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編者按：在碳中和目標(biāo)下，能源消費(fèi)加速向綠色低碳轉(zhuǎn)型，生物燃料也從潛在的選擇轉(zhuǎn)變?yōu)槊撎紤?zhàn)略的重要組成部分。睿咨得能源在其報(bào)告中稱，全球石油公司正加大對生物燃料領(lǐng)域的投資力度。據(jù)國際能源署(IEA)預(yù)測，到2028年，全球生物燃料的總需求將達(dá)到約2000億升。面對能源革命帶來的機(jī)遇，能源企業(yè)正在加大結(jié)構(gòu)調(diào)整、科技創(chuàng)新、合資合作力度，加快推進(jìn)生物燃料業(yè)務(wù)發(fā)展。

生物燃料如何在新“藍(lán)海”中掘金

顧永強(qiáng) 能源戰(zhàn)略學(xué)者

美國生物燃料產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展

在全球聚焦可持續(xù)發(fā)展與生物經(jīng)濟(jì)的浪潮中，合成生物學(xué)與生物制造正成為引領(lǐng)時(shí)代變革的關(guān)鍵力量。據(jù)麥肯錫預(yù)測，到本世紀(jì)末，合成生物將應(yīng)用在占全球1/3以上的制造業(yè)，創(chuàng)造30萬億美元的價(jià)值。這足見合成生物制造潛力之大。

美國生物燃料產(chǎn)業(yè)正在蓬勃發(fā)展。由于未來幾年市場對可再生柴油和可持續(xù)航空燃料的需求增加，睿咨得能源預(yù)測，到2035年，美國生物燃料產(chǎn)量將從2023年的85萬桶/日升至2035年的130萬桶/日，增長53%。

美國能源領(lǐng)域的生物技術(shù)正經(jīng)歷深刻變革與迅猛發(fā)展，展現(xiàn)出多元化的發(fā)展路徑。其中，微生物燃料電池技術(shù)取得顯著進(jìn)展。這一技術(shù)通過對特殊微生物進(jìn)行篩選與基因改造，使其能夠更高效地分解有機(jī)物質(zhì)并產(chǎn)生電能。一些新型微生物菌株被發(fā)現(xiàn)可在更廣泛的環(huán)境條件下工作，甚至能利用污水、農(nóng)業(yè)廢棄物等作為原料，大大拓展了燃料來源的多樣性，提高了能源轉(zhuǎn)化效率。

生物制氫技術(shù)也成為研究熱點(diǎn)。借助合成生物技術(shù)，科學(xué)家們設(shè)計(jì)出能夠進(jìn)行高效光解水制氫或發(fā)酵制氫的生物體系。通過對藻類等生物的基因編輯，增強(qiáng)其光合作用效率和氫氣產(chǎn)生能力，為大規(guī)模、低成本制氫提供了可能。

美國在生物能源領(lǐng)域的布局同樣具有深遠(yuǎn)的影響力。美國政府持續(xù)加大對生物能源研發(fā)的資金支持力度，如美國能源部投入大量資金用于生物燃料生產(chǎn)工藝優(yōu)化研究，旨在提高生物柴油、生物乙醇等傳統(tǒng)生物燃料的品質(zhì)與產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，以增強(qiáng)其市場競爭力。2024年8月，美國農(nóng)業(yè)部宣布了一項(xiàng)戰(zhàn)略投資計(jì)劃，旨在通過在26個(gè)州實(shí)施160個(gè)項(xiàng)目來加強(qiáng)其國內(nèi)生物燃料的生產(chǎn)和清潔能源的應(yīng)用。今年1月，美國能源部生物能源技術(shù)辦公室和美國環(huán)境保護(hù)署宣布提供600萬美元資金，支持關(guān)于提高生物燃料生產(chǎn)技術(shù)的性能和降低其生產(chǎn)成本的研究。

在行動(dòng)策略上，美國積極推動(dòng)生物能源與傳統(tǒng)能源系統(tǒng)融合。一方面，鼓勵(lì)企業(yè)開發(fā)適配生物燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)與能源存儲(chǔ)技術(shù)，提升生物能源的利用效率與穩(wěn)定性;另一方面，構(gòu)建生物能源產(chǎn)業(yè)集群，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研之間的深度合作與資源共享，加速生物能源技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向商業(yè)化應(yīng)用。

通過這些舉措，美國不僅致力于保障自身的能源安全與可持續(xù)發(fā)展，也在全球生物能源技術(shù)發(fā)展的浪潮中扮演著關(guān)鍵的引領(lǐng)者角色。睿咨得能源數(shù)據(jù)顯示，到2035年，美國將在全球生物燃料市場占據(jù)主導(dǎo)地位，產(chǎn)量占全球生物燃料總產(chǎn)量的40%;歐洲將成為第二大生物燃料生產(chǎn)地區(qū)。

石油公司生物燃料投資加快

生物制造產(chǎn)業(yè)的蓬勃興起，為面對能源轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)的石油公司提供了新的發(fā)展選項(xiàng)。其可持續(xù)性與多元化發(fā)展特質(zhì)，與石油公司尋求戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的訴求精準(zhǔn)對接。殼牌、道達(dá)爾能源、bp、埃克森美孚、雪佛龍和埃尼等公司均表示，已將生物燃料納入更廣泛的能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。

在全球范圍內(nèi)，不少石油公司已廣泛涉足生物制造全產(chǎn)業(yè)鏈。在生物燃料領(lǐng)域，它們憑借在化工工程與能源生產(chǎn)領(lǐng)域積累的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，成功將生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為生物柴油、生物乙醇等可再生燃料。這既顯著降低了對傳統(tǒng)化石燃料的依賴度，又巧妙契合了清潔能源市場需求不斷增長的趨勢。諸多國際石油公司在生物燃料生產(chǎn)基地建設(shè)和技術(shù)研發(fā)合作方面不惜投入重金，成效顯著。一些石油公司的生物燃料產(chǎn)量呈逐年上升態(tài)勢，在能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)中已占據(jù)一席之地。埃克森美孚計(jì)劃，2025年在加拿大斯特拉斯科納煉廠生產(chǎn)生物燃料，初期產(chǎn)能為2萬桶/日。同時(shí)，該公司還計(jì)劃啟動(dòng)另外12個(gè)生物燃料項(xiàng)目，以實(shí)現(xiàn)2030年日產(chǎn)20萬桶生物燃料的目標(biāo)。

生物化工領(lǐng)域同樣有石油公司涉足。它們或與生物技術(shù)企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，或自主研發(fā)攻堅(jiān)，生產(chǎn)出生物塑料、生物潤滑劑等高附加值化學(xué)品。相較于傳統(tǒng)石化產(chǎn)品，這些生物基化學(xué)品具有更高的環(huán)境友好性與可降解性。部分公司已順利推出生物基化學(xué)品產(chǎn)品，并在市場推廣中收獲頗豐。

中國的石油企業(yè)也穩(wěn)步推進(jìn)在生物制造領(lǐng)域的布局。在生物燃料方面，中國石油依托自身強(qiáng)大的科研實(shí)力與堅(jiān)實(shí)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，積極開展生物柴油等新型生物燃料的研發(fā)與生產(chǎn)試點(diǎn)。中國石油在部分地區(qū)的試點(diǎn)項(xiàng)目已初步實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)并應(yīng)用于當(dāng)?shù)亟煌ㄟ\(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。在生物化工領(lǐng)域，中國石化與國內(nèi)頂尖高校及科研機(jī)構(gòu)深度合作攻克關(guān)鍵技術(shù)難題，加速生物塑料等產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，通過示范生產(chǎn)線提升產(chǎn)量，同時(shí)積極開拓市場，與下游企業(yè)構(gòu)建長期穩(wěn)定的合作關(guān)系，為生物基產(chǎn)品廣泛應(yīng)用筑牢根基。

需要注意的是，無論是國外石油公司還是國內(nèi)石油企業(yè)，在生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展中都面臨諸多挑戰(zhàn)。一方面，與傳統(tǒng)油氣技術(shù)相比，生物制造技術(shù)的門檻與復(fù)雜性較高，這就要求石油公司在技術(shù)研發(fā)與人才培養(yǎng)上投入大量資金與時(shí)間。另一方面，產(chǎn)業(yè)鏈的不成熟與有限的市場規(guī)模，在一定程度上限制了投資回報(bào)預(yù)期。此外，政策法規(guī)的變化與激烈的市場競爭等不確定性因素，也迫切需要石油公司全方位提升風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對能力，這樣才能使其在生物制造這片新“藍(lán)海”中破浪前行。

我國生物燃料發(fā)展前景可期

生物制造蘊(yùn)含的巨大潛力，使其成為國際競爭的前沿陣地。近年來，我國生物制造研究取得顯著進(jìn)展，在底層工具、關(guān)鍵技術(shù)等方面取得了重要突破，一些領(lǐng)域的探索走在世界前列。中國的石油企業(yè)也積極參與其中，并借鑒美國及其他國家的經(jīng)驗(yàn)探索前行。

在能源供給上，該產(chǎn)業(yè)潛力驚人。通過合成生物技術(shù)，生物燃料能深度轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)資源，生產(chǎn)出生物柴油、生物乙醇等清潔能源產(chǎn)品，顯著減少溫室氣體排放量，推動(dòng)能源綠色轉(zhuǎn)型。例如，先進(jìn)生物煉制廠利用廢棄油脂等生產(chǎn)生物柴油，在中國部分地區(qū)與傳統(tǒng)柴油混合使用，有效降低交通領(lǐng)域碳排放量。中國石油在四川成都大邑縣成功將生物天然氣并入城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)，此舉無疑為中國在生物天然氣領(lǐng)域的發(fā)展注入了新的活力，也標(biāo)志著中國石油在新能源領(lǐng)域不斷深化的布局。中國石化積極推進(jìn)可持續(xù)航空燃料生產(chǎn)。2020年8月，我國首套10萬噸/年生物航煤生產(chǎn)裝置在中國石化鎮(zhèn)海煉化建成，2022年5月進(jìn)行首批規(guī)模化試生產(chǎn)，標(biāo)志著我國自主研發(fā)生物航煤從規(guī)模化生產(chǎn)走向規(guī)模化應(yīng)用。這些都是為了更好地將生物制造融入現(xiàn)有能源體系。

從生產(chǎn)方式創(chuàng)新而言，合成生物可將微生物改造成“生物工廠”，把簡單碳源轉(zhuǎn)化為氫氣、甲烷等能源物質(zhì)，這種生產(chǎn)方式原料廣泛且可循環(huán)利用，有望突破對化石資源的依賴。我國石油企業(yè)也在積極與科研院校合作，努力在生物制造能源生產(chǎn)技術(shù)上取得突破，為規(guī)模化生產(chǎn)創(chuàng)造條件。

不過，生物燃料的規(guī)模化推廣還需應(yīng)對公眾認(rèn)識不足、信任度低的挑戰(zhàn)。同時(shí)，企業(yè)也因設(shè)施適配性等問題不愿輕易改變能源的使用方式。美國在推廣生物能源初期也遇到過類似情況。他們通過大量的科普宣傳和示范項(xiàng)目逐步改變公眾和企業(yè)的觀念。中國的石油企業(yè)也可以借鑒此經(jīng)驗(yàn)，在能源基礎(chǔ)設(shè)施升級改造中探索生物能源與傳統(tǒng)能源的融合應(yīng)用。

生物能源技術(shù)轉(zhuǎn)化效率較低的問題也需要解決。美國、巴西等國家在生物能源技術(shù)研發(fā)投入、生物質(zhì)原料收集體系構(gòu)建以及基礎(chǔ)設(shè)施完善等方面有諸多成功經(jīng)驗(yàn)。我國可以積極借鑒其相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，加大研發(fā)投入的力度，建立生物質(zhì)原料收集預(yù)處理產(chǎn)業(yè)體系，完善生物燃料相關(guān)設(shè)施，努力突破瓶頸，推動(dòng)我國生物制造能源產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

當(dāng)生物燃料更多應(yīng)用于航運(yùn)業(yè)

航運(yùn)業(yè)減碳是大勢所趨

航運(yùn)業(yè)作為國際貿(mào)易的重要組成部分，承擔(dān)著全球大約90%的貨物運(yùn)輸。盡管其貢獻(xiàn)巨大，但航運(yùn)業(yè)所產(chǎn)生的溫室氣體排放對氣候變化的影響也越來越受到關(guān)注。生物燃料由于大多能與現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)相契合，且能有效降低燃料全生命周期的溫室氣體排放量，因此被視為航運(yùn)業(yè)實(shí)現(xiàn)脫碳的重要途徑。

當(dāng)前，全球多國航運(yùn)業(yè)相繼提出了雄心勃勃的減碳計(jì)劃。歐盟計(jì)劃將其2030年溫室氣體排放量降低至1990年的55%，即實(shí)施“Fit for 55”減排計(jì)劃，其中涉及航運(yùn)業(yè)的，包括歐盟碳排放交易體系(EU ETS)納入航運(yùn)業(yè)、歐盟海運(yùn)燃料法案(FuelEU)等。

2024年1月1日起，航運(yùn)業(yè)被納入歐盟碳排放交易體系。所有進(jìn)出歐盟港口且總噸位超過5000噸的大型客貨船舶，均被要求監(jiān)測、報(bào)告其二氧化碳排放數(shù)據(jù)。這對航運(yùn)業(yè)低碳轉(zhuǎn)型帶來深遠(yuǎn)影響，意味著航運(yùn)公司需要向歐洲主管部門繳納碳配額(EUA)(每排放一噸二氧化碳繳納一個(gè)碳配額)。如果不盡快采取有效的降碳措施，航運(yùn)公司的運(yùn)營成本將顯著上升。

歐盟海運(yùn)燃料法案(FuelEU)于2025年1月1日生效。海事界普遍認(rèn)為，從長遠(yuǎn)來看，F(xiàn)uelEU對航運(yùn)業(yè)的影響比歐盟碳排放交易體系更為深遠(yuǎn)。該法案旨在激勵(lì)船東使用全生命周期溫室氣體強(qiáng)度較低的替代燃料。該法案要求，2025年，船舶燃料溫室氣體強(qiáng)度降幅為2%(與2020年相比)，到2030年降幅達(dá)到6%，2035年降幅達(dá)到14.5%，而到2050年，則降幅將達(dá)到80%。

同時(shí)，國際海事組織(IMO)也發(fā)布了行業(yè)減排目標(biāo)，即到2050年實(shí)現(xiàn)?溫室氣體凈零排放?。其中，到2030年，全球海運(yùn)每單位運(yùn)輸活動(dòng)的平均?二氧化碳排放量與2008年相比至少降低40%，并努力爭取降低70%;到2040年實(shí)現(xiàn)溫室氣體排放總量與2008年相比減少70%，并爭取達(dá)到80%。

生物燃料受到航運(yùn)業(yè)青睞

人類對生物燃料的使用可以追溯到幾千年以前。從農(nóng)耕文明進(jìn)入工業(yè)文明后，煤炭、石油、天然氣等化石能源成為人類社會(huì)的基礎(chǔ)能源，生物燃料則成為補(bǔ)充能源。20世紀(jì)70年代的兩次石油危機(jī)，讓人們開始意識到以棕櫚油等為原材料的生物燃料替代化石能源具有重要意義。當(dāng)前，隨著全球各國碳中和目標(biāo)的確立與實(shí)施，生物燃料正在重新走到能源轉(zhuǎn)型舞臺的中央。

目前，國際航運(yùn)業(yè)主要使用的燃料是柴油等常規(guī)化石燃料。為應(yīng)對逐步攀升的碳成本以及未來潛在的更嚴(yán)格的減排要求，航運(yùn)公司正在加速布局生物柴油、生物甲醇等綠色航運(yùn)燃料，以替代傳統(tǒng)化石燃料。例如，航運(yùn)公司馬士基在其可持續(xù)發(fā)展報(bào)告中明確指出，其碳中和路徑包括應(yīng)用生物柴油、綠色甲醇、綠氨等。

盡管燃燒生物燃料本身從實(shí)際上來說還是會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，但生物質(zhì)在生長過程中，吸收了大氣中的二氧化碳，而在燃燒后則將其釋放出來循環(huán)利用，不會(huì)對環(huán)境造成額外的碳排放。無論是國際通用的碳排放核算規(guī)則，還是國際航運(yùn)以及歐盟的碳排放核算規(guī)則，生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的碳排放量都不計(jì)入碳排放總量中。也就是說，包括生物柴油、綠色甲醇等在內(nèi)的生物燃料是切切實(shí)實(shí)的“零碳燃料”。

考慮到綠氨作為船運(yùn)動(dòng)力燃料在技術(shù)上尚不成熟，因此，在可預(yù)見的未來，生物燃料或?qū)⒊蔀閲H航運(yùn)公司減排的重要選項(xiàng)。

首先，包括農(nóng)業(yè)和林業(yè)殘留物在內(nèi)的大量生物質(zhì)資源的可獲得性，為生物甲醇等生物燃料生產(chǎn)提供了可持續(xù)的原料。其次，生物質(zhì)氣化和催化轉(zhuǎn)化技術(shù)的進(jìn)步正在提高生物燃料生產(chǎn)的效率和效益。航運(yùn)業(yè)尤其對生物甲醇作為一種潛在的低碳船用燃料倍感興趣，生物甲醇符合更嚴(yán)格的排放法規(guī)。再次，支持生物質(zhì)技術(shù)開發(fā)和部署的政策和激勵(lì)措施正在進(jìn)一步加速生物質(zhì)綠色甲醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中試和示范工廠的開發(fā)對于驗(yàn)證技術(shù)和擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模至關(guān)重要。

總而言之，生物質(zhì)燃料的行業(yè)趨勢是積極的，越來越多的研究和商業(yè)化努力都為其在各個(gè)領(lǐng)域的更廣泛應(yīng)用鋪平了道路。

需要注意的是，目前全球沒有通用的生物燃料認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。相對而言，應(yīng)用最廣泛的是ISCC標(biāo)準(zhǔn)，即國際可持續(xù)發(fā)展和碳認(rèn)證。這一標(biāo)準(zhǔn)又細(xì)分為ISCC EU、ISCC plus、ISCC CORSIA等標(biāo)準(zhǔn)，分別用于不同場景。例如，獲取ISCC EU認(rèn)證可以進(jìn)入歐洲市場，獲取ISCC Plus認(rèn)證可以得到國際海事組織的認(rèn)可等。ISCC標(biāo)準(zhǔn)的總體要求是，燃料的原料來源必須為生物質(zhì)或城市垃圾等，且其全生命周期內(nèi)的碳排放必須在指定限額以下。簡而言之，船東使用的燃料必須以廢棄物或生物質(zhì)為原料，且制備過程中碳排放量小于一定基準(zhǔn)值。以綠色甲醇為例，符合ISCC標(biāo)準(zhǔn)限定的工藝路線主要有兩種：一是全生物質(zhì)合成制備綠色甲醇，二是生物質(zhì)生成二氧化碳或一氧化碳后與綠電制氫耦合成綠色甲醇。這和目前主流航運(yùn)公司的減排路徑是不謀而合的。

在成本與低碳目標(biāo)中尋找平衡

生物燃料因其可再生性和環(huán)境友好性，近年來發(fā)展迅猛。根據(jù)英國能源研究院(EI)發(fā)布的《世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒2024》，生物燃料在全球能源市場中發(fā)揮重要作用，自2022年以來，生物燃料產(chǎn)量增長了17%以上。而國際能源署則預(yù)計(jì)，到2030年，在可再生燃料增長比例的貢獻(xiàn)中，生物能源將幾乎占據(jù)全部份額。

從長期來看，2050年全球航運(yùn)業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和是確定性的目標(biāo)，而生物燃料是必然的選擇，同時(shí)生物燃料顯然也是一個(gè)巨大的市場。但從中短期來看，以綠色甲醇為代表的生物燃料的發(fā)展面臨巨大的成本壓力。如何進(jìn)一步優(yōu)化與控制生物燃料原材料采購、生產(chǎn)、運(yùn)輸、加注等全流程的成本，并獲得相關(guān)國際組織認(rèn)證，從而進(jìn)入全球航運(yùn)市場，是生物燃料投資者必須解決的難題。

廣泛的合作顯然是投資者明智的選擇。各利益相關(guān)者需要積極探索創(chuàng)新方案，尋求政策支持以降低轉(zhuǎn)型成本。正如國際航運(yùn)公會(huì)(ICS)秘書長所說：“航運(yùn)業(yè)需要與政府加強(qiáng)合作，以確保綠色燃料的生產(chǎn)和供應(yīng)，這對于行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。”他還表示，綠色燃料的短缺及高成本是一個(gè)全球性的難題，并非航運(yùn)行業(yè)所獨(dú)有。

總之，在全球應(yīng)對氣候挑戰(zhàn)的共識下，航運(yùn)業(yè)必須堅(jiān)定走向綠色未來。如何在高昂的綠色燃料成本與環(huán)境目標(biāo)之間尋求平衡，將是未來應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的事項(xiàng)。(記者馬睿)