倪维斗院士:通过技术创新,大力发展超级能源生物质燃料

2023年4月17日,由中国产业发展促进会生物质能产业分会、中国农业大学、国际能源署生物质能中国组、中国能源研究会绿色低碳技术专委会联合主办的第四届全球生物质能创新发展高峰论坛在北京举行。来自政府机构、国际组织、科研院所、行业组织、领军企业、金融机构和行业知名专家等118位行业大咖齐聚一堂,共谋生物质能产业发展。
中国工程院院士、清华大学原副校长倪维斗出席会议,并发表了《双碳背景下构建基于生物质的新生态能源系统》的主题演讲。

倪维斗指出,自然界中原有的碳平衡是在生物和大气之间的循环、大气和海洋之间的交换以及含碳盐的形成和分解过程中,参与反应的碳与生成产物中的碳保持相等的状态。这种平衡状态可以通过自然的碳循环过程进行调节,使得地球上的碳元素保持在相对稳定的水平。

然而,由于人类活动导致的温室气体排放,碳平衡受到了破坏。倪维斗院士认为,生物质作为生态系统的重要组成部分,建立基于生物质新型生态能源系统是实现双碳目标的核心。生物质燃烧过程当中虽然排放二氧化碳,但是在生长过程当中吸收了大量二氧化碳,因此属于绿色能源。

在本次论坛上,倪维斗院士提出了一系列关于建立基于生物质新型生态能源系统的建议,其中一条是“要通过技术创新,大力发展超级能源生物质燃料”,超级芦竹就是近年来关于超级能源生物质燃料的一项重大突破。

倪维斗介绍,水稻秸秆每亩年产只有1吨左右干生物质燃料,而超级芦竹可以达到10吨干生物质燃料,其热值是4000—4500大卡/公斤,比褐煤还要好,接近动力煤5000大卡/公斤,且环保无污染,有很好的价格竞争力。

“我们国家现在有边际土地25亿亩,还有10亿亩盐碱地,荒地也很多。就按每亩5吨干的生物质能源计算,如果有6亿亩边际土地种植,就可以把所有燃煤厂的燃煤顶替掉,有2亿亩种植,就可以顶替现在全国3000亿方天然气用量。”倪维斗院士说,超级芦竹一年的生长期还是优质碳汇,冬天把它割掉就成为优质生物质燃料,国家林草局宣称中国33亿亩森林每年新增加的碳汇有8亿吨,“但是,如果种植1亿亩超级芦竹,碳汇就超过10亿吨。”

据了解,超级芦竹是武汉兰多生物科技公司(以下简称“兰多生物”)培育出来的一种高效率、高生物量能源植物。十年来,兰多生物收集了近700份国内外野生芦竹种质资源,利用系统选育、物理化学诱变等手段,培育出多种“超级芦竹”新品种,其年生长量是热带森林的5倍,玉米的7倍以上,水稻秸秆的10倍左右。

“超级芦竹”还具有土壤及水体修复效率高、吸附重金属能力强、变异率低、田间管理少、病虫害少、气候及土壤适应性强等优势。超级芦竹一次种植可连续收割15—20 年,可以在盐碱地、滩涂地、废弃矿区、湿地等边际土地生长,降雨量>500毫米的区域可自然生长。

倪维斗院士表示,2016年,兰多生物在湖北石首长江滩涂芦竹基地开始试种超级芦竹,面积3000亩,成熟期产量达7.3吨/亩;2019年,在辽宁锦州、山东东营高寒盐碱地试种,面积近700亩,成活率达95%,成熟期产量达5.6吨/亩。截至2022年,超级芦竹在湖北、湖南、河北、山东、甘肃、新疆、东北、海南等地种植,涉及13个省份24个地区,其中盐碱地涉及7个地区。

“超级芦竹使煤电彻底的低碳转型成为可能。”倪维斗院士说,除了直接燃烧替代煤以外,超级芦竹还可以做很多事情。如果热化学转化,它能生产甲烷、一氧化碳、氢气、生物炭,还可以用来大量制造甲醇、乙醇、液氨、汽柴油、航空煤油等为交通工具提供动力,解决未来整个绿色液体燃料短缺的问题。

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