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生物质产业与技术发展现状分析
发布时间:2024-12-12 16:04:45
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科技
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漫科学
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科创扬帆,科普同行
科普图文简介:
生物质产业作为利用可再生有机物生产制造经济产品的新兴产业,其核心领域在于通过工业加工将农作物、树木等植物及其残体、畜禽粪便、有机废弃物等资源转化为能源、化学品和材料的制造业。

生物质产业市场需求与政策环境

生物质产业作为利用可再生有机物生产制造经济产品的新兴产业,其核心领域在于通过工业加工将农作物、树木等植物及其残体、畜禽粪便、有机废弃物等资源转化为能源、化学品和材料的制造业。

生物质能源特指植物通过光合作用储存的化学能及其可转化的能源,近年来在中国的能源结构中占比逐渐上升,生物质发电和生物燃料则先后成为现代工业利用生物质能源的主流方向,当下最核心的生物燃料产业指的是从生物质中提取液态或气态燃料的制造业,该行业从2000年蓬勃发展至今,不断呈现出强劲的增长势头。

中国每年生产约2亿吨生物燃料,这些燃料主要来源于农业和林业废弃物、畜禽粪便以及城市固体废物。生物质能在中国总能源消费中的占比预计在2030年将达到2.4%至2.8%。此外,生物质热能的利用,尤其在农村地区,一直以来都是重要的供暖和烹饪能源。生物质化学品市场也在不断扩大,尤其是生物塑料和生物基化工原料。

面向碳足迹优化和循环利用的需求,企业则往往需要迈出全球化的步伐,针对生物质化学品与材料等碳资源相关工业品的生产制造与销售提出国际化战略目标。

值得注意的是,生物质产业作为人类实现碳中和目标的关键新兴产业,其市场规模不仅取决于资源能源结构的优化需求,在很大程度上也依赖于政府出于国家乃至全球未来发展规划的政策引导和支持。

尽管中国的生物质转化技术取得了显著进步,但技术的成熟度和成本效益仍然是制约产业发展的关键因素。评估不同转化技术的技术成熟度、经济可行性以及环境效益,对于指导产业投资和政策制定具有重要意义。

此外,生物质产业的成本降低和市场扩张也需要政策和技术的双轮驱动。在全球碳中和的背景下,国际合作和技术交流对于中国生物质产业的发展至关重要。

综上所述,生物质产业的市场动态与政策环境是影响其发展的关键因素。市场正在不断扩大,技术正在不断进步,而政府的政策支持则提供了必要的引导和保障。未来,生物质产业的发展将依赖于市场需求的准确把握、技术创新的持续推进、政策环境的持续优化以及国际合作的深入开展。随着这些因素共同作用,有望促进中国生物质产业在实现碳中和目标道路上发挥更加重要的作用。

生物质产业与主产业的关联性分析

生物质产业主要依据资源结构由生物质替代化石为导向而形成,其产业链和产品体系与传统划分的三大主产业相互交叉,因此梳理生物质产业与主产业的相互关联性,有助于合理规划打造生物质产业生态和明确重点产业方向。

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中国推进生物质资源利用相关主要政策的时间轴

生物质产业以利用生物质资源为核心与化石资源工业体系并行的目标,决定了其与第二产业关系紧密。第二产业的制造业体系中利用生物质资源的食品加工业等制造业集群本身就属于传统生物质产业集群,随着可持续发展、“双碳”行动等战略以及绿色低碳经济、绿色循环经济、生物经济等规划驱动生物质与化石并行的制造业资源结构改革,以聚多糖、蛋白质、油脂、多酚等碳水化合物为化学成分主体的生物质资源契合能源、化学品和有机高分子材料等产业的资源需求,第二产业中能源、材料、化学品、生物医药等制造业集群成为生物质产业发展与技术创新的主要赛道,其迅速发展带动了第一产业经济效益的提升和第三产业绿色环保理念的升级。

生物质制造产业已融入第二产业体系形成与化石资源制造业体系并行态势,其生物质资源供给侧主要由第一产业的种植业、林业、畜牧业、水产养殖等构成,经梳理分析可认为生物质资源生产产业归属于第一产业体系。

第一产业为生物质制造业体系提供了丰富的物质基础,但也由于气候、地质环境的差异性与生物物种的多样性导致所生产的生物质资源品质的差异性与多样性,成为限制生物质制造产业的生产稳定性和产品一致性的主要问题,亟需建立生物质资源生产及原料供给的标准化体系,优先遴选在物质组成、采收模式、可持续供给等方面具有竞争力且与粮食生产在土地、水资源方面不形成竞争的生物质资源类型,提出了高质量稳定供给生物制造产业所需物质并兼顾生物安全性的生物质生产种质创制技术需求,同步考虑生物质生产过程的碳汇效益增强整体生物质产业体系的竞争力。

同时,随着第二产业体系的能源、材料、化学品等制造业集群中生物质产业供给比重的提高与生物质产品的丰富,并且在世界各国政府的政策支持和法规要求下,以现代服务业及商业为主体的第三产业中交通、运输、物流、餐饮、住宿等行业均引入可再生的生物质能源和生物质材料等产品并持续加大占比。

生物质产业的资源利用分析

生物质资源的生产是生物质产业的源头,为生物质产业提供物质基础,从有效物质供给、资源生产特征、资源时空分布、人类活动等维度,分为林草资源、作物资源、畜牧资源、水生资源以及工业与生活废弃物等五大类。

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生物质产业资源来源的主题框架。林草资源主要包括木、竹、草等三大类;作物资源主要包括作物副产品和残余物、能源作物、经济作物等;畜牧资源主要包括动物、动物排泄物及皮、毛、乳等产品等;水生资源包括藻类、鱼类蛋白、虾蟹壳、贝类壳等类型;城市与工业废弃物主要包括城市生活废弃物和工业废弃物

全球范围内依据自然气候条件形成生物质资源供给量及类型的差异性,热带和亚热带地区温暖湿润气候条件为生物质资源大量生产提供了理想环境,生物质生产潜力突出;温带地区虽气候较冷,但发达的农林等第一产业能提供更为稳定的生物质资源;寒带地区自然条件限制了生物质大规模生产,但科技进步和得到的资源也能充分发展当地生物质资源并通过吸碳固碳方式贡献“碳中和”目标 。

林草资源分布广泛,主要提供木、竹、草等生物质类型,是纤维素等生物质主要利用组分的核心供给者。作物资源是有组织的生物质生产,底端支撑整个人类食物链体系。畜牧资源主要包含动物肉、骨、皮、毛、乳以及养殖生产的产品和生理行为产生的排泄物等类型。水生资源包括贝类、鱼类、虾蟹类等水生动物与藻类等水生植物,具有生长速度快和生物量生产率高的特点,在全球碳循环中起着重要作用。工业与生活废弃物主要来源于人类活动积聚的城市等地区,首先应当考虑这类生物质资源的升级回收与循环利用问题,就地按需转化为生物燃料或生物肥料用于城市绿化和农业生产,挖掘如食用油脂类生物航煤等高值利用路径。

生物质产业技术与“双碳”行动契合度分析

生物质产业凭借生物质资源的生长期与其“转化-利用-废弃处理”周期相当可形成循环利用优势,成为可持续发展战略的重要组成部分,形成与基于化石资源的现今产业体系相融并进的发展趋势。相对于化石资源开发利用在短期内将可封存千万年的碳转化成无机碳急剧释放并且其自身体系难以短期内固定形成闭环的问题,生物质产业链的资源生产产业具有将无机碳通过光合作用形成有机碳的碳吸收碳固定能力,与“双碳”行动高度契合,进一步推进了现代制造业集群加强生物质资源替代化石资源驱动的产业技术变革发展,尤其是工业和生活最重要的能源、化学品和材料行业领域形成了“化石基+生物基”的“双基”产业转型。

生物质产业凭借生物质资源碳汇能力通过碳交易市场转化为与化石资源产业竞争的经济价值,生物质利用与再生的短周期可循环的碳足迹优势成为许多国家应对全球气候变化“双碳”行动提出苛刻碳税的资源选择,不仅从经济层面进一步增强生物质能源、化学品与材料等产品与化石基产品的竞争力,还从碳来源属性专门生物基产品认证壁垒。由此,形成了针对碳的资源属性和循环足迹的“生物基量认证+产品全生命周期碳定量核算”的综合评估生物质产业技术契合碳中和目标的评价体系。

通过科学的资源利用全周期碳核算方法学创新,强化生物质产业对构建多产业集群之间协同发展的绿色低碳循环经济体系的推进作用。

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