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| 生物燃料如何在新“蓝海”中掘金 |
| 来源：中国石油新闻中心 作者：马睿 时间：2025/1/15 |
编者按：在碳中和目标下，能源消费加速向绿色低碳转型，生物燃料也从潜在的选择转变为脱碳战略的重要组成部分。睿咨得能源在其报告中称，全球石油公司正加大对生物燃料领域的投资力度。据国际能源署(IEA)预测，到2028年，全球生物燃料的总需求将达到约2000亿升。面对能源革命带来的机遇，能源企业正在加大结构调整、科技创新、合资合作力度，加快推进生物燃料业务发展。
生物燃料如何在新“蓝海”中掘金
顾永强 能源战略学者
美国生物燃料产业蓬勃发展
在全球聚焦可持续发展与生物经济的浪潮中，合成生物学与生物制造正成为引领时代变革的关键力量。据麦肯锡预测，到本世纪末，合成生物将应用在占全球1/3以上的制造业，创造30万亿美元的价值。这足见合成生物制造潜力之大。
美国生物燃料产业正在蓬勃发展。由于未来几年市场对可再生柴油和可持续航空燃料的需求增加，睿咨得能源预测，到2035年，美国生物燃料产量将从2023年的85万桶/日升至2035年的130万桶/日，增长53%。
美国能源领域的生物技术正经历深刻变革与迅猛发展，展现出多元化的发展路径。其中，微生物燃料电池技术取得显著进展。这一技术通过对特殊微生物进行筛选与基因改造，使其能够更高效地分解有机物质并产生电能。一些新型微生物菌株被发现可在更广泛的环境条件下工作，甚至能利用污水、农业废弃物等作为原料，大大拓展了燃料来源的多样性，提高了能源转化效率。
生物制氢技术也成为研究热点。借助合成生物技术，科学家们设计出能够进行高效光解水制氢或发酵制氢的生物体系。通过对藻类等生物的基因编辑，增强其光合作用效率和氢气产生能力，为大规模、低成本制氢提供了可能。
美国在生物能源领域的布局同样具有深远的影响力。美国政府持续加大对生物能源研发的资金支持力度，如美国能源部投入大量资金用于生物燃料生产工艺优化研究，旨在提高生物柴油、生物乙醇等传统生物燃料的品质与产量，降低生产成本，以增强其市场竞争力。2024年8月，美国农业部宣布了一项战略投资计划，旨在通过在26个州实施160个项目来加强其国内生物燃料的生产和清洁能源的应用。今年1月，美国能源部生物能源技术办公室和美国环境保护署宣布提供600万美元资金，支持关于提高生物燃料生产技术的性能和降低其生产成本的研究。
在行动策略上，美国积极推动生物能源与传统能源系统融合。一方面，鼓励企业开发适配生物燃料的发动机技术与能源存储技术，提升生物能源的利用效率与稳定性;另一方面，构建生物能源产业集群，促进产学研之间的深度合作与资源共享，加速生物能源技术从实验室走向商业化应用。
通过这些举措，美国不仅致力于保障自身的能源安全与可持续发展，也在全球生物能源技术发展的浪潮中扮演着关键的引领者角色。睿咨得能源数据显示，到2035年，美国将在全球生物燃料市场占据主导地位，产量占全球生物燃料总产量的40%;欧洲将成为第二大生物燃料生产地区。
石油公司生物燃料投资加快
生物制造产业的蓬勃兴起，为面对能源转型挑战的石油公司提供了新的发展选项。其可持续性与多元化发展特质，与石油公司寻求战略转型的诉求精准对接。壳牌、道达尔能源、bp、埃克森美孚、雪佛龙和埃尼等公司均表示，已将生物燃料纳入更广泛的能源转型战略。
在全球范围内，不少石油公司已广泛涉足生物制造全产业链。在生物燃料领域，它们凭借在化工工程与能源生产领域积累的技术经验，成功将生物质原料转化为生物柴油、生物乙醇等可再生燃料。这既显著降低了对传统化石燃料的依赖度，又巧妙契合了清洁能源市场需求不断增长的趋势。诸多国际石油公司在生物燃料生产基地建设和技术研发合作方面不惜投入重金，成效显著。一些石油公司的生物燃料产量呈逐年上升态势，在能源供应结构中已占据一席之地。埃克森美孚计划，2025年在加拿大斯特拉斯科纳炼厂生产生物燃料，初期产能为2万桶/日。同时，该公司还计划启动另外12个生物燃料项目，以实现2030年日产20万桶生物燃料的目标。
生物化工领域同样有石油公司涉足。它们或与生物技术企业强强联手，或自主研发攻坚，生产出生物塑料、生物润滑剂等高附加值化学品。相较于传统石化产品，这些生物基化学品具有更高的环境友好性与可降解性。部分公司已顺利推出生物基化学品产品，并在市场推广中收获颇丰。
中国的石油企业也稳步推进在生物制造领域的布局。在生物燃料方面，中国石油依托自身强大的科研实力与坚实的产业基础，积极开展生物柴油等新型生物燃料的研发与生产试点。中国石油在部分地区的试点项目已初步实现规模化生产，产品质量达标并应用于当地交通运输等领域。在生物化工领域，中国石化与国内顶尖高校及科研机构深度合作攻克关键技术难题，加速生物塑料等产品的产业化进程，通过示范生产线提升产量，同时积极开拓市场，与下游企业构建长期稳定的合作关系，为生物基产品广泛应用筑牢根基。
需要注意的是，无论是国外石油公司还是国内石油企业，在生物制造产业发展中都面临诸多挑战。一方面，与传统油气技术相比，生物制造技术的门槛与复杂性较高，这就要求石油公司在技术研发与人才培养上投入大量资金与时间。另一方面，产业链的不成熟与有限的市场规模，在一定程度上限制了投资回报预期。此外，政策法规的变化与激烈的市场竞争等不确定性因素，也迫切需要石油公司全方位提升风险应对能力，这样才能使其在生物制造这片新“蓝海”中破浪前行。
我国生物燃料发展前景可期
生物制造蕴含的巨大潜力，使其成为国际竞争的前沿阵地。近年来，我国生物制造研究取得显著进展，在底层工具、关键技术等方面取得了重要突破，一些领域的探索走在世界前列。中国的石油企业也积极参与其中，并借鉴美国及其他国家的经验探索前行。
在能源供给上，该产业潜力惊人。通过合成生物技术，生物燃料能深度转化为生物质资源，生产出生物柴油、生物乙醇等清洁能源产品，显著减少温室气体排放量，推动能源绿色转型。例如，先进生物炼制厂利用废弃油脂等生产生物柴油，在中国部分地区与传统柴油混合使用，有效降低交通领域碳排放量。中国石油在四川成都大邑县成功将生物天然气并入城镇燃气管网，此举无疑为中国在生物天然气领域的发展注入了新的活力，也标志着中国石油在新能源领域不断深化的布局。中国石化积极推进可持续航空燃料生产。2020年8月，我国首套10万吨/年生物航煤生产装置在中国石化镇海炼化建成，2022年5月进行首批规模化试生产，标志着我国自主研发生物航煤从规模化生产走向规模化应用。这些都是为了更好地将生物制造融入现有能源体系。
从生产方式创新而言，合成生物可将微生物改造成“生物工厂”，把简单碳源转化为氢气、甲烷等能源物质，这种生产方式原料广泛且可循环利用，有望突破对化石资源的依赖。我国石油企业也在积极与科研院校合作，努力在生物制造能源生产技术上取得突破，为规模化生产创造条件。
不过，生物燃料的规模化推广还需应对公众认识不足、信任度低的挑战。同时，企业也因设施适配性等问题不愿轻易改变能源的使用方式。美国在推广生物能源初期也遇到过类似情况。他们通过大量的科普宣传和示范项目逐步改变公众和企业的观念。中国的石油企业也可以借鉴此经验，在能源基础设施升级改造中探索生物能源与传统能源的融合应用。
生物能源技术转化效率较低的问题也需要解决。美国、巴西等国家在生物能源技术研发投入、生物质原料收集体系构建以及基础设施完善等方面有诸多成功经验。我国可以积极借鉴其相关经验，加大研发投入的力度，建立生物质原料收集预处理产业体系，完善生物燃料相关设施，努力突破瓶颈，推动我国生物制造能源产业进一步发展。
当生物燃料更多应用于航运业
航运业减碳是大势所趋
航运业作为国际贸易的重要组成部分，承担着全球大约90%的货物运输。尽管其贡献巨大，但航运业所产生的温室气体排放对气候变化的影响也越来越受到关注。生物燃料由于大多能与现有发动机技术相契合，且能有效降低燃料全生命周期的温室气体排放量，因此被视为航运业实现脱碳的重要途径。
当前，全球多国航运业相继提出了雄心勃勃的减碳计划。欧盟计划将其2030年温室气体排放量降低至1990年的55%，即实施“Fit for 55”减排计划，其中涉及航运业的，包括欧盟碳排放交易体系(EU ETS)纳入航运业、欧盟海运燃料法案(FuelEU)等。
2024年1月1日起，航运业被纳入欧盟碳排放交易体系。所有进出欧盟港口且总吨位超过5000吨的大型客货船舶，均被要求监测、报告其二氧化碳排放数据。这对航运业低碳转型带来深远影响，意味着航运公司需要向欧洲主管部门缴纳碳配额(EUA)(每排放一吨二氧化碳缴纳一个碳配额)。如果不尽快采取有效的降碳措施，航运公司的运营成本将显著上升。
欧盟海运燃料法案(FuelEU)于2025年1月1日生效。海事界普遍认为，从长远来看，FuelEU对航运业的影响比欧盟碳排放交易体系更为深远。该法案旨在激励船东使用全生命周期温室气体强度较低的替代燃料。该法案要求，2025年，船舶燃料温室气体强度降幅为2%(与2020年相比)，到2030年降幅达到6%，2035年降幅达到14.5%，而到2050年，则降幅将达到80%。
同时，国际海事组织(IMO)也发布了行业减排目标，即到2050年实现?温室气体净零排放?。其中，到2030年，全球海运每单位运输活动的平均?二氧化碳排放量与2008年相比至少降低40%，并努力争取降低70%;到2040年实现温室气体排放总量与2008年相比减少70%，并争取达到80%。
生物燃料受到航运业青睐
人类对生物燃料的使用可以追溯到几千年以前。从农耕文明进入工业文明后，煤炭、石油、天然气等化石能源成为人类社会的基础能源，生物燃料则成为补充能源。20世纪70年代的两次石油危机，让人们开始意识到以棕榈油等为原材料的生物燃料替代化石能源具有重要意义。当前，随着全球各国碳中和目标的确立与实施，生物燃料正在重新走到能源转型舞台的中央。
目前，国际航运业主要使用的燃料是柴油等常规化石燃料。为应对逐步攀升的碳成本以及未来潜在的更严格的减排要求，航运公司正在加速布局生物柴油、生物甲醇等绿色航运燃料，以替代传统化石燃料。例如，航运公司马士基在其可持续发展报告中明确指出，其碳中和路径包括应用生物柴油、绿色甲醇、绿氨等。
尽管燃烧生物燃料本身从实际上来说还是会产生二氧化碳，但生物质在生长过程中，吸收了大气中的二氧化碳，而在燃烧后则将其释放出来循环利用，不会对环境造成额外的碳排放。无论是国际通用的碳排放核算规则，还是国际航运以及欧盟的碳排放核算规则，生物质燃烧产生的碳排放量都不计入碳排放总量中。也就是说，包括生物柴油、绿色甲醇等在内的生物燃料是切切实实的“零碳燃料”。
考虑到绿氨作为船运动力燃料在技术上尚不成熟，因此，在可预见的未来，生物燃料或将成为国际航运公司减排的重要选项。
首先，包括农业和林业残留物在内的大量生物质资源的可获得性，为生物甲醇等生物燃料生产提供了可持续的原料。其次，生物质气化和催化转化技术的进步正在提高生物燃料生产的效率和效益。航运业尤其对生物甲醇作为一种潜在的低碳船用燃料倍感兴趣，生物甲醇符合更严格的排放法规。再次，支持生物质技术开发和部署的政策和激励措施正在进一步加速生物质绿色甲醇产业的发展。中试和示范工厂的开发对于验证技术和扩大生产规模至关重要。
总而言之，生物质燃料的行业趋势是积极的，越来越多的研究和商业化努力都为其在各个领域的更广泛应用铺平了道路。
需要注意的是，目前全球没有通用的生物燃料认证标准。相对而言，应用最广泛的是ISCC标准，即国际可持续发展和碳认证。这一标准又细分为ISCC EU、ISCC plus、ISCC CORSIA等标准，分别用于不同场景。例如，获取ISCC EU认证可以进入欧洲市场，获取ISCC Plus认证可以得到国际海事组织的认可等。ISCC标准的总体要求是，燃料的原料来源必须为生物质或城市垃圾等，且其全生命周期内的碳排放必须在指定限额以下。简而言之，船东使用的燃料必须以废弃物或生物质为原料，且制备过程中碳排放量小于一定基准值。以绿色甲醇为例，符合ISCC标准限定的工艺路线主要有两种：一是全生物质合成制备绿色甲醇，二是生物质生成二氧化碳或一氧化碳后与绿电制氢耦合成绿色甲醇。这和目前主流航运公司的减排路径是不谋而合的。
在成本与低碳目标中寻找平衡
生物燃料因其可再生性和环境友好性，近年来发展迅猛。根据英国能源研究院(EI)发布的《世界能源统计年鉴2024》，生物燃料在全球能源市场中发挥重要作用，自2022年以来，生物燃料产量增长了17%以上。而国际能源署则预计，到2030年，在可再生燃料增长比例的贡献中，生物能源将几乎占据全部份额。
从长期来看，2050年全球航运业实现碳中和是确定性的目标，而生物燃料是必然的选择，同时生物燃料显然也是一个巨大的市场。但从中短期来看，以绿色甲醇为代表的生物燃料的发展面临巨大的成本压力。如何进一步优化与控制生物燃料原材料采购、生产、运输、加注等全流程的成本，并获得相关国际组织认证，从而进入全球航运市场，是生物燃料投资者必须解决的难题。
广泛的合作显然是投资者明智的选择。各利益相关者需要积极探索创新方案，寻求政策支持以降低转型成本。正如国际航运公会(ICS)秘书长所说：“航运业需要与政府加强合作，以确保绿色燃料的生产和供应，这对于行业的可持续发展至关重要。”他还表示，绿色燃料的短缺及高成本是一个全球性的难题，并非航运行业所独有。
总之，在全球应对气候挑战的共识下，航运业必须坚定走向绿色未来。如何在高昂的绿色燃料成本与环境目标之间寻求平衡，将是未来应重点关注的事项。(记者 马睿)
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美国
在美国，生物燃料可替代汽油、柴油等传统燃料，在控制公路运输车辆、航空飞机等交通工具的碳排放量方面发挥重要作用，作为能源转型的重要手段，受到当地政府及企业的高度重视。
近年来，美国生物燃料产业蓬勃发展，产量呈现逐年递增趋势。美国能源信息署(EIA)报告显示，2023年美国生物燃料产能增长了7%，至2024年年初达到每年240亿加仑，其中大部分是乙醇燃料，增长部分主要来源于可再生柴油及其他生物燃料。鉴于持续的税收激励、工厂扩建和新建计划，美国生物燃料的生产能力将继续提升。美国国家可再生能源实验室预测，到2030年，美国可再生柴油和可持续航空燃料(SAF)的产能将达到96亿加仑/年。
美国对低碳燃料的需求也在持续增长。EIA数据显示，生物柴油与可再生柴油目前占美国燃料需求的9%，主要用于运输、供暖和航运领域。
欧洲
近年来，高度依赖进口天然气的欧洲一直在寻求替代能源供应方案，具有相对低碳特性的生物燃料市场热度随之不断增加。壳牌、bp、道达尔能源等欧洲能源企业均已将生物燃料视作重要战略方向，欧洲以生物甲烷为主的生物燃料产能也在加速增长。数据显示，2023年欧洲生物甲烷产量达到49亿立方米，2024年第一季度，欧洲生物甲烷产能达到64亿立方米。从终端消费情况来看，2023年欧洲生物甲烷消费主要集中在交通、建筑、发电以及工业等高耗能领域。其中，交通领域生物甲烷消费占比达到23%，同时约有15%用于发电领域。
不过，在业内人士看来，尽管生物甲烷等生物燃料的产能持续扩大，但其增速仍不足以满足欧洲的天然气需求。在欧洲各国对生物燃料加大支持的背景下，欧洲沼气协会认为，预计未来6年，欧洲生物甲烷产业每年将迎来250亿欧元投资，到2030年，年产值将达到120亿欧元以上。
巴西
作为世界上最大的甘蔗和大豆生产国、第二大乙醇生产国和世界领先的生物柴油生产国，巴西在全球生物燃料市场占有举足轻重的地位。
生物燃料是巴西去碳化和生物经济战略的核心，其生物燃料政策旨在促进生物燃料使用，并创建碳市场，发行碳信用额，以抵消化石燃料的温室气体排放量，降低巴西交通部门的碳排放强度。
巴西国家石油天然气和生物燃料局(ANP)的最新统计数据显示，2023年，巴西乙醇和生物柴油产量已达到430亿升，生物燃料占运输燃料的比例为25%，生物乙醇占汽油和乙醇总能耗的49%。这一比例明显高于其他国家。2024年10月，巴西总统签署了《未来燃料法》，旨在推动巴西生物能源行业发展。该法案提出，将乙醇与汽油的混合比例从22%提高到27%，目标是到2030年达到35%;生物柴油的混合比例到2030年达到20%。(记者 马睿) |
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