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。