國家能源與糧食安全的重大戰(zhàn)略產(chǎn)品。2017年，全球生物基材料與生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過1萬億美元，美國達到4000億美元。美國規(guī)劃2020年生物基材料取代石化基材料的25%；全球經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）發(fā)布的“面向2030生物經(jīng)濟施政綱領(lǐng)”戰(zhàn)略報告預計，2030年全球?qū)⒂写蠹s35%的化學品和其他工業(yè)產(chǎn)品來自生物制造；生物質(zhì)能源已成為位居全球第一的可再生能源，美國規(guī)劃到2030年生物質(zhì)能源占運輸燃料的30%，瑞典、芬蘭等國規(guī)劃到2040年前后生物質(zhì)燃料完全替代石油基車用燃料。

目前，世界各國都提出了明確的生物質(zhì)能源發(fā)展目標，制定了相關(guān)發(fā)展規(guī)劃、法規(guī)和政策，促進可再生的生物質(zhì)能源發(fā)展。例如，美國的玉米乙醇、巴西的甘蔗乙醇、北歐的生物質(zhì)發(fā)電、德國的生物燃氣等產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

經(jīng)過多年的努力，我國科學家也在生物質(zhì)能源的幾個研究領(lǐng)域中占據(jù)國際領(lǐng)先或者齊平的地位。在國家相關(guān)經(jīng)費尤其是中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項的支持下，中國科學院以具有顛覆性特色的木質(zhì)纖維素原料制備生物航油聯(lián)產(chǎn)化學品技術(shù)、支撐國家燃料乙醇和生物質(zhì)燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的農(nóng)業(yè)廢棄物醇烷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)為核心，突破關(guān)鍵技術(shù)并進行工業(yè)示范。針對低值生物質(zhì)資源的高值利用難題，已建立了國際首套百噸級秸稈原料水相催化制備生物航油示范系統(tǒng)，產(chǎn)品質(zhì)量達到ASTM-D-7566（A2）標準，并擬于近年建成國際首套千噸級示范系統(tǒng)、千噸級呋喃類產(chǎn)品/異山梨醇的中試與工業(yè)示范、30萬噸秸稈乙醇及配套熱電聯(lián)產(chǎn)工業(yè)示范、年千萬立方米生物燃氣綜合利用與分布式供能工業(yè)化示范工程等一批體現(xiàn)技術(shù)特色、區(qū)域特色和產(chǎn)品特色的示范工程，進一步強化保持我國以上生物質(zhì)能領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新的國際領(lǐng)先地位。

生物質(zhì)能技術(shù)主要包括生物質(zhì)發(fā)電、生物液體燃料、生物燃氣、固體成型燃料、生物基材料及化學品等，以下將針對各個具體技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分別進行分析。

生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)是最成熟、發(fā)展規(guī)模最大的現(xiàn)代生物質(zhì)能利用技術(shù)。目前，全球共有3800個生物質(zhì)發(fā)電廠，裝機容量約為6000萬千瓦，生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)在歐美發(fā)展最為完善。丹麥的農(nóng)林廢棄物直接燃燒發(fā)電技術(shù)，挪威、瑞典、芬蘭和美國的生物質(zhì)混燃發(fā)電技術(shù)均處于世界領(lǐng)先水平。日本的垃圾焚燒發(fā)電發(fā)展迅速，處理量占生活垃圾無害化清運量的70%以上。

我國的生物質(zhì)發(fā)電以直燃發(fā)電為主，技術(shù)起步較晚但發(fā)展非常迅速。截至2017年底，我國生物質(zhì)發(fā)電并網(wǎng)裝機總?cè)萘繛?476.2萬千瓦，其中農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電累計并網(wǎng)裝機700.9萬千瓦，生活垃圾焚燒發(fā)電累計并網(wǎng)裝機725.3萬千瓦，沼氣發(fā)電累計并網(wǎng)裝機50.0萬千瓦；我國生物質(zhì)發(fā)電裝機總?cè)萘績H次于美國，居世界第二位。

生物液體燃料已成為最具發(fā)展?jié)摿Φ奶娲剂?，其中生物柴油和燃料乙醇技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了規(guī)?；l(fā)展。

2017年全球生物柴油的產(chǎn)量達到3223.2萬噸，美國、巴西、印尼、阿根廷和歐盟是生物柴油生產(chǎn)的主要國家和地區(qū)，其中歐盟的生物柴油產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的37%，美國占8%，巴西占2%。我國生物柴油生產(chǎn)技術(shù)國際領(lǐng)先，國家標準也已與國際接軌，但由于推廣使用困難，導致目前國內(nèi)生物柴油產(chǎn)量呈逐年下滑態(tài)勢。

2017年全球生物燃料乙醇的產(chǎn)量達7981萬噸，美國和巴西是燃料乙醇生產(chǎn)量最大的國家，產(chǎn)量分別為4410萬噸和2 128萬噸。我國以玉米、木薯等為原料的1代和1.5代生產(chǎn)技術(shù)工藝成熟穩(wěn)定，以秸稈等農(nóng)林廢棄物為原料的2代先進生物燃料技術(shù)已具備產(chǎn)業(yè)化示范條件，目前我國生物燃料乙醇產(chǎn)量約為260萬噸/年，僅占全球總產(chǎn)量的3%，仍然有較大的發(fā)展空間。

我國利用纖維素生產(chǎn)生物航油技術(shù)取得突破，實現(xiàn)了生物質(zhì)中半纖維素和纖維素共轉(zhuǎn)化合成生物航空燃油，目前已在國際上率先進入示范應用階段。利用動植物油脂為原料，采用自主研發(fā)的加氫技術(shù)、催化劑體系和工藝技術(shù)生產(chǎn)的生物航空燃油已成功應用于商業(yè)化載客飛行示范，這使我國成為世界少數(shù)幾個擁有生物航空燃油自主研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)并成功商業(yè)化的國家。

生物燃氣技術(shù)已經(jīng)成熟，并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。歐洲是沼氣技術(shù)最成熟的地區(qū)，德國、瑞典、丹麥、荷蘭等發(fā)達國家的生物燃氣工程裝備已達到了設計標準化、產(chǎn)品系列化、組裝模塊化、生產(chǎn)工業(yè)化和操作規(guī)范化。德國是目前世界上農(nóng)村沼氣工程數(shù)量最多的國家；瑞典是沼氣提純用于車用燃氣最好的國家；丹麥是集中型沼氣工程發(fā)展最有特色的國家，其中集中型聯(lián)合發(fā)酵沼氣工程已經(jīng)非常成熟，并用于集中處理畜禽糞便、作物秸稈和工業(yè)廢棄物，大部分采用熱電肥聯(lián)產(chǎn)模式。

我國生物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)主要由氣化發(fā)電和農(nóng)村氣化供氣組成。農(nóng)村戶用沼氣利用有著較長的發(fā)展歷史，但生物燃氣工程建設起步于20世紀70年代。我國目前在生物質(zhì)氣化及沼氣制備領(lǐng)域都具有國際一流的研究團隊，如中國科學院廣州能源研究所、中國科學院成都生物研究所、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部沼氣研究所、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設計研究院和東北農(nóng)業(yè)大學等，這為相關(guān)研究提供了關(guān)鍵技術(shù)及平臺基礎。近年來，規(guī)模化生物燃氣工程得到了較快的發(fā)展，形成了熱電聯(lián)供、提純車用并網(wǎng)等模式。

歐美的固體成型燃料技術(shù)屬于領(lǐng)跑水平，其相關(guān)標準體系較為完善，形成了從原料收集、儲藏、預處理到成型燃料生產(chǎn)、配送和應用的整個產(chǎn)業(yè)鏈。目前，德國、瑞典、芬蘭、丹麥、加拿大、美國等國的固體成型燃料生產(chǎn)量均可達到2000萬噸/年以上。

我國生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)取得明顯的進展，生產(chǎn)和應用已初步形成了一定的規(guī)模。但近幾年，我國成型燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)先增后降趨勢，全國年利用規(guī)模由2010年的300萬噸增長到2014年的850萬噸，2015年后開始回落，主要是因為生物質(zhì)直燃發(fā)電的環(huán)境效益受到爭議，部分省份甚至限制了生物質(zhì)直燃、混燃發(fā)電項目。此外，我國很多中小型成型燃料生產(chǎn)車間因為環(huán)境衛(wèi)生不達標而被強制關(guān)停。

生物基材料及化學品是未來發(fā)展的一大重點，目前，世界各國都在通過多種手段積極推動和促進生物基合成材料的發(fā)展。隨著生物煉制技術(shù)和生物催化技術(shù)的不斷進步，促使高能耗、高污染的有機合成逐漸被綠色可持續(xù)的生物合成所取代，由糖、淀粉、纖維素生產(chǎn)的生物基材料及化學品的產(chǎn)能增長迅猛，主要是中間體平臺化合物、聚合物占據(jù)主導地位。我國生物基材料已經(jīng)具備一定產(chǎn)業(yè)規(guī)模，部分技術(shù)接近國際先進水平。當前，我國生物基材料行業(yè)以每年20%—30%的速度增長，逐步走向工業(yè)規(guī)模化實際應用和產(chǎn)業(yè)化階段。

預計到2020年前，生物質(zhì)混燃發(fā)電的技術(shù)成本將低于燃煤發(fā)電；生物質(zhì)直燃發(fā)電的技術(shù)成本在2025—2030年可與燃煤發(fā)電持平，生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)成熟時間約為2030年，可成為未來生物質(zhì)發(fā)電的重要途徑。生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)供熱的成本到2020年前即可與燃煤供熱全成本相當。生物質(zhì)鍋爐供熱則需到2025—2030年才能與燃煤供熱全成本相當。到2020年，養(yǎng)殖場畜禽糞便制取沼氣的成本與天然氣接近，其他生物質(zhì)原料生產(chǎn)的沼氣以及生物質(zhì)熱解氣成本均可低于天然氣，是未來天然氣的有效補充。到2022年，以非糧淀粉類和糖類為原料的生物乙醇成本可與同時期汽油成本相當，到2025—2030年，纖維素乙醇的成本與同時期汽油成本相當。

生物質(zhì)液體燃料被列為我國“十三五”重點項目；2018年底，國家能源局向各省及9家央企下發(fā)了《國家能源局綜合司關(guān)于請編制生物天然氣發(fā)展中長期規(guī)劃的通知》，生物質(zhì)燃氣被列入國家能源發(fā)展戰(zhàn)略，生物質(zhì)液體燃料和生物質(zhì)燃氣大規(guī)模替代化石能源的時代即將到來。美國計劃到2025年生物質(zhì)燃料替代中東進口原油的75%，2030年生物質(zhì)燃料替代車用燃料的30%；德國預計到2020年沼氣發(fā)電總裝機容量達到950萬千瓦；日本計劃在2020年前車用燃料中乙醇摻混比例達到50%以上；另外印度、巴西、歐盟分別制定了“陽光計劃”“酒精能源計劃”和“生物燃料戰(zhàn)略”，加大生物質(zhì)燃料的應用規(guī)模。預計到2035年，生物質(zhì)燃料將替代世界約一半以上的汽、柴油，經(jīng)濟環(huán)境效益顯著。

在市場經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)競爭激烈的今天，高值化生物質(zhì)產(chǎn)品開發(fā)是生物質(zhì)能發(fā)展趨勢之一，如高品質(zhì)生物航油、軍用特種燃油增能添加劑、軍用超低凝點柴油、己二酸、高分子單體乙二醇、低成本生物塑料和生物質(zhì)染色劑等。目前，我國生物質(zhì)現(xiàn)代高值利用技術(shù)突破已經(jīng)到了新時代，與發(fā)達國家技術(shù)同步發(fā)展，具備支撐產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的基礎。例如，大規(guī)模利用秸稈做生物航油、性能優(yōu)良的生物基材料、高附加值化學品等技術(shù)已經(jīng)領(lǐng)先于發(fā)達國家，具有經(jīng)濟競爭力，仍需進一步夯實國際領(lǐng)先地位。當前中美貿(mào)易摩擦正處于焦灼時刻，應緊緊抓住國際、國內(nèi)發(fā)展戰(zhàn)略機遇期，系統(tǒng)規(guī)劃“另一半農(nóng)業(yè)——農(nóng)業(yè)生物質(zhì)與生物質(zhì)能源”的綜合利用和發(fā)展策略，這將對我國社會經(jīng)濟的轉(zhuǎn)型發(fā)展發(fā)揮重要作用。

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)、生物技術(shù)、計算機技術(shù)、先進制造技術(shù)、高分子材料等領(lǐng)域取得的重大科學突破，“互聯(lián)網(wǎng)+”“大數(shù)據(jù)”和“人工智能”將為生物質(zhì)能發(fā)展帶來新的機遇，多學科深度融合將成為未來發(fā)展的必然趨勢，生物質(zhì)能開發(fā)利用將呈現(xiàn)多元化、智能化和網(wǎng)絡化的發(fā)展態(tài)勢。

隨著生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)生物質(zhì)資源不足以支撐龐大的生物質(zhì)資源需求，在高效循環(huán)利用傳統(tǒng)農(nóng)林生物質(zhì)的基礎上，必須發(fā)展新型生物質(zhì)（如藻類和能源植物等）以滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。

我國生物質(zhì)發(fā)電在原料預處理及高效轉(zhuǎn)化與成套裝備研制等核心技術(shù)方面仍存在瓶頸。①生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)方面。我國在鍋爐系統(tǒng)、配套輔助設備工藝等方面與歐洲國家還有較大差距，燃燒裝置沉積結(jié)渣和防腐技術(shù)需要突破；氣化發(fā)電技術(shù)存在效率低、規(guī)模小、副產(chǎn)物處置難等缺點；混燒發(fā)電技術(shù)還沒有建立完善的混燒比例檢測系統(tǒng)、高效生物質(zhì)燃料鍋爐及其喂料系統(tǒng)。②生物質(zhì)液體燃料方面。我國纖維素原料燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)尚處于中試階段；生物質(zhì)合成燃料技術(shù)仍處于起步階段；生物質(zhì)液體燃料的轉(zhuǎn)化反應機理、高效長壽命催化劑、酶轉(zhuǎn)化等方面的基礎研究薄弱，精制工藝和副產(chǎn)物回收技術(shù)開發(fā)力度不足，存在轉(zhuǎn)化率不高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。③生物質(zhì)燃氣方面。我國生物質(zhì)制氫仍停留在實驗室階段，催化合成氣技術(shù)處于中試階段；沼氣技術(shù)發(fā)展迅速，大中型沼氣工程建設速度明顯加快，但高效厭氧發(fā)酵技術(shù)、沼氣提純與儲運技術(shù)需進一步提高。④生物質(zhì)成型燃料方面。固體成型燃料的成型粘接機制和絡合成型機理尚不清楚。⑤生物基化學品及材料方面。與國際先進水平相比，我國在產(chǎn)品性能、制造成本、關(guān)鍵技術(shù)集成與產(chǎn)業(yè)化規(guī)模等方面還存在較大差距。能源植物資源品種培育的分子遺傳育種才剛起步，且對培育出來的優(yōu)良品種的利用與推廣較少。

發(fā)達國家在生物質(zhì)資源利用和產(chǎn)品制造領(lǐng)域已居于領(lǐng)先地位并且占領(lǐng)了產(chǎn)業(yè)主導權(quán)。為了維護其引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略地位和經(jīng)濟利益，發(fā)達國家普遍對生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用的核心技術(shù)進行封鎖和壟斷，我國很多關(guān)鍵技術(shù)（如生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的纖維素酶、己二酸等平臺化合物、高分子單體乙二醇、高性能低成本生物塑料單體技術(shù)和非金屬仿真催化劑等）和關(guān)鍵設備（如流動反應器、集儲設備的打結(jié)器、反應器自控系統(tǒng)等）依賴進口，導致生物質(zhì)原料規(guī)模化生產(chǎn)、集儲效率低，產(chǎn)業(yè)成本高。

我國每年約產(chǎn)生作物秸稈9億噸，畜禽糞便45億噸，林業(yè)三剩物4.5億噸，農(nóng)業(yè)加工剩余物1億噸，以及生活垃圾2億噸。這些生物質(zhì)資源大部分沒能有效資源化利用，而是被露天焚燒或者隨意丟棄，成為大氣污染、水體污染和土壤污染的源頭。如果將這些有機廢棄物轉(zhuǎn)化成生物質(zhì)能源或產(chǎn)品，每年可減少上千萬噸的化學需氧量（COD）排放量，每年減少CO₂排放量約20億噸、NO_x排放量約200萬噸、SO₂排放量約560萬噸、粉塵約3億噸。

① 指采伐剩余物、造材剩余物和加工剩余物。

（1）生物質(zhì)資源利用要走綜合化、高值化的路徑。在高值化的研究方面需要深入認識生物質(zhì)不同營養(yǎng)組織、不同生長階段的微觀結(jié)構(gòu)及其演變規(guī)律，探索生物質(zhì)結(jié)構(gòu)演變規(guī)律對解聚特性的影響。融合更多學科的知識與研究方法，多維度、多視角地對生物質(zhì)的水熱轉(zhuǎn)化過程進行研究，逐步豐富與完善生物質(zhì)水熱催化轉(zhuǎn)化理論與方法。樹立多元化利用新理念，發(fā)展生物質(zhì)資源高效轉(zhuǎn)化為燃料、化學品、材料等多種產(chǎn)品的特色技術(shù)和理論體系。

（2）生物質(zhì)綜合利用重點是發(fā)展綠色制造、促進多能互補、開展工農(nóng)一體化利用。綠色制造要以工業(yè)生物技術(shù)為核心，結(jié)合生物學、化學、工程學等技術(shù)，從生物質(zhì)等原料出發(fā)，構(gòu)建生產(chǎn)化學品、能源與材料的新工業(yè)模式。多能互補是建立適應社會可持續(xù)發(fā)展的“品級對口、多子相干、能勢匹配、多能互補、碳氫循環(huán)”的能源轉(zhuǎn)化利用新理念，構(gòu)建潔凈低碳、安全高效的國家能源供應與轉(zhuǎn)化利用新體系，實現(xiàn)多能互補、提質(zhì)增效的能源綜合高效轉(zhuǎn)化利用模式。生物質(zhì)資源工農(nóng)一體化利用是將生物燃料、肥料、飼料進行一體化設計，實現(xiàn)生物質(zhì)全組分的高效轉(zhuǎn)化與循環(huán)利用。

發(fā)展生物質(zhì)能技術(shù)，必須與美麗鄉(xiāng)村建設、精準扶貧等國家重大戰(zhàn)略相結(jié)合。要統(tǒng)籌考慮各種需求，協(xié)同考慮能源、資源、環(huán)境、生產(chǎn)模式、生活方式等，進行多元技術(shù)集成；要通過工業(yè)化的手段實現(xiàn)技術(shù)的規(guī)?；?、組織化、裝備化；采用市場化的運行模式，將資本運作、技術(shù)服務、商品交易等融入生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中。必須轉(zhuǎn)變農(nóng)村零散化、個體化的生產(chǎn)生活模式，設計、規(guī)劃與人居環(huán)境相耦合的集中養(yǎng)殖和集中種植區(qū)域，以農(nóng)村廢物循環(huán)代謝及資源化、能源化利用為控制要素，實現(xiàn)廢物的近零排放與資源最大化利用，構(gòu)建生產(chǎn)-生活-生態(tài)一體化協(xié)調(diào)發(fā)展的新的農(nóng)村發(fā)展模式，以實現(xiàn)連片發(fā)展、協(xié)同發(fā)展、規(guī)模發(fā)展。

構(gòu)建智能化、規(guī)?；嘣蟻碓吹奈锢?、化學、生物轉(zhuǎn)化一體的農(nóng)村廢棄物綜合利用系統(tǒng)，改變傳統(tǒng)單一處置模式，增進各種生物質(zhì)的互補與融合，實現(xiàn)多種廢棄物協(xié)同處置與多聯(lián)產(chǎn)。主要包括：畜禽糞便-能源作物協(xié)同處置與能源化利用系統(tǒng)、農(nóng)村垃圾-畜禽糞便-生物質(zhì)廢物協(xié)同處置與多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)品深加工系統(tǒng)等，建設“代謝共生產(chǎn)業(yè)園”，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)單一工程對各類鄉(xiāng)村廢物處置利用，實現(xiàn)各類農(nóng)村廢物全量協(xié)同資源化利用，將農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化為可燃氣、化工原料、有機肥及其他資源，提高農(nóng)村廢棄物綜合利用的有效性和經(jīng)濟性。

引進國外先進的生物質(zhì)利用技術(shù)和設備，并進行消化、吸收和再創(chuàng)新，加快研制生物質(zhì)關(guān)鍵技術(shù)和裝備，打破國際壟斷，建立擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系，建立符合中國國情的生物質(zhì)能開發(fā)利用結(jié)構(gòu)體系；加強平臺建設并完善技術(shù)創(chuàng)新體系，依托科研院所、大學和大型骨干企業(yè)，聯(lián)合國內(nèi)相關(guān)機構(gòu)，組建工程技術(shù)中心及重點實驗室。設立重大科技專項，對農(nóng)林廢物能源化工系統(tǒng)、生活固廢綜合利用系統(tǒng)、特色農(nóng)林廢物資源化系統(tǒng)、畜禽糞便能源化工系統(tǒng)、多種廢物協(xié)同處置與多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及能源植物選種育種與利用系統(tǒng)等技術(shù)方向的關(guān)鍵技術(shù)開展技術(shù)攻關(guān)。推進生物質(zhì)能人才培育納入人才規(guī)劃綱要，特別是針對能源植物、生物質(zhì)功能材料利用領(lǐng)域的科研人才。

5 我國生物質(zhì)未來發(fā)展重點

突破農(nóng)林畜牧廢棄物轉(zhuǎn)化為航空煤油、生物柴油和乙醇等生物質(zhì)液體燃料的能源化工關(guān)鍵技術(shù)，加快推進生物質(zhì)液體燃料清潔制備與高值化利用技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。加快推進新一代木質(zhì)纖維素生物航油技術(shù)研發(fā)和標準制定，打破發(fā)達國家在傳統(tǒng)航油、費托合成油、油脂生物航油技術(shù)壁壘，提升我國生物航空燃油產(chǎn)業(yè)的國際競爭力；創(chuàng)新解決新型生物質(zhì)能源的培養(yǎng)與轉(zhuǎn)換技術(shù)，掌握藻轉(zhuǎn)化制取液體燃料的反應調(diào)控機制及改性提質(zhì)原理，突破產(chǎn)油微藻核心性狀的遺傳多樣性、進化途徑與誘變育種技術(shù)，顯著提高燃料的轉(zhuǎn)化效率，使得微藻固碳制油成本顯著降低；加快燃料乙醇推廣應用，促進原料多元化供應，適度發(fā)展非糧燃料乙醇；升級改造生物柴油項目，加快推進生物柴油在交通領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應用。未來，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體燃料的技術(shù)將取得重大突破，一大批示范工程和產(chǎn)業(yè)基地將建立，生產(chǎn)規(guī)模將達到年產(chǎn)千萬噸級以上。

結(jié)合國家調(diào)整能源消費結(jié)構(gòu)、減排克霾、鄉(xiāng)村振興的需要，推進生物天然氣技術(shù)進步及商業(yè)化。突破高負荷溫度厭氧消化及“三沼”利用等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)各項技術(shù)優(yōu)化及工程示范推廣；建立高負荷厭氧消化穩(wěn)定控制系統(tǒng)，加強厭氧消化過程生物強化制劑研究，突破嚴寒地區(qū)中溫厭氧消化恒溫補償機理；開展沼氣集中供氣、熱電聯(lián)供、純化車用及入網(wǎng)成套關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，突破沼氣生物甲烷化原位脫碳及制備化工產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)沼氣能源化工利用；通過移動式沼氣提純及吸附式儲運關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，突破沼液水肥一體化施用、濃縮調(diào)質(zhì)制水溶肥及沼液氮磷礦化回收和生產(chǎn)飼料/材料關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)沼液養(yǎng)分回收利用；突破保氮保水等生物有機肥制備關(guān)鍵技術(shù)，開展催腐、除臭、保水、保氮堆肥專用菌劑研究，突破模塊化移動式堆肥裝備研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)通過沼渣生產(chǎn)功能有機肥。開展規(guī)模化生物天然氣工程和大中型沼氣工程建設，落實沼氣和生物天然氣增值稅即征即退政策，支持生物天然氣和沼氣工程開展碳交易項目。

針對生物基材料產(chǎn)品功能單一、產(chǎn)品性能和附加值低等問題，利用農(nóng)林生物質(zhì)資源，重點突破纖維素/木質(zhì)素大分子動態(tài)鍵合、活性可控聚合、天然大分子自組裝及可控光催化聚合等定向合成及功能化改性關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)制具有高機械強度、光磁、抗菌、環(huán)境響應、自修復、緩釋等性能的化學品，構(gòu)建高性能、高附加值產(chǎn)品技術(shù)體系，實現(xiàn)生物質(zhì)原料對石化原料的大規(guī)模替代；突破提取剩余物熱解制備生物炭關(guān)鍵技術(shù)，生物炭物理活化與高效利用關(guān)鍵技術(shù)及生物炭制備過程能量自給系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，加快推動生物炭功能材料利用；加快推進特色有機廢物（如板栗殼、椰殼、蝦頭、葛根等）的高值化利用。

針對我國固體成型燃料現(xiàn)狀，形成從秸稈原料收集、儲存、運輸成型、配送到高效轉(zhuǎn)化的完善產(chǎn)業(yè)鏈。通過技術(shù)研發(fā)掌握生物質(zhì)成型粘接機制和絡合成型機理，實現(xiàn)生物質(zhì)成型燃料的高品質(zhì)化和低能耗化。加強大型生物質(zhì)鍋爐低氮燃燒關(guān)鍵技術(shù)進步和設備制造，推進設備制造標準化系列化成套化。加強檢測認證體系建設，強化對工程與產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)督。

進一步完善適合我國國情的秸稈燃燒發(fā)電技術(shù)和配套設施，使秸稈燃燒發(fā)電的效率和運行時間與燃煤電廠接近；掌握生物質(zhì)燃燒裝置沉積結(jié)渣和腐蝕特性，改善生物質(zhì)直燃項目的運行品質(zhì)和可靠性。突破低結(jié)渣、低腐蝕、低污染排放的生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)、混燃發(fā)電計量檢測技術(shù)與高效潔凈的氣化發(fā)電技術(shù)，并通過技術(shù)裝備創(chuàng)新實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應用。加快推進清潔環(huán)保的垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)，積極建設垃圾填埋氣發(fā)電項目，因地制宜推進沼氣發(fā)電項目建設，綜合利用工業(yè)有機廢水和城市生活污水生產(chǎn)沼氣并發(fā)電。提高生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)的效率，積極推動生物質(zhì)分布式能源系統(tǒng)建設。

作為可再生能源的“核心”，生物質(zhì)能的開發(fā)利用不僅能改善生態(tài)環(huán)境，有力支撐美麗宜居鄉(xiāng)村建設，同時可解決我國農(nóng)村的能源短缺，推進農(nóng)村能源革命，并促進綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展，創(chuàng)造新的經(jīng)濟增長點，是實現(xiàn)能源、環(huán)境和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。在新時代，生物質(zhì)資源利用要走綜合化、高值化的路徑。緊緊圍繞城鄉(xiāng)一體化發(fā)展、鄉(xiāng)村振興與環(huán)境污染治理重大需求，通過科學技術(shù)突破，尤其是基礎科學發(fā)現(xiàn)，找到生物質(zhì)高值利用的新路徑，找到生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新方案。重點瞄準生物基材料、化學品、高品質(zhì)燃料等高值化的轉(zhuǎn)化途徑，依靠科技創(chuàng)新增加產(chǎn)業(yè)附加值，實現(xiàn)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。目前生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)正處于技術(shù)攻堅和商業(yè)化應用開拓的關(guān)鍵階段，生物質(zhì)能的發(fā)展需結(jié)合我國實際情況，面對各種挑戰(zhàn)，做好頂層設計，把握具有基礎性、前瞻性的技術(shù)發(fā)展方向，創(chuàng)新發(fā)展模式，為我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供科技支撐。

來源：中國科學院院刊