【摘要】生物經(jīng)濟(jì)已根植于當(dāng)前能源、運(yùn)輸和工業(yè)的深遠(yuǎn)轉(zhuǎn)型之中，國(guó)家《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》把生物農(nóng)業(yè)和生物質(zhì)替代應(yīng)用列為優(yōu)先重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。推動(dòng)2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，促進(jìn)生物經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，要樹立“大食物觀”，依靠自主技術(shù)創(chuàng)新，重點(diǎn)構(gòu)建生物食源與生物能源“雙源”產(chǎn)業(yè)體系。利用我國(guó)7.2億畝可開發(fā)邊際土地，調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，可生產(chǎn)滿足2.4億頭肉奶牛需求的粗飼料和2億噸乙醇，創(chuàng)造2800萬(wàn)個(gè)工作機(jī)會(huì)，從而幫助解決“就業(yè)”“飯碗”“能源”問(wèn)題。
【關(guān)鍵詞】生物經(jīng)濟(jì) 生物食源產(chǎn)業(yè) 生物能源產(chǎn)業(yè) 邊際土地 甜高粱
【中圖分類號(hào)】 F323/Q819 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2022.14.002
【作者簡(jiǎn)介】李十中，清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院教授，北京市生物燃料工程技術(shù)研究中心主任，香港科技大學(xué)兼職教授，聯(lián)合國(guó)發(fā)展計(jì)劃署UNDP中國(guó)氫能項(xiàng)目顧問(wèn)。研究方向?yàn)橄冗M(jìn)生物能源與材料，在固體生物反應(yīng)工程領(lǐng)域獨(dú)有建樹。主要著作有《中國(guó)可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略研究叢書：生物質(zhì)能卷》（編著）、《Cellulose Nanofibers Preparation Combined with Bioethanol Production from Fermented Sweet Sorghum Bagasse》（論文）等。
生物經(jīng)濟(jì)是由生命科學(xué)和生物技術(shù)的科研與創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，建立在工程、計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)技術(shù)進(jìn)步基礎(chǔ)上的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，包括將可再生生物資源生產(chǎn)和加工為食品、飼料、生物基產(chǎn)品和生物能源等商品。[1]生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，[2]被認(rèn)為與前三次工業(yè)革命中發(fā)明蒸汽機(jī)、科技和規(guī)模化生產(chǎn)、數(shù)字技術(shù)興起一樣，是第四次工業(yè)革命的關(guān)鍵[3]。生物經(jīng)濟(jì)已根植于當(dāng)前能源、運(yùn)輸和工業(yè)的深遠(yuǎn)轉(zhuǎn)型之中，[4]《巴黎協(xié)定》（The Paris Agreement）締約以來(lái)，生物經(jīng)濟(jì)從起步時(shí)的生物醫(yī)藥[5]到現(xiàn)在更聚焦于可持續(xù)利用生物資源生產(chǎn)能源和生物基產(chǎn)品的全球工業(yè)轉(zhuǎn)型，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、能源安全和環(huán)境改善，[6]推動(dòng)2030年全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)和《巴黎協(xié)定》氣候目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[7]。美國(guó)已把發(fā)展生物經(jīng)濟(jì)上升到與中國(guó)競(jìng)爭(zhēng)，[8]保持國(guó)家全球領(lǐng)導(dǎo)地位的高度，[9]生物經(jīng)濟(jì)對(duì)美國(guó)GDP的貢獻(xiàn)為5.1%，其中一多半來(lái)自生物醫(yī)藥以外的農(nóng)業(yè)和工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域[10]。2021年7月，美國(guó)農(nóng)業(yè)部發(fā)布《美國(guó)生物基產(chǎn)品行業(yè)的經(jīng)濟(jì)影響分析（2019年）》，該報(bào)告顯示：美國(guó)生物基產(chǎn)品行業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)增加值4700億美元，提供460萬(wàn)個(gè)工作崗位，每個(gè)生物基工作崗位可在其他經(jīng)濟(jì)部門創(chuàng)造2.79個(gè)工作崗位。[11]歐盟27國(guó)的生物經(jīng)濟(jì)占GDP的4.7%，提供了1750萬(wàn)個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)。[12]俄烏沖突導(dǎo)致全球糧食、油氣市場(chǎng)供應(yīng)緊張和價(jià)格上漲，[13]發(fā)展生物農(nóng)業(yè)和用生物質(zhì)替代化石燃料已成當(dāng)務(wù)之急、重中之重。2022年6月21日，李克強(qiáng)總理在河北考察時(shí)強(qiáng)調(diào)，扛穩(wěn)保障糧食和能源安全責(zé)任。
2022年5月，國(guó)家發(fā)展改革委印發(fā)的《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》）明確提出面向農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的生物農(nóng)業(yè)、面向綠色低碳的生物質(zhì)替代應(yīng)用等4大優(yōu)先重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。糧食和能源是支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康有序運(yùn)行的最基礎(chǔ)生產(chǎn)生活資料。2021年，我國(guó)進(jìn)口石油5.13億噸，占石油消費(fèi)的72%，支出2573.31億美元；進(jìn)口肉類產(chǎn)品938萬(wàn)噸，占國(guó)內(nèi)產(chǎn)量的12.28%，折合糧食3737萬(wàn)噸，支出321.58億美元。[14]《規(guī)劃》提出培育壯大生物農(nóng)業(yè)和生物能源支柱產(chǎn)業(yè)，不僅關(guān)乎經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，而且關(guān)乎守住國(guó)家發(fā)展生命線。
生物農(nóng)業(yè)就是貫徹習(xí)近平總書記的“大食物觀”，即“向植物動(dòng)物微生物要熱量、要蛋白”，“全方位、多途徑開發(fā)食物資源，開發(fā)豐富多樣的食物品種，實(shí)現(xiàn)各類食物供求平衡，更好滿足人民群眾日益多元化的食物消費(fèi)需求”[15]的生物食源產(chǎn)業(yè)；同時(shí)，依托生物農(nóng)業(yè)提供的原料，通過(guò)自主技術(shù)創(chuàng)新把作物生產(chǎn)成食物后的其他組分或能源作物加工轉(zhuǎn)化為替代石油的燃料、化學(xué)品和材料等商品能源載體，[16]又可發(fā)展生物能源產(chǎn)業(yè)。筆者認(rèn)為，利用我國(guó)可開發(fā)邊際土地資源和調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)建設(shè)生物食源和生物能源“雙源”產(chǎn)業(yè)，把“綠色飯碗”和“綠色油槍”都端在自己手里，是高質(zhì)量發(fā)展生物經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵。
生物食源產(chǎn)業(yè)：面向農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的生物農(nóng)業(yè)重要發(fā)展路徑
農(nóng)業(yè)是國(guó)家之根本，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人民生活水平的提高，國(guó)民的膳食結(jié)構(gòu)更加趨于合理，全國(guó)人均糧食消費(fèi)量從1978年的248公斤下降到目前的130公斤左右。即便如此，我國(guó)人均肉奶消費(fèi)水平也只有發(fā)達(dá)國(guó)家的1／3，甚至與同是發(fā)展中國(guó)家的印度相比也有很大差距，其根本原因就是耕地資源緊缺，無(wú)法滿足畜牧業(yè)發(fā)展的飼料需求。[17]
2022年3月全國(guó)兩會(huì)期間，習(xí)近平總書記參加全國(guó)政協(xié)十三屆五次會(huì)議的農(nóng)業(yè)界、社會(huì)福利和社會(huì)保障界委員聯(lián)組會(huì)時(shí)指出：“要樹立大食物觀，從更好滿足人民美好生活需要出發(fā)，掌握人民群眾食物結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)，在確保糧食供給的同時(shí)，保障肉類、蔬菜、水果、水產(chǎn)品等各類食物有效供給，缺了哪樣也不行。”[18]因此，順應(yīng)“解決溫飽”轉(zhuǎn)向“營(yíng)養(yǎng)多元”的新趨勢(shì)，發(fā)展面向農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的生物農(nóng)業(yè)，就是建立大食物觀下的生物食源產(chǎn)業(yè)，向植物動(dòng)物微生物要熱量、要蛋白。
我國(guó)飼料糧消費(fèi)已超過(guò)谷物總消費(fèi)量的40%，保障糧食安全，主要壓力在飼料糧。[19]我國(guó)進(jìn)口高粱以替代玉米作為飼料糧，2021年進(jìn)口了942萬(wàn)噸，支出30.26億美元；進(jìn)口干草199.24萬(wàn)噸，支出7.53億美元。[20]早在2014年，中國(guó)工程院院士任繼周就擔(dān)憂我國(guó)飼料缺乏會(huì)影響肉蛋奶供應(yīng)，指出飼料需求已是口糧需求的2.5倍。[21]而且，牛羊消化纖維素獲得的能量遠(yuǎn)多于淀粉。[22]因此，國(guó)家實(shí)施“糧改飼”方案，[23]調(diào)整部分耕地以種植全株青貯玉米、甜高粱、苜蓿、飼用燕麥等飼草作物。2015年以來(lái)的“糧改飼”實(shí)踐表明，發(fā)展優(yōu)質(zhì)飼草產(chǎn)業(yè)，不但可以提高牛羊生產(chǎn)性能和養(yǎng)殖效率，還可以減少牛羊養(yǎng)殖過(guò)程中玉米和豆粕等精飼料用量，實(shí)現(xiàn)“化草為糧”“以草代糧”[24]。
飼料糧壓力大、飼料短缺問(wèn)題可通過(guò)提高耕地使用效率來(lái)解決。在營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不變的前提下，種植更高效的飼料——新型飼用甜高粱，畝產(chǎn)干物質(zhì)最高可達(dá)3噸，是全株青貯玉米的2～3倍；干物質(zhì)消化率為71.8%，比青貯玉米高15.2%。[25]甜高粱青貯飼料的適口性、消化率均優(yōu)于青貯玉米，飼喂中國(guó)荷斯坦奶牛，比飼喂青貯玉米產(chǎn)奶量提高13.19%、[26]12.16%、[27]9.8%，[28]或日均產(chǎn)奶量略高于飼喂青貯玉米對(duì)照組，但差異不顯著（P＞0.05）[29]；同時(shí)，可以降低牛奶中體細(xì)胞數(shù)目，對(duì)預(yù)防泌乳奶牛乳房炎起到一定積極作用；奶牛日糧中添加甜高粱還能增加牛奶中亞麻酸的含量，這表明青貯甜高粱可以代替青貯玉米安全高效地飼喂奶牛[30]。飼喂青貯甜高粱比飼喂全株青貯玉米的肉牛日增重提高8.82%、[31]1.68%，[32]或比全株青貯玉米對(duì)照組牛日增重低0.09公斤，但無(wú)顯著性差異（P＞0.05），這表明飼喂青貯甜高粱后肉牛的增重效果與飼喂全株青貯玉米相當(dāng)。因此，青貯甜高粱能替代全株玉米飼喂肉牛，并因生物產(chǎn)量大而滿足肉奶牛對(duì)優(yōu)質(zhì)飼草料的需求，降低畜牧業(yè)飼料成本，提高經(jīng)濟(jì)效益[33]。此外，甜高粱莖稈中富含糖，可通過(guò)固體發(fā)酵工藝轉(zhuǎn)化為乙醇，蒸餾分離乙醇后的酒糟最適宜作為粗飼料使用，[34]直接喂養(yǎng)肉牛日可增重1.26公斤。[35]研究人員還利用酒糟與其它飼料復(fù)配，開發(fā)出適口性好、價(jià)格低廉、具有一定飼用價(jià)值的復(fù)合飼料[36]。
甜高粱是高粱的變種，耐鹽堿、抗旱、耐澇，不僅產(chǎn)高粱米，而且莖稈生物量大、含糖豐富，是優(yōu)質(zhì)反芻動(dòng)物飼料來(lái)源，其莖稈中的糖還能用來(lái)生產(chǎn)替代石油的能源、材料與化學(xué)品，因此，種植甜高粱一種作物就能同時(shí)滿足糧食、飼料、能源需求，從而減少爭(zhēng)糧爭(zhēng)地的矛盾。[37]美國(guó)種子公司NexSteppe總裁兼首席執(zhí)行官Anna Rath高度評(píng)價(jià)甜高粱，認(rèn)為其和玉米一樣具有相對(duì)明了的遺傳學(xué)、相對(duì)較短的育種和產(chǎn)品開發(fā)周期等可成為成功農(nóng)作物的特性，并且在水肥投入和在更惡劣環(huán)境或邊際土地上生長(zhǎng)的能力更勝一籌，在生物經(jīng)濟(jì)對(duì)大規(guī)模、可靠、可持續(xù)、穩(wěn)定和具有成本效益的原料日益增長(zhǎng)的需求中可發(fā)揮重要作用。[38]由于農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的進(jìn)步，美國(guó)的玉米畝產(chǎn)在1980年到2010年的30年間提高了1倍。甜高粱在提高產(chǎn)量、含糖量等生物過(guò)程中的調(diào)控相對(duì)更容易實(shí)現(xiàn)，調(diào)整現(xiàn)有飼料地種植結(jié)構(gòu)，改種甜高粱，可以增加飼料供應(yīng)，將我國(guó)人均肉奶消費(fèi)量提高1倍，達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家2／3的水平。
2021年10月，習(xí)近平總書記在考察黃河入?？诓⒅鞒终匍_深入推動(dòng)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)時(shí)指出：“18億畝耕地紅線要守住，5億畝鹽堿地也要充分開發(fā)利用。如果耐鹽堿作物發(fā)展起來(lái)，對(duì)保障中國(guó)糧倉(cāng)、中國(guó)飯碗將起到重要作用。”[39]甜高粱耐鹽濃度高達(dá)0.9%，在pH值5.0～8.5的土壤上均能正常生長(zhǎng)[40]。澳亞牧場(chǎng)在山東省東營(yíng)市鹽堿地上種植甜高粱以作奶牛的青貯飼料。這里的鹽堿地沒(méi)有灌溉條件，完全靠天然降雨，土壤pH值大于9，含鹽量為0.35%～0.5%，土壤的有機(jī)質(zhì)含量幾乎為零，曾經(jīng)種過(guò)玉米，但顆粒無(wú)收。2015年以來(lái)，該地連續(xù)種植甜高粱，產(chǎn)量已從剛開始時(shí)的4噸／畝，提高到現(xiàn)在的5噸／畝，種植面積也從10000畝增加到16000畝。甜高粱固體發(fā)酵生產(chǎn)乙醇后的酒糟亦是優(yōu)異的鹽堿地改良劑，將其施用于鹽堿地1年后，土壤含鹽量下降36%，pH值降低13.6%，孔隙度上升20%，有機(jī)質(zhì)和氮含量分別增加75%和56%，微生物含量提高2～17倍[41]，改良后土壤可以種植高粱、玉米等作物。
通過(guò)在中輕度鹽堿地上種植甜高粱，用生產(chǎn)乙醇后的部分酒糟改良重度鹽堿地，可以逐步利用11416萬(wàn)畝可開發(fā)鹽堿地，[42]提供飼料和乙醇，滿足食源和能源需求。中國(guó)近一半國(guó)土的降水量在400毫米以下，沒(méi)有灌溉就沒(méi)有樹，只有草；還有一些沙漠和草原，連草都不長(zhǎng)。如果種植耐鹽耐旱植物，植被一旦覆蓋上這些土地，沙塵暴的問(wèn)題就解決了。[43]高粱是少數(shù)能夠應(yīng)對(duì)氣候變暖和隨之而來(lái)的水資源短缺問(wèn)題的作物之一，對(duì)鹽更有抵抗力。[44]美國(guó)能源部已資助丹佛斯植物科學(xué)中心，研究將高粱改良為生物能源作物。[45]我國(guó)依托生物育種技術(shù)和節(jié)水技術(shù)，開發(fā)可用于非牧業(yè)農(nóng)用土地，但未利用的可改造沙漠的8％，以及部分干旱低效利用草原，分別形成47318萬(wàn)畝和13263萬(wàn)畝可利用耕地和園地，[46]再加上可改造的11416萬(wàn)畝鹽堿地，當(dāng)前可以改造利用的土地共計(jì)約7.2億畝。種植甜高粱發(fā)展生物食源產(chǎn)業(yè)，既可使我國(guó)人均肉奶消費(fèi)達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家水平，又能為生物能源產(chǎn)業(yè)提供原料，生產(chǎn)2億噸乙醇，替代3億噸進(jìn)口原油。使“四只蹄子”（牛羊）與“四個(gè)輪子”（汽車）并駕齊驅(qū)，相得益彰地保持我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度。
農(nóng)業(yè)已不僅是供應(yīng)糧食、蔬果和肉蛋奶，以及提供輕工業(yè)原料的產(chǎn)業(yè)，而且要成為替代化石燃料生產(chǎn)能源和化工產(chǎn)品的重要原料來(lái)源。我們應(yīng)在繼續(xù)發(fā)展種植業(yè)的同時(shí)，加快林業(yè)和畜牧水產(chǎn)業(yè)發(fā)展，更加集約地利用各種農(nóng)業(yè)資源。同時(shí)，發(fā)展新型能源作物，拓展農(nóng)業(yè)發(fā)展新空間，[47]構(gòu)建生物食源與生物能源“雙源”產(chǎn)業(yè)體系。
生物能源產(chǎn)業(yè)：面向綠色低碳的生物質(zhì)替代應(yīng)用
生物質(zhì)不僅能吸碳聚能，還可通過(guò)現(xiàn)代技術(shù)轉(zhuǎn)化為可再生清潔能源，替代化石能源以減排二氧化碳[48]。燧人氏鉆木取火，人類最早使用的能源就是生物能源，隨著社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，煤炭、石油、天然氣成為能源主體，也導(dǎo)致氣候變暖和大氣污染。生物能源結(jié)合碳捕集與封存（Bioenergy with carbon capture and storage, BECCS）被認(rèn)為是控制全球平均升溫在1.5℃之內(nèi)（21世紀(jì)末控制在2℃之內(nèi)）的主要負(fù)排放技術(shù)（negative emission technology, NET）[49]。到2050年，生物能源具有年替代68.25億噸標(biāo)煤[50]到102.37億噸標(biāo)煤的潛力[51]，最高可減排230億噸CO2／年[52]。俄烏沖突暴露了歐洲對(duì)化石燃料進(jìn)口的嚴(yán)重依賴，針對(duì)歐洲如何擺脫對(duì)化石燃料進(jìn)口的嚴(yán)重依賴和扭轉(zhuǎn)氣候變化趨勢(shì)，國(guó)際能源署生物質(zhì)能執(zhí)行委員會(huì)（IEA Bioenergy Executive Committee）主席Paul Bennett指出：“生物能源是能源轉(zhuǎn)型中被忽視的巨人。沒(méi)有生物能源，邁向無(wú)化石能源、提高能源安全和碳中和的步驟將不會(huì)成功。”
生物能源是世界上使用最廣泛的可再生能源，約占全球能源供應(yīng)的10%，約占?xì)W洲可再生能源約60%。生物能源既是歐洲能源安全的重要組成部分，也是全球能源安全的重要組成部分。[53]生物能源與其他可再生能源相比，最大的優(yōu)勢(shì)是其物質(zhì)屬性，生物能源能以燃料、材料（塑料、橡膠、纖維）等形式替代石油和天然氣；價(jià)格比化石燃料穩(wěn)定；資源生產(chǎn)、供應(yīng)穩(wěn)定，沒(méi)有風(fēng)能、太陽(yáng)能那樣的晝夜及季節(jié)性波動(dòng)；還與現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施兼容，可滿足當(dāng)前替代石油天然氣的迫切需求。
一個(gè)常見的關(guān)于清潔能源轉(zhuǎn)型的響亮口號(hào)是“把一切都電動(dòng)化”，但并非所有交通工具都能電動(dòng)化。[54]如在難以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化和降低碳密度的商用車、海運(yùn)和航空領(lǐng)域，就只能依靠生物燃料。[55]2021年7月，歐盟委員會(huì)發(fā)布的歐盟綠色新政的核心政策“Fit for 55”減排一攬子方案承諾，歐盟在2030年比1999年減排55%的溫室氣體，在交通領(lǐng)域主要還是依靠基于作物的生物燃料來(lái)實(shí)現(xiàn)。[56]有類似政策取向的還有印度，該國(guó)已開始用乙醇做農(nóng)機(jī)和建筑設(shè)備的替代燃料。[57]
生物燃料是目前唯一大規(guī)模取代石油的可再生燃料，[58]包括燃料乙醇和生物柴油，全球年產(chǎn)量約1.2億噸。其中燃料乙醇9143萬(wàn)噸。[59]全球64個(gè)國(guó)家和地區(qū)使用乙醇汽油，摻混比例從5%（E5）到85%（E85）不等。2019年，美國(guó)的玉米乙醇產(chǎn)量為4740萬(wàn)噸，[60]占汽油消耗的10.11%，創(chuàng)造430億美元GDP、35萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位，增加居民收入230億美元，替代5億桶原油。[61]為應(yīng)對(duì)俄烏沖突所造成的高油價(jià)，美國(guó)環(huán)保署（U.S. Environmental Protection Agency, EPA）于2022年4月發(fā)布了一項(xiàng)緊急燃料豁免令，暫時(shí)取消對(duì)E15汽油——含有15％乙醇的汽油的季節(jié)性銷售限制，允許其在夏季銷售。[62]此外，美國(guó)國(guó)會(huì)眾議院于2022年6月通過(guò)了《降低食品和燃料成本法》，該法案包括為生物燃料基礎(chǔ)設(shè)施提供資金以及允許全年銷售E15乙醇汽油條款，授權(quán)2022～2023財(cái)年2億美元用于支持生物燃料基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)，以適應(yīng)乙醇含量15%的汽油銷售和分銷。[63]巴西的甘蔗乙醇產(chǎn)量為2586萬(wàn)噸，[64]超過(guò)汽油消耗的46%，同時(shí)帶動(dòng)了汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展；目前巴西全國(guó)銷售的汽車全部是既可使用乙醇又能以汽油為燃料的“靈活燃料”汽車，已占汽車保有量的75%。[65]同樣在生物燃料領(lǐng)域發(fā)展迅速的還有印度。印度總理辛格在2022年世界環(huán)境日之際宣布印度提前5個(gè)月實(shí)現(xiàn)全國(guó)汽油摻混10%乙醇的目標(biāo)，并用甘蔗和糖蜜生產(chǎn)148萬(wàn)噸乙醇，節(jié)省11.6億美元外匯，辛格稱這是印度的一項(xiàng)重大成就，因?yàn)樵?013～2014財(cái)年，印度汽油中的乙醇摻混比例不到1.5%，在2019～2020財(cái)年也僅約5%。[66]2022年5月，印度聯(lián)邦內(nèi)閣通過(guò)《2018年國(guó)家生物燃料政策》修訂案，把汽油摻混20%乙醇的時(shí)間從2030年提前到2025年。[67]
然而，用玉米和甘蔗大規(guī)模生產(chǎn)生物能源可能會(huì)對(duì)全球饑餓和食物供應(yīng)產(chǎn)生負(fù)面影響，在非洲薩哈拉沙漠以南和南亞等糧食安全敏感地區(qū)更甚，[68]而利用秸稈等木質(zhì)纖維素生產(chǎn)的第2代生物燃料——纖維素乙醇生產(chǎn)成本又太高。杜邦、Poet-DSM和Abengoa等公司在2010年代中期均建成了商業(yè)規(guī)模的纖維素乙醇工廠，由美國(guó)能源部分?jǐn)傎Y金和貸款擔(dān)保，但現(xiàn)在沒(méi)有一個(gè)工廠正常運(yùn)行，其中1個(gè)被封存，另外2個(gè)被出售并轉(zhuǎn)為生產(chǎn)沼氣。[69]現(xiàn)在的情況正如美國(guó)大湖環(huán)境研究實(shí)驗(yàn)室Bruce Dale教授在雜志Biofuels Bioproducts & Biorefining編者按中所述：纖維素生物燃料的船已經(jīng)起航，但尚未出港。[70]
甜高粱作為既不會(huì)引起糧食與燃料矛盾，又能滿足食物、燃料和飼料需求的多功能作物，被國(guó)際公認(rèn)為是新時(shí)代生物燃料的主要原料之一。[71]我國(guó)自主創(chuàng)新的“連續(xù)固體發(fā)酵生產(chǎn)甜高粱稈乙醇技術(shù)”[72]日臻成熟，已示范成功。甜高粱稈乙醇發(fā)酵時(shí)間僅不到24小時(shí)（玉米乙醇發(fā)酵時(shí)間為50小時(shí)），乙醇收率達(dá)91%；生產(chǎn)過(guò)程無(wú)發(fā)酵廢水排放；分離乙醇后的酒糟營(yíng)養(yǎng)成分與青貯玉米相同，替代全株青貯玉米喂牛，牛日增重1.08公斤。生產(chǎn)乙醇后的酒糟除了做牛羊飼料外，還可用于機(jī)械法造紙，能耗比機(jī)械磨漿法低31%；或可生產(chǎn)納米纖維素，分離出的木質(zhì)素可用來(lái)生產(chǎn)生物瀝青、沙漠改良劑；或可用于改造鹽堿地，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示重度鹽堿地每畝年施用4噸酒糟，三年后其上種植玉米產(chǎn)量與普通耕地相同；亦可利用其生產(chǎn)沼氣、纖維素乙醇、發(fā)電等，從而形成從種植甜高粱到飼料、能源、材料產(chǎn)品的內(nèi)循環(huán)產(chǎn)業(yè)體系，滿足乙醇的巨大市場(chǎng)需求，并具有與60美元／桶油價(jià)競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)。乙醇不僅能直接與汽油混合作為清潔替代燃料，實(shí)現(xiàn)全國(guó)使用E10乙醇汽油的目標(biāo)，而且可以生產(chǎn)生物航煤、氫，以及高分子聚合物，替代石油、天然氣。
乙醇不僅能直接與汽油混合作為清潔替代燃料，實(shí)現(xiàn)全國(guó)使用E10乙醇汽油的目標(biāo)，而且可以生產(chǎn)生物航煤、氫、以及高分子聚合物，替代石油、天然氣。歐盟確定了2050年實(shí)現(xiàn)航空碳中和的目標(biāo)。[73]美國(guó)國(guó)家公務(wù)航空協(xié)會(huì)及80個(gè)相關(guān)公司致函美國(guó)國(guó)會(huì)，呼吁盡快通過(guò)《可持續(xù)天空法案》（The Sustainable Skies Act），[74]該法案對(duì)生物航煤予以每加侖1.5美元的稅收減免，到2030年占航煤消耗的10%。事實(shí)上，世界主要航空公司正在競(jìng)相通過(guò)支持和使用生物航煤來(lái)實(shí)現(xiàn)脫碳。[75]例如，美聯(lián)航購(gòu)買3億加侖（90萬(wàn)噸）生物航煤作為其實(shí)施零碳戰(zhàn)略的一部分；[76]道達(dá)爾、[77]殼牌、[78]英國(guó)石油[79]等石油巨頭紛紛開始生產(chǎn)生物航煤，生物航煤市場(chǎng)價(jià)格從每噸2000美元到3000美元不等，甚至更高；[80]殼牌、埃森哲和美國(guó)運(yùn)通全球商務(wù)旅行公司還共同推出了基于區(qū)塊鏈的數(shù)字生物航煤商務(wù)旅行預(yù)訂和索賠解決方案[81]。
目前，生物航煤主要是以脂肪酸甲酯加氫脫氧得到的氫化生物柴油為主，但生物柴油以油脂為原料，生產(chǎn)規(guī)模受到資源制約。目前，歐洲生物柴油的原料34%來(lái)自中國(guó)的地溝油、19%是東南亞的棕櫚油，[82]其余是歐洲自產(chǎn)的菜籽油或葵花籽油。因此，以生物乙醇為原料生產(chǎn)的生物航煤EtJ（Ethanol to Jet-fuel）被業(yè)界認(rèn)為最有可能大規(guī)模替代化石航煤。2018年，EtJ技術(shù)已被列入美國(guó)實(shí)驗(yàn)材料協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASTM D7566 Annex 15。用乙醇生產(chǎn)生物航煤有乙醇脫水／齊聚、加氫的兩步法和乙醇脫水／齊聚的一步法兩條技術(shù)路線。前者技術(shù)成熟，產(chǎn)品收率為95%，與化石航煤摻混比例為50%，加工成本為0.11～0.26美元／升[83]；后者是新技術(shù)，產(chǎn)品收率為90%，與化石航煤摻混比例為10%，加工成本為0.065美元／升。[84]美國(guó)乙醇巨頭ADM公司計(jì)劃從2025年起，用34億升乙醇生產(chǎn)19億升航煤。[85]
氫能被認(rèn)為是未來(lái)能源系統(tǒng)的重要組成部分。然而，其發(fā)展面臨兩個(gè)瓶頸：一是加氫站成本高，我國(guó)還須進(jìn)口高壓加氫站裝備；二是氫主要來(lái)自化石能源。在低成本的甜高粱乙醇基礎(chǔ)上，用46%乙醇水溶液在線重整制氫解決了“綠氫”來(lái)源和加氫基礎(chǔ)設(shè)施問(wèn)題。利用現(xiàn)有加油站，僅把汽油、柴油換成46%乙醇水溶液，車載重整反應(yīng)器即可在線制氫為燃料電池或氫發(fā)動(dòng)機(jī)提供燃料，無(wú)需像現(xiàn)在某些日本車那樣背負(fù)著低溫、700kg／cm2高壓氫氣罐行駛，更不需建設(shè)昂貴、復(fù)雜的加氫站和貯運(yùn)設(shè)施。乙醇重整制氫收率達(dá)90%，[86]作為氫能源車燃料，其成本顯著低于汽油、柴油，再與氫發(fā)動(dòng)機(jī)或燃料電池結(jié)合，就可使交通能源和汽車產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)低成本轉(zhuǎn)型。巴西的乙醇行業(yè)與汽車工業(yè)合作，開發(fā)乙醇?xì)淙剂想姵仄?，?yīng)對(duì)電動(dòng)車的挑戰(zhàn), 原型乙醇制氫燃料電池汽車用30升乙醇可以行駛 700 公里。[87]
乙烯是基礎(chǔ)化工原料，也是衡量石化行業(yè)水平的標(biāo)志。用生物乙醇可以生產(chǎn)乙烯、聚乙烯、順丁橡膠等高分子材料。例如，巴西Braskem公司用甘蔗乙醇生產(chǎn)乙烯，還在世界上首次推出可再生聚乙烯石蠟，用乙醇生產(chǎn)可再生乙烯比傳統(tǒng)石油基乙烯節(jié)能80%，[88]構(gòu)建了從甘蔗種植到超市貨架產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程和人們?nèi)粘Ｉ畹目沙掷m(xù)性鏈條。[89]我國(guó)安徽豐原集團(tuán)、中石化等公司亦在生產(chǎn)生物基乙烯。雀巢公司推出主要由甘蔗乙醇制成的生物聚乙烯蓋子和勺子，用于嬰兒和兒童營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)品系列，旨在減少對(duì)化石基塑料的使用。其新包裝使用的蓋子和勺子分別由66%和95%的甘蔗制成，已于2020年在香港推出，2021年在全球其他市場(chǎng)上市。[90]
我國(guó)通過(guò)調(diào)整種植結(jié)構(gòu)以及在7.2億畝可開發(fā)邊際土地[91]上種植甜高粱，發(fā)展生物“雙源”產(chǎn)業(yè)，能很好地平衡發(fā)展生物能源、控制氣候變化與糧食安全之間的關(guān)系，從而促進(jìn)生物經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)2030年全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)和21世紀(jì)中葉碳中和目標(biāo)作出示范。
生物“雙源”產(chǎn)業(yè)的意義與優(yōu)勢(shì)
面對(duì)百年未有之大變局，在抗疫和為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的大背景下，我國(guó)的就業(yè)形勢(shì)更加復(fù)雜、嚴(yán)峻。受疫情影響，一些農(nóng)民工選擇留鄉(xiāng)返鄉(xiāng)，農(nóng)村就業(yè)問(wèn)題關(guān)涉社會(huì)安全穩(wěn)定大局；2022年應(yīng)屆大學(xué)畢業(yè)生首次突破1000萬(wàn)人，其中許多人面臨擇業(yè)困難。
發(fā)展生物經(jīng)濟(jì)，特別是生物“雙源”產(chǎn)業(yè)，能創(chuàng)造更多工作崗位。在英國(guó)脫歐后的歐盟27國(guó)，生物經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)了1750萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位，其中農(nóng)業(yè)占53%、食品和生物能源及生物基產(chǎn)品合計(jì)約27%，與生物“雙源”產(chǎn)業(yè)相關(guān)的崗位共約1400萬(wàn)個(gè)。[92]美國(guó)發(fā)展燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的初衷就是為了解決農(nóng)村發(fā)展問(wèn)題，就地創(chuàng)造工作機(jī)會(huì)，防止農(nóng)村社區(qū)崩潰。2019年，美國(guó)玉米年產(chǎn)量3.7億噸，其中1.43億噸玉米生產(chǎn)了4740萬(wàn)噸燃料乙醇，既維持了玉米價(jià)格穩(wěn)定，又減少了10.11%的汽油消耗，創(chuàng)造了35萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位。[93]2022年6月，印度總理辛格宣布，印度提前5個(gè)月實(shí)現(xiàn)全國(guó)使用E10乙醇汽油計(jì)劃，減少了270萬(wàn)噸的碳排放，更重要的是在2013到2021年推廣乙醇汽油的8年間，該產(chǎn)業(yè)為農(nóng)民增加收入51.4億美元。[94]
多年來(lái)，我國(guó)糧食一直存在既“多”又“少”的現(xiàn)象，未能從根本上解決農(nóng)產(chǎn)品的價(jià)格和市場(chǎng)波動(dòng)問(wèn)題。經(jīng)濟(jì)學(xué)家周天勇對(duì)農(nóng)民外出打工和種糧收入進(jìn)行了對(duì)比。2021年外出農(nóng)民工月均收入4868元，假定外出農(nóng)民工年工作11個(gè)月，則年收入為53548元；而按15億畝種植糧食用地計(jì)算，樂(lè)觀估計(jì)農(nóng)民平均凈收入為每畝500元左右，假定平均每人種植5畝地，年收入僅為2500元，每位農(nóng)民需種植107畝耕地才能達(dá)到外出務(wù)工的收入水平。農(nóng)業(yè)（特別是糧食種植）收益低，農(nóng)民增收難，留住青壯年工作機(jī)會(huì)少，興村富農(nóng)任務(wù)艱巨。[95]相對(duì)于種植玉米，種植甜高粱的水肥用量、人工投入都較少，種植成本較低；而產(chǎn)出包括高粱米、飼料和乙醇，農(nóng)民每畝凈收入比種植玉米、小麥、水稻、棉花等作物高1倍以上。因此，在重要農(nóng)作物種植面積要保持相對(duì)穩(wěn)定，重點(diǎn)農(nóng)產(chǎn)品要保持一定價(jià)位且要滿足基本供應(yīng)量的前提下，其余耕地及可開發(fā)邊際土地，可針對(duì)肉奶（消費(fèi)水平低）和進(jìn)口石油（比例高）這兩個(gè)巨大的市場(chǎng)，種植耐鹽堿、耐干旱的多功能作物甜高粱，進(jìn)而發(fā)展生物“雙源”產(chǎn)業(yè)，給農(nóng)村、農(nóng)業(yè)和農(nóng)民進(jìn)入二產(chǎn)，包括相關(guān)的三產(chǎn)服務(wù)，創(chuàng)造機(jī)會(huì)，提供更多工作崗位、提高農(nóng)民收入，防止返貧，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興。
生物“雙源”產(chǎn)業(yè)是適合農(nóng)村發(fā)展的普適性產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)業(yè)體系涵蓋育種、種植、養(yǎng)殖、農(nóng)機(jī)、乙醇生產(chǎn)、機(jī)電裝備、汽車制造、化工、能源、工程設(shè)計(jì)與建設(shè)、物流等十幾個(gè)行業(yè)，每3萬(wàn)畝甜高粱可生產(chǎn)1萬(wàn)頭牛所需飼料和1萬(wàn)噸乙醇，拉動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)4.6億元產(chǎn)值，可創(chuàng)造1400個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)。利用7.2億畝邊際土地種植甜高粱可生產(chǎn)飼養(yǎng)2.4億頭牛的青貯飼料、2億噸乙醇，創(chuàng)造2800萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位，可謂“一石三鳥”。
生物“雙源”產(chǎn)業(yè)的國(guó)際影響
俄烏沖突對(duì)大宗商品市場(chǎng)造成重大沖擊，[96]2022年5月，世界原油平均價(jià)格和硬質(zhì)紅色冬小麥HRW價(jià)格比年初分別上漲13.6%、25.3%。[97]世界銀行在2022年4月底發(fā)布的當(dāng)期《大宗商品市場(chǎng)展望》報(bào)告預(yù)測(cè)，2022年世界能源價(jià)格漲幅將超過(guò)50%，小麥價(jià)格漲幅將超過(guò)40%。[98]俄烏沖突觸發(fā)歐洲能源危機(jī)，也會(huì)引爆非洲饑荒。我國(guó)向“一帶一路”沿線國(guó)家輸出技術(shù)、裝備，發(fā)展生物“雙源”產(chǎn)業(yè)，可使相關(guān)的“能源”“饑餓”兩個(gè)難題迎刃而解；亦可從容應(yīng)對(duì)美國(guó)主導(dǎo)的“全球基礎(chǔ)設(shè)施與投資伙伴關(guān)系”（PGII）倡議。
歐盟特別峰會(huì)于2022年5月就石油問(wèn)題達(dá)成一致，將于2022年年底前削減石油進(jìn)口總量的至少90%。這表明歐盟下決心結(jié)束對(duì)俄羅斯的能源依賴，不再?gòu)亩砹_斯進(jìn)口煤炭、石油、天然氣。這也是歐洲能源轉(zhuǎn)型的機(jī)遇。歐盟有6500萬(wàn)公頃未利用農(nóng)地，并在“歐洲地平線”（Horizon Europe）工作計(jì)劃中專門資助研究如何利用其種植工業(yè)作物，生產(chǎn)替代石油的燃料和化學(xué)品，現(xiàn)已從68種作物中篩選出37個(gè)適宜品種，其中高粱排名第4。[99]甜高粱生物量大且莖稈含糖，作為能源作物比高粱的優(yōu)勢(shì)更顯著，而且我國(guó)已有近20年的技術(shù)積累。作為政策選擇之一，我國(guó)可以出口技術(shù)、裝備，幫助歐盟開發(fā)其邊際農(nóng)地，種植甜高粱生產(chǎn)乙醇和生物天然氣（沼氣），可替代5億噸石油、2000億立方米天然氣，實(shí)現(xiàn)其能源自主目標(biāo)。
“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”上的中亞國(guó)家油氣儲(chǔ)量充裕、礦產(chǎn)資源豐富，但過(guò)度開采導(dǎo)致其生態(tài)退化和氣候變化，并且這些國(guó)家普通民眾收益有限，社會(huì)隱患重重，因而對(duì)我國(guó)的油氣資源供應(yīng)并不穩(wěn)定。中亞各國(guó)與新疆氣候土壤條件相似，適合種植甜高粱發(fā)展生物經(jīng)濟(jì)，例如，甜高粱在塔里木盆地一年能收獲兩季，畝產(chǎn)含糖13%的莖稈18噸、高粱米598公斤[100]。中亞各國(guó)可通過(guò)種植甜高粱生產(chǎn)乙醇、肉奶，改變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，合理利用水資源和現(xiàn)有土地資源，同時(shí)治理和修復(fù)鹽堿化、沙漠化耕地以恢復(fù)生態(tài)，解決生態(tài)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展問(wèn)題。向中亞輸出生物“雙源”產(chǎn)業(yè)所需的技術(shù)、裝備，可幫助中亞國(guó)家發(fā)展生物經(jīng)濟(jì)、改善民生，轉(zhuǎn)移我國(guó)高能耗產(chǎn)業(yè)并出口大型機(jī)械設(shè)施，掌控能源動(dòng)脈，實(shí)現(xiàn)海外囤油、囤氣。
“海上絲綢之路”沿線國(guó)家基本上為發(fā)展中國(guó)家，缺乏能源，也缺少糧食和飼料。高粱原產(chǎn)于非洲，根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織的報(bào)告《生物能源與糧食安全》，坦桑尼亞可種植甜高粱的土地面積有6949萬(wàn)公頃，而適合種甘蔗的土地僅為90萬(wàn)公頃。[101]非洲國(guó)家迫切需要建立生物“雙源”產(chǎn)業(yè)解決能源和民生問(wèn)題。埃塞俄比亞總統(tǒng)和總理，津巴布韋總統(tǒng)分別邀請(qǐng)中國(guó)專家到訪洽談。甜高粱在東南亞一年能種三季，印度尼西亞政府希望引進(jìn)中國(guó)技術(shù)，在離散島嶼上種植甜高粱，建立“1萬(wàn)噸乙醇／3兆瓦電廠”分布式能源模式，以解決能源問(wèn)題。我國(guó)向“海上絲綢之路”沿線國(guó)家輸出生物“雙源”技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，幫助其發(fā)展生物經(jīng)濟(jì)，有利于實(shí)現(xiàn)海外屯田、屯礦。
我國(guó)過(guò)往在海外以對(duì)外援助換取能源、礦產(chǎn)資源的合作模式現(xiàn)面臨巨大困難，深入其中的企業(yè)也入不敷出、難以為繼；當(dāng)前，完全可以通過(guò)技術(shù)和資本達(dá)成合作。輸出生物“雙源”產(chǎn)業(yè)體系，既可破解我國(guó)海外企業(yè)面臨的難題，又能把“一帶一路”沿線不同信仰、不同文化、不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段的國(guó)家連接起來(lái)，使其和睦共處、合作共贏，最終有望在歐洲大陸匯合，用中國(guó)的技術(shù)、裝備助力全球生物經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型并實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。
對(duì)推進(jìn)我國(guó)生物經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的幾點(diǎn)建議
發(fā)展生物“雙源”產(chǎn)業(yè)，高質(zhì)量發(fā)展生物經(jīng)濟(jì)是一個(gè)事關(guān)全局的系統(tǒng)性工程，產(chǎn)品種類多，且附加值高，涉及部門多、協(xié)調(diào)任務(wù)重，為落實(shí)好《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》，我國(guó)應(yīng)采取綜合性措施加以謀劃和推進(jìn)，簡(jiǎn)要建議如下。
可在國(guó)家層面設(shè)立“生物食源與生物能源產(chǎn)業(yè)辦公室”，協(xié)調(diào)各部門制定扶持政策，落實(shí)資金支持、市場(chǎng)準(zhǔn)入等激勵(lì)措施；設(shè)立國(guó)家科技專項(xiàng)，重點(diǎn)突破關(guān)鍵核心技術(shù)，建立生物“雙源”產(chǎn)業(yè)化技術(shù)體系；全方位支持從甜高粱種植、改造鹽堿、沙荒地、生產(chǎn)乙醇、飼料、牛羊養(yǎng)殖，到乙醇和后續(xù)的制氫、生產(chǎn)航煤，以及氫動(dòng)力車船的全產(chǎn)業(yè)體系示范工程；規(guī)劃實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)集群式快速發(fā)展。
鑒于生物食源與生物能源產(chǎn)業(yè)橫跨農(nóng)業(yè)、能源等領(lǐng)域，涉及育種、種植、養(yǎng)殖、發(fā)酵、分離、燃料、動(dòng)力等諸多創(chuàng)新內(nèi)容，生物“雙源”國(guó)家科技專項(xiàng)應(yīng)重點(diǎn)支持從采用全基因組設(shè)計(jì)育種、合成育種等策略，開發(fā)更加耐旱、耐鹽堿、含糖量高和高生物量的甜高粱等多功能作物新品種，到加工轉(zhuǎn)化為乙醇和飼料，再到后續(xù)采用甜高粱飼料的牛羊養(yǎng)殖、乙醇制備氫和生產(chǎn)航煤、綠色動(dòng)力系統(tǒng)的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)工程技術(shù)突破。
科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力需先有示范；種植甜高粱改造鹽堿地、沙荒地，需所在地區(qū)廣大農(nóng)民的配合，國(guó)家農(nóng)業(yè)和農(nóng)村主管部門可選擇合適的區(qū)域，投入充足資金組織實(shí)施“甜高粱改造鹽堿、沙荒地生產(chǎn)飼料、乙醇、優(yōu)質(zhì)肉奶，以及基于乙醇的綠色動(dòng)力農(nóng)機(jī)”示范項(xiàng)目，為大面積開展鹽堿地和沙荒地改造利用奠定基礎(chǔ)。
甜高粱適合在“一帶一路”沿線國(guó)家種植。我國(guó)擁有生物“雙源”產(chǎn)業(yè)技術(shù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并在全球推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)。相關(guān)部門可優(yōu)先考慮將發(fā)展生物“雙源”產(chǎn)業(yè)列入中非“十大合作計(jì)劃”和“八大行動(dòng)”方案；在中歐投資協(xié)定談判中加入生物“雙源”技術(shù)、裝備、工程進(jìn)入歐洲市場(chǎng)的內(nèi)容；與上合組織國(guó)家加強(qiáng)發(fā)展生物“雙源”產(chǎn)業(yè)和生態(tài)建設(shè)方面的務(wù)實(shí)合作；并予以政策、資金支持。
注釋
[1]The Organization for Economic Cooperation and Development (OECD), The Bioeconomy to 2030: Designing a Policy Agenda, April 15, 2009; European Commission, A Sustainable Bioeconomy for Europe: Strengthening the Connection between Economy, Society and the Environment-Updated Bioeconomy Strategy, Luxembourg: Publications Office of the European Union, 2018.
[2]The Organization for Economic Cooperation and Development, Meeting Policy Challenges for a Sustainable Bioeconomy, April 19, 2018.
[3][9]Hodgson, A.; Alper, J.; Maxon, M. E., "The U.S. Bioeconomy: Charting a Course for a Resilient and Competitive Future", Schmidt Futures, April, 2022.
[4]The Organization for Economic Cooperation and Development (OECD), "The Next Production Revolution Implications for Governments and Business", May 10, 2017.
[5]The White House, National Bioeconomy Blueprint, https://obamawhitehouse.archives.gov/sites/default/files/microsites/ostp/national_bioeconomy_blueprint_april_2012.pdf.
[6]The Biomass Research and Development (BR&D) Board, The Bioeconomy Initiative: Implementation Framework, https://biomassboard.gov/sites/default/files/pdfs/Bioeconomy_Initiative_Implementation_Framework_FINAL.pdf.
[7]European Commission, A Sustainable Bioeconomy for Europe: Strengthening the Connection between Economy, Society and the Environment- Updated Bioeconomy Strategy, Luxembourg: Publications Office of the European Union, 2018.
[8]Report to Congress of the U.S. China Economic and Security Review Commission, https://www.uscc.gov/sites/default/files/2021-11/2021_Annual_Report_to_Congress.pdf.
[10]National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine, Safeguarding the Bioeconomy, Washington, DC: The National Academies Press.
[11]Daystar, J.; Handfeld, R. B.; Pascual-Gonzalez, J.; McConnell, E. and Golden, J. S., An Economic Impact Analysis of the U.S. Biobased Products Industry: 2019 Update, Volume IV, A Joint Publication of the Supply Chain Resource Cooperative at North Carolina State University and the College of Engineering and Technology at East Carolina University.
[12][92]Tévécia, R.; Stephan, P.; Saulius, T., et al., "Developments of Economic Growth and Employment in Bioeconomy Sectors across the EU", Sustainability, 2020(12), p. 4507.
[13][96][98]World Bank, "The Impact of the War in Ukraine on Commodity Markets", https://openknowledge.worldbank.org/bitstream/handle/10986/37223/CMO-April-2022-special-focus.pdf.
[14]國(guó)家統(tǒng)計(jì)局：《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2022年》，北京：中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2022年。
[15][18]《把提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力放在更加突出的位置 在推動(dòng)社會(huì)保障事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展上持續(xù)用力》，《人民日?qǐng)?bào)》，2022年3月7日，第1版。
[16]International Energy Agency, IEA-Bioenergy, Developing the Global Bioeconomy – technical, Market and Environmental Lessons from Bioenergy, May 2016.
[17][22][25]蘇都莫日根：《充分利用有限的農(nóng)田實(shí)現(xiàn)我國(guó)畜牧業(yè)的第二次增長(zhǎng)》（內(nèi)部交流資料）。
[19][24]譙仕彥：《推進(jìn)飼料糧減量替代助力糧食安全》，糧農(nóng)智庫(kù)內(nèi)參，2021年第21期，第50、51頁(yè)。
[20]《2022年1–4月中國(guó)高粱進(jìn)口數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析》，中商情報(bào)網(wǎng)，https://www.askci.com/news/data/maoyi/20220527/1131151869772.shtml；《2021年中國(guó)牧草及飼料原料進(jìn)口情況分析：干草進(jìn)口量增長(zhǎng)17.6%》，中商情報(bào)網(wǎng)，https://baijiahao.baidu.com/s?id=1724064571504772450&wfr=spider&for=pc。
[21]《任繼周院士：我國(guó)飼料需求已是口糧需求2.5倍》，科學(xué)網(wǎng)，https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2014/7/299338.shtm，2014年7月21日更新。
[23]《農(nóng)業(yè)部關(guān)于印發(fā)〈糧改飼工作實(shí)施方案〉的通知》，http://www.moa.gov.cn/nybgb/2017/dlq/201712/t20171231_6133718.htm，2017年6月20日更新；《農(nóng)業(yè)部關(guān)于印發(fā)2017年推進(jìn)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整工作方案的通知》，http://www.moa.gov.cn/govpublic/FZJHS/201707/t20170727_5762005.htm，2017年7月27日更新。
[26]李春喜、馮海生、李永仁等：《青貯甜高粱與青貯玉米飼喂奶牛、羊及奶品質(zhì)的比較研究》，《青海農(nóng)林科技》，2014年第2期。
[27]王占鎖、李波、李建峰等：《甜高粱青貯與玉米秸稈青貯喂奶牛對(duì)比試驗(yàn)》，《黃牛雜志》，2004年第5期。
[28]王永慧、陳建平、張培通等：《甜高梁和玉米青貯質(zhì)量及其對(duì)奶牛的飼喂效果》，《安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)》，2015年第14期。
[29]段軍紅、于天明、王吉成等，《青貯飼用型甜高粱飼喂奶牛試驗(yàn)報(bào)告》，《中國(guó)奶牛》，2014年第14期；何周瑞：《飼用甜高粱青貯營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和飼用價(jià)值的評(píng)定》，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2017年。
[30]何周瑞：《飼用甜高粱青貯營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和飼用價(jià)值的評(píng)定》，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2017年；李珊珊：《甜高粱營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定及其在奶牛生產(chǎn)中的應(yīng)用研究》，蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文，2018年。
[31]趙通、王延飛：《飼用甜高粱青貯飼喂肉牛的增重試驗(yàn)》，《甘肅畜牧獸醫(yī)》，2015年第2期。
[32]馬淑梅、楊曉、余小亮等：《飼用甜高粱青貯飼料對(duì)平?jīng)黾t牛肥育效果的研究》，《甘肅畜牧獸醫(yī)》，2019年第3期。
[33]邰發(fā)紅、魏永紅、陳福斌：《飼用甜高粱與全株玉米青貯飼喂肉牛對(duì)比試驗(yàn)》，《中國(guó)草食動(dòng)物科學(xué)》，《中國(guó)草食動(dòng)物科學(xué)》，2016年第4期。
[34]付妍、田瑞華、段開紅等：《不同發(fā)酵工藝對(duì)甜高粱秸稈酒糟基本營(yíng)養(yǎng)成分的影響》，《畜牧與飼料科學(xué)》，2010年第2期。
[35]馬文健、劉洪貴、楊廣營(yíng)：《飼用甜高粱引種及其飼喂肉牛效果試驗(yàn)》，《第三屆全國(guó)甜高粱會(huì)議暨第一屆甜高粱產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇論文集》，2007年，第479～482頁(yè)。
[36]邊文祥、田瑞華、段開紅等：《甜高粱秸稈酒糟復(fù)合飼料的初步研制》，《畜牧與飼料科學(xué)》，2010年第1期。
[37]Umakanth, A. V.; Kumar, A. A.; Wilfred, V., et al., "Sweet Sorghum for Biofuel Industry", in Aruna, C.; Visarada, K. B. R. S, et al. (eds.), Breeding Sorghum for Diverse End Uses, Cambridge: Woodhead Publishing, United Kingdom, 2018, p. 255.
[38]Helena, T. K., "No Boredom for Sorghum– Sorghum Reaches Stardom Status with Huge $16 Million Grant", Biofuels Digest, October 8, 2017.
[39]張曉松、朱基釵、杜尚澤：《大河奔涌，奏響新時(shí)代澎湃樂(lè)章》，《人民日?qǐng)?bào)》，2021年10月24日，第1版。
[40]唐三元、席在星、謝旗：《甜高梁在生物能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的前景》，《生物技術(shù)進(jìn)展》，2012年第2期。
[41]李十中：《甜高粱酒糟鹽漬土改良劑及其制備方法和施用方法》，北京：CN107325819A，2017年11月。
[42][46][91]周天勇：《仿真推演：經(jīng)濟(jì)體制改革加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度》，《改革內(nèi)參》，2022年第8期。
[43]鄒碧穎、周怡然：《抓牢糧食和生物安全的中國(guó)鑰匙》，《財(cái)經(jīng)》，2022年第10期。
[44]Md. Saddam Hossain; Md. Nahidul Islam; Md. Mamunur Rahman, et al., "Sorghum: A Prospective Crop for Climatic Vulnerability, Food and Nutritional Security", Journal of Agriculture and Food Research, 2022(8), p. 100300.
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[47]韓?。骸秾?duì)新階段加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)地位的再認(rèn)識(shí)》，《江蘇農(nóng)村經(jīng)濟(jì)》，2008年第3期。
[48]石元春：《農(nóng)林碳中和工程》，《科技導(dǎo)報(bào)》，2022年第7期。
[49]Mathilde, F.; Jennifer, M.; Angelo, G., et al., "The Economics of Bioenergy with Carbon Capture and Storage (BECCS) Deployment in a 1.5℃or 2℃World", Global Environmental Change, 2021(68), p. 102262.
[50]Fellx, C.; Ravindranath, N. H; Oran, B., et al., "Bioenergy and Climate Change Mitigation: An Assessment", GCB Bioenergy, 2015(7), p. 916–944.
[51]Chum, H.; Faaij, A.; Moreira, J.; Berndes, G.; Dhamija, P.; Dong, H., et al., "Bioenergy. 2011", in Edenhofer, O.; Pichs–Madruga, R.; Sokona, Y. (eds.), IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation, Cambridge: Cambridge University Press, p. 298.
[52]Huppmann, D.; Kriegler, E., et al., "IAMC 1.5 Scenario Explorer and Data Hosted by IIASA", https://doi.org/10.22022/SR15/08-2018.15429.
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[54]International Energy Agency, World Energy Outlook 2021, https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2021.
[55]"Deploy Tech Options to Boost Climate Change Mitigation in Transport Sector", https://biofuels-news.com/news/deploy-technology-options-to-boost-climate-change-mitigation-in-transport-sector/.
[56]European Commission, "'Fit for 55': Delivering the EU's 2030 Climate Target on the Way to Climate Neutrality", https://www.eesc.europa.eu/en/agenda/our-events/events/fit-55-delivering-eus-2030-climate-target-way-climate-neutrality.
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[58]Commission of the European Communities, Renewable Energies in the 21st Century: Building a More Sustainable Future, https://www.iea.org/policies/4745-renewable-energy-road-map-renewable-energies-in-the-21st-century-building-a-more-sustainable-future.
[59]International Energy Agency, Renewables 2020: Analysis and Forecast to 2025, https://iea.blob.core.windows.net/assets/1a24f1fe-c971-4c25-964a-57d0f31eb97b/Renewables_2020-PDF.pdf.
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[62]Erin, V., "EPA Issues Waiver Allowing E15 Sales to Continue This Summer", https://ethanolproducer.com/articles/19217/epa-issues-waiver-allowing-e15-sales-to-continue-this-summer.
[63]Text of H. R. 7606, Lower Food and Fuel Costs Act, https://rules.house.gov/sites/democrats.rules.house.gov/files/BILLS-117HR7606RH-RCP117-50.pdf.
[65]Géraldine, K., "Renovabio: A Market Answer to a Policy Challenge", 2019 European Biomass Conference and Exhibition, Lisbon, 27 May 2019.
[66][94]"India Has Achieved 10% Ethanol Blending In Petrol 5 Months Ahead Of Target: PM Modi", https://www.carandbike.com/news/india-has-achieved-10-ethanol-blending-in-petrol-5-months-ahead-of-target-pm-modi-3041522.
[67]Narendra, M., "Cabinet Approves Amendments to the National Policy on Biofuels–2018", https://www.narendramodi.in/cabinet-approves-amendments-to-the-national-policy-on-biofuels-2018-561865.
[68]Tomoko, H.; Shinichiro, F.; Petr, H., et al., "Risk of Increased Food Insecurity under Stringent Global Climate Change Mitigation Policy", Nature Climate Change, 2018, 8(8), pp. 699–703.
[69]David, K., "Whatever Happened to Cellulosic Ethanol?", Physics Today, 2022, 75(7), pp. 22–24.
[70]Bruce, D., "A Sober View of the Difficulties in Scaling Cellulosic Biofuels", Biofuels Bioproducts & Biorefining, 2017(11), pp. 5–7.
[71]Umakanth, A. V.; Kumar, A. A.; Wilfred, V., et al., "Sweet Sorghum for Biofuel Industry", in Aruna, C.; Visarada, K. B. R. S, et al. (eds.), Breeding Sorghum for Diverse End Uses, Cambridge: Woodhead Publishing, United Kingdom, 2018, p. 255; Mathur, S.; Umakanth, A. V.; Tonapi, V. A.; Sharma, R.; Sharma, M. K., "Sweet Sorghum as Biofuel Feedstock: Recent Advances and Available Resources", Biotechnology for Biofuels, 2017, 10(1), pp. 1–19.
[72]Li, S. Z.; Li, G. M.; Zhang, L., et al., "A Demonstration Study of Ethanol Production from Sweet Sorghum Stems with Advanced Solid State Fermentation Technology", Applied Energy, 2013(102), pp. 260–265; Li, S. Z., The Process and Device for Producing Ethanol by Continuous Solid State Fermentation with Automatic Control System, PCT/CN2014/071580, AU2016100122, 2016–05–25; Li, S. Z., Continuous Solid State Separation Process and Device for Producing Ethanol, PCT/CN2014/071587, US 10239806 B2, 2020–03–26.
[73]"Aviation Industry Proposes New Framework for Net Zero by 2050", https://biofuels-news.com/news/aviation-industry-proposes-new-framework-for-net-zero-by-2050/.
[74]Erin, V., "Groups Urge Passage of Bill Creating Blenders Tax Credit for SAF", http://www.ethanolproducer.com/articles/19259/groups-urge-passage-of-bill-creating-blenders-tax-credit-for-saf.
[75][80]Luke, G., "Ethanol's Own SAF Runway", https://ethanolproducer.com/articles/19233/ethanolundefineds-own-saf-runway.
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[78]"Shell's Rhineland Refinery to Produce SAF", https://bio/fuels-news.com/news/shells-rhineland-refinery-to-produce-saf/.
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[82]"Europe's Surging Demand for UCO Raises Supply Concerns", https://biofuels-news.com/news/europes-surging-demand-for-uco-raises-supply-concerns-report-finds/.
[83]Ling, T.; Jennifer, N. M.; Zia, H., et al., "Techno-economic Analysis for Upgrading the Biomass–derived Ethanol–to–jet Blendstocks", Green Chemistry, 2017(19), pp. 1082–1101.
[84]John, R. H., Lee, R. L., Onofre, A., et al., "Technoeconomic and Life–cycle Analysis of Single–step Catalytic Conversion of Wet Ethanol into Fungible Fuel Blendstocks", PNAS, 2020, 117(23), pp. 12576–12583.
[85]Craig, B., "Gevo to Convert Fuel Ethanol from ADM to Jet Fuel", https://cen.acs.org/energy/biofuels/Gevo-convert-fuel-ethanol-ADM/99/i40.
[86]Liu, H. R.; Li, H. S.; Li, S. Z., "Ni-hydrocalumite Derived Catalysts for Ethanol Steam Reforming on Hydrogen Production", International Journal of Hydrogen Energy, https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.07.141.
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[95]周天勇：《中國(guó)可以解決未來(lái)發(fā)展的三大難題》，新浪財(cái)經(jīng)，https://baijiahao.baidu.com/s?id=1725960091279985003&wfr=spider&for=pc，2022年2月28日更新。
[97]World Bank Commodities Price Data (The Pink Sheet), https://thedocs.worldbank.org/en/doc/5d903e848db1d1b83e0ec8f744e55570-0350012021/related/CMO-Pink-Sheet-June-2022.pdf.
[99]Center for Renewable Energy Sources and Saving, Greece, D1.3: List with the Selected Most Promising Industrial Crops for Marginal Lands, Marginal Lands for Growing Industrial Crops, the European Community's Horizon 2020 (H2020) Grant, No.727698.
[100]艾買爾江·吾斯曼、吐熱衣夏木·依米提、王冀川等：《甜高粱再生栽培試驗(yàn)》，《新疆農(nóng)墾科技》，2017年第5期。
[101]Bioenergy and Food Security Project, Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), "Bioenergy and Food Security: The BEFS Analysis for Tanzania", Environment and Natural Resources Working Paper, No.35, 2010.
Trends in Bioeconomic Development: Building a Biofood Industry
and Bioenergy Industry System
Li Shizhong
Abstract:Bioeconomy has been rooted in the far-reaching transformation of the energy, transportation and industrial sectors, and the 14th Five-Year Plan for Bioeconomic Development has listed bioagriculture and biomass alternative applications as priority areas for development. To promote the achievement of the carbon neutrality target by 2060 and the high-quality development of the bioeconomy, we should establish a "big food concept", rely on independent technological innovation, and focus on building a "dual source" industry of biofood and bioenergy. Using 720 million mu of exploitable marginal land in China and adjusting the planting structure, we can produce roughage to meet the needs of 240 million cows , 200 million tons of ethanol, and create 28 million jobs, that will help to solve the problems of unemployment, food security and energy shortage.
Keywords: bioeconomy, biofood industry, bioenergy industry, marginal land, sweet sorghum
責(zé) 編／桂 琰
