在日前召开的全国生态环境保护大会上，习近平总书记再次强调要加强科技支撑，推进绿色低碳科技自立自强，把应对气候变化、新污染物治理等作为国家基础研究和科技创新重点领域。
　　
　　为了有效地应对气候变化，全球都在探索脱碳与碳中和的方法与路径。经过多年的研发，我国科学家培育出新型能源植物——超级芦竹，国家林业和草原局已将其纳入植物新品种保护和重点开发利用品种。超级芦竹如何助力构筑新型能源系统，促进人与自然和谐共生？为什么说发展超级芦竹是实现碳中和的最佳路径之一？

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王凡：超级芦竹将成就新型能源系统

■中国能源研究会副秘书长、节能减排工作委员会主任 王凡

　　中国经济时报：超级芦竹作为我国自主创新培育的植物能源，已成为植物能源耀眼新星。超级芦竹如何助力构筑新型能源系统？
　　
　　王凡（中国能源研究会副秘书长、节能减排工作委员会主任）：我国要实现碳中和目标，就需要构筑新型能源系统。在新型能源系统中，非化石能源占比要达到85%以上才能实现碳中和。尤其是为了实现生产、生活便利和高质量发展，我们还需要建立新型电力系统，新型电力系统也一定是以非化石能源为主体。超级芦竹产量高、热值稳定、成本低，在实现大规模储能和核聚变商运之前，应是建立新型电力系统、构筑新型能源系统的优先选择。种植开发利用超级芦竹和我们利用农村生物质有天壤之别，种植超级芦竹，农村有收益，无须国家补贴，就可持续发展，而且还可以改善和优化土地与环境。
　　
　　一直以来，能源界面临着难以同时满足安全可靠、经济可行、绿色低碳的能源“不可能三角”。超级芦竹干基含碳量在46%以上，种植4亿亩—6亿亩就可以替代全国燃煤电厂的发电用煤，种植1亿亩就可提供全国汽车用氢，种植2亿亩就可满足全国3500亿立方米天然气用量。超级芦竹完全可以替代化石能源，提供生产生活中的燃料和原料，支撑新型电力系统，构筑新型能源系统，实现安全可靠、经济可行、绿色低碳，从而依靠科技创新破解绿色发展的难题，解决能源“不可能三角”。
　　
　　超级芦竹本身是土壤修复改良植物，它抗逆性强，在重金属污染、有机物污染、石油污染等土地上均可生长，并以其巨大的生物质产量，可以快速移除土壤中的污染物，完成对土壤的改良修复。种植芦竹后，土壤中有机碳含量、氮含量、酶含量显著增加，可以平衡土壤酸碱性，提升土壤综合质量。秋冬季随着植物枯黄脱水，植物体内营养成分会随细胞液返回到根部，将空气中的氮固于土壤中，供来年生长用。超级芦竹根部新陈代谢，旧根在地下腐烂蜕化会增加土壤中碳、氮的含量，起到提高土壤肥力、改良修复土壤的作用。
　　
　　超级芦竹根系密集发达，可深达3—5米，对水土保持，修复土地，有很好的效果。应用工、农业废水以及生活污水进行灌溉也不会损坏芦竹生长，反而会为芦竹补充养分。在江河湖泊周围种植超级芦竹，可以起到护坡固堤的作用。在水体边缘种植一定规模的超级芦竹，可以阻止陆地面污染物渗入水体，起到保护水体的作用。
　　
　　超级芦竹Rydro-3号是饲料用品种，可以替代青贮玉米，作为牲畜饲料。该品种粗蛋白含量高，是优质的饲料用植物品种。该品种粗蛋白和纤维素可达19%和33%。作为饲料，每年可连续收割三次以上，鲜重产量可达12吨—15吨/亩以上。超级芦竹有良好的适口性，瘤胃微生物活性高，对牛的胃肠寄生虫具有驱虫药效。利用边际土地、盐碱地，规模种植饲料型超级芦竹，提供牲畜饲料，相当于扩大了种粮面积，提高了粮食安全。
　　
　　超级芦竹每生长1吨，就要吸收空气中1.7吨二氧化碳，碳汇能力是热带森林的5倍、玉米秸秆的7倍、水稻秸秆的15倍，是我国森林平均碳汇能力的25—40倍。超级芦竹是目前植物界吸收二氧化碳能力最强的品种之一，我们在充分保护植物品种多样性的前提下，应该鼓励用超级芦竹替代部分灌木和树木。
　　
　　采用热解工艺深加工超级芦竹，在生产氢气、天然气、一氧化碳等能源、化工产品的同时，其副产的生物炭也可用来生产炭基肥、炭基土壤改良剂、炭基建材、活性炭、炭基导电材料。炭基肥、炭基土壤改良剂是修复土地的最好材料。采用这样的路线，在源源不断获得化石能源替代品的同时，还可以经久不息地实现固碳，能源产业竟可以成为负碳产业，这是颠覆性的变化，对于实现“双碳”目标意义重大。
　　
　　种植开发利用超级芦竹，在我们获得丰富的低碳负碳能源的同时，还能够帮助我们不断优化人与自然和谐共生的环境。
　　
　　超级芦竹属典型的四碳植物，具有较高的光合速率。其光合速率达5—7克二氧化碳/平方米/小时。在自然界，二氧化碳+水，通过光（条件）叶绿体（场所），转化生成有机物（储存能量）+氧气。
　　
　　只要我们有足够的边际土地和盐碱地，用来种植超级芦竹，加以开发利用，成就新型电力系统，构筑新型能源系统，就完全可以提高生产质量和生活品质，鼓励人们更多地使用“安全可靠、经济可行、绿色低碳”的能源，实现能源自由王国。

封加平：发展超级芦竹是实现碳中和的

最佳路径

■中国林业产业联合会常务副会长、原国家林业局总工程师 封加平

　　中国经济时报：超级芦竹有哪些特点？为什么说发展超级芦竹是实现碳捕获、碳利用、碳封存的最佳路径，也是实现碳中和的最佳路径之一？
　　
　　封加平（中国林业产业联合会常务副会长、原国家林业局总工程师）：生物质历来就是人类的能源。化石能源也是远古时代的生物质经过高温高压转化而来的。从某种意义上讲，生物质可以做成能源和一切化工产品，只是供应量满足不了，而超级芦竹的培育成功解决了这一重大问题。
　　
　　超级芦竹是利用我国野生芦竹种质资源培育出来的能源植物新品种。有五个重要特点：一是产量高，固碳量大；二是当年种植，当年可收割利用；三是有良好的环境适应性，耐水涝、耐旱、耐盐碱、耐寒、耐重金属，可利用边际土地大面积种植；四是成本低、经济性好，并且有良好的生态价值，可治理土壤、水体污染；五是用途广泛，市场空间巨大。
　　
　　发展超级芦竹是实现碳捕获、碳利用、碳封存的最佳路径，也是实现碳中和的最佳路径之一。
　　
　　第一，超级芦竹是碳捕获的利器。科学家研究表明，热带森林每年能吸收二氧化碳0.77吨/亩—2.4吨/亩、温带森林每年能吸收0.31吨/亩—1.8吨/亩、寒带森林每年能吸收0.19吨/亩—0.57吨/亩，而超级芦竹每年吸收的二氧化碳高达8.5吨/亩—17吨/亩。
　　
　　第二，超级芦竹是碳利用的最佳途径。据我国科学家测定，超级芦竹的碳元素达46.7%以上,1吨超级芦竹干物质吸收二氧化碳1.7吨以上，通过先进的热转化工艺，这些含碳的有机物可转化为氢气、天然气、甲醇等，对比其它新能源，成本低、效益高。
　　
　　第三，超级芦竹是实现碳封存的有效途径。如果用超级芦竹替代化石能源就实现了零碳排放；如果用超级芦竹生产纸桨、纤维制品、纺织品、人造板、碳基板材、活性炭、炭基肥等，就是负碳排放，即实现二氧化碳的封存。
　　
　　特别是超级芦竹产量高，可形成多个万亿元级的下游支柱产业。
　　
　　一是煤炭替代产业。超级芦竹热值为4200—4600大卡，可直接替代动力煤。据专家测算，种植6亿亩超级芦竹，可替代我国全部22亿吨发电用煤，减少二氧化碳排放达40亿吨，形成年产值2.5万亿元的支柱产业。
　　
　　二是石油、天然气替代产业。1吨干基超级芦竹可生产0.44吨甲醇或270立方米天然气。种植3亿亩超级芦竹，每年可生产4000亿立方米天然气，可保障我国全年的天然气供应量；种植3亿亩超级芦竹，可替代我国全部的进口石油5.1亿吨。超级芦竹还可生产乙醇、液氨、乙二醇等高端化学品。种植3亿亩超级芦竹，可满足我国每年10多万亿元下游化工产品的原料需求。
　　
　　三是绿色氢能产业。氢能是21世纪的终极能源。我国用超级芦竹热解制氢的工业路线已经打通。每吨干基超级芦竹可产氢1100立方米，每立方米成本低于0.8元，只有电解水制氢成本的1/3。目前，我国全年氢气消耗量为3500万吨，种植1亿亩超级芦竹，可年产绿氢5000万吨。
　　
　　四是航空煤油、航天煤油产业。超级芦竹可生产航空煤油、航天煤油，种植8000万亩超级芦竹可满足我国每年全部3700万吨航空煤油用量，实现我国航空业零碳、负碳排放，避免我国航空业即将面临的海外碳税。
　　
　　五是炭基土壤修复剂及炭基肥产业。超级芦竹对土壤中的汞、铜、镍等重金属和氯化钠及卤化物有很强的吸收功能，生长过程就可修复改良土地；同时，超级芦竹通过绝氧热解生产高端能源及高端化学品后的副产品——生物炭，可用来大规模生产炭基肥，修复板结、酸化、荒漠化、石漠化、盐碱化、重金属污染土地。据专业机构实测，施用炭基肥，可提高作物产量15%—30%，减少20%—30%氮素用量。
　　
　　六是制浆造纸产业。我国是全球最大的纸浆进口国，年进口3000万吨，占全球纸浆产量的16%。超级芦竹茎、叶均可制浆，得率高、白度好。种植3000万亩超级芦竹，可产纸浆1亿吨，形成负碳造纸产业。
　　
　　七是人造板产业。我国60%的木材靠进口，是全球第一大人造板生产国，年产人造板3.8亿立方米。种植2000万亩超级芦竹，可提供2.2亿吨原材料，可大量减少木材进口，形成负碳人造板产业。
　　
　　八是青贮饲料产业。超级芦竹生长初期粗蛋白含量为15%—19%、纤维素含量为33%，是优质饲料。新鲜芦竹每年可收割2—3次，每亩每年产量10吨—25吨。种植1000万亩超级芦竹，可生产2.5亿吨青储饲料，对维护我国饲料安全、食肉安全具有重大意义。
　　
　　九是碳汇产业。我国每年排放二氧化碳100多亿吨。超级芦竹吸收二氧化碳功能强，在我国黄河以南每亩每年吸收8.5吨—17吨二氧化碳。种植6亿亩超级芦竹可吸收51亿—102亿吨二氧化碳，可形成巨额碳汇资产。
　　
　　大力发展超级芦竹，至少可解决我国以下重大战略性问题：一是实现能源自主，保障能源安全；二是提前实现碳中和，节约大量的资金资源；三是实现25亿亩边际土地、15亿亩盐碱地的高效利用，在乡村振兴中发挥重大作用；四是成功治理土地污染和面源污染，实现土地的永续利用和优化；五是实现国土绿化，保护森林资源，维护生态安全；六是促进“一带一路”绿色发展，引领全球绿色发展。
　　
　　发展超级芦竹将会引领能源革命、绿色革命，不仅为我国低成本打破外国石油霸权创造了极好的条件，也为我国高值化利用十几亿吨农林生物质，为农村培育战略性新兴产业提供了历史机遇。
　　
　　鉴于发展超级芦竹具有特殊意义，特别提出以下几点建议：一是加快编制超级芦竹碳捕获、碳利用、碳封存国内国际认可的方法学；二是制定利用非耕地种植超级芦竹的相关政策；三是加快超级芦竹深加工转化装备国家首台套的立项、研发、示范推广速度；四是制定超级芦竹深加工高端能源、高端化工产品的税收优惠政策。

林宇震：我国在可持续航空燃料领域

会大有作为

■北京航空航天大学教授、中国航空发动机低

排放燃烧联合创新中心首席科学家 林宇震

　　中国经济时报：我国民用航空减碳面临哪些挑战？您对我国航空绿色低碳发展有哪些建议？
　　
　　林宇震（北京航空航天大学教授、中国航空发动机低排放燃烧联合创新中心首席科学家）：全球民航运输业已经达成了一致意见，航空业到2050年要实现净零碳排放，与全球脱碳的步伐基本协调。根据IATA的预测，要实现净零碳排放，主要的贡献是采用可持续航空燃料，占全部脱碳措施的65%。
　　
　　可持续航空燃料的可持续性是指原料可连续重复地产生，并能够与经济、社会和环境相协调发展。航空燃料意味着必须符合用于航空运输的技术和适航需求。按照目前的预测，可持续航空燃料在2050年全球的需求量将达到3.6亿吨。在中国，按照我国民航发展的规划，据估计会超过0.6亿吨—0.7亿吨，这是一个巨大的挑战。主要表现在：大规模、成本可接受、零碳甚至是负碳排放、燃料组分设计和适航等五个方面。
　　
　　一是大规模。目前，可持续航空燃料的原料主要是餐饮废油等废弃油脂，千万级人口城市的废弃油脂量大致为10万吨，全球所有的可收集量约为6000万吨，可生产出约2000万吨可持续航空燃料，与每年数亿吨的需求有巨大差距。
　　
　　二是成本可接受。目前，可持续航空燃料无论是主要的废弃油脂生产路线，还是正在兴起的通过生物质费托合成和酒精转换为航空煤油，由于原料成本高昂和加工工艺复杂，是从原油炼制的航空煤油价格的2—5倍。航空脱碳成本高昂。
　　
　　三是负碳排放。由于全生命周期的碳足迹，目前的主要技术路线都还做不到零碳排放，碳排放降低比例为50%—90%，达不到完全的零碳排放甚至负碳排放。
　　
　　四是燃料组分设计。从原油炼制的航空煤油，组分主要是直链和支链烷烃，环烷烃和芳香烃，由于原油的产地和炼制工艺，具体的组成和成分有很大差异，虽然符合标准，但是没有专门针对航空发动机安全和运行进行设计，不够优化。
　　
　　五是适航取证。现有的可持续航空燃料的适航方法是由美国制定的标准执行。要由飞机和发动机制造商同意才可以获批。造成可持续航空燃料的取证周期长达数年，耗费高达数千万元。
　　
　　面对前述五个挑战，建议我国在可持续航空燃料方面采取以下应对措施。
　　
　　第一，可持续航空燃料的根本是要有碳源，碳源的规模决定了最终的产能。美国和欧洲的可持续航空燃料路径，迥然不同。美国走的是纯生物质路线，这是因为美国有雄厚的农业基础，生物质原料来源充沛。欧洲走的是混合路线，生物质和电合成路线，这是因为欧洲地少人多、生物质原料不足。我国的特点是地大人多，地大就是我们有各种各样的土地资源，人多就决定了生物质来源不能触碰18亿亩耕地红线。目前，我国科学家培育的一种能源作物——超级芦竹，能够在湿地、盐碱地快速大量生长。将几乎没有经济价值国内荒地10%转化为超级能源作物种植，就可以为可持续航空燃料提供充足原料供应。
　　
　　第二，低成本能够极大地降低航空运输脱碳成本，是实现大规模替代石油基航煤的有效手段，也是我国实现后发限制的决定性因素。可持续航空燃料的成本大头取决于原材料成本，由于大规模专门种植的能源作物，不像农林废弃物，产量和品质都有保证，成本可控。从工艺路线来看，现阶段合理路线是绝氧热解+费托合成。生物质变成可供后续加工的原料，是工艺设备的主要投资，大体会占到总成本一半，采用绝氧高温热解工艺制取合成气，就能将生物质低成本地达到费托工艺的要求，而费托工艺因煤制油在近十多年我国有了长足的发展，达到了国际领先的水平，而且成本低于国外同类装置。
　　
　　第三，生物质本质上是把大气中的二氧化碳经过光合作用固定下来，相当于是生物方法的碳捕捉。绝氧高温热解的另外一个好处是生产生物炭，可用于土壤改良剂，能帮助植物生长，形成碳封存。快速热解工艺+费托合成，能够实现负碳排放，每生产1吨负碳排放超级芦竹可持续燃料，多吸收了大气中10吨二氧化碳，可有效助力航空运输快速脱碳。
　　
　　第四，石油基炼制的航空煤油，组分取决于原料。基于生物质的合成燃料，相当于人工制造燃料组分，就可根据航空发动机安全性、操作性和环保性要求来设计符合标准的燃料，提升航空发动机的性能，使航空运输更安全、更易操作、更环保。例如，可通过调配直链和支链烷烃组成和成分，改善高空点火、贫油熄火等性能，使发动机工作范围更宽，保证安全性。减少芳香烃，可以减少非挥发性颗粒物排放，既减少对人体危害，又能减少高空尾迹云形成，降低对气候的影响。
　　
　　第五，可持续航空燃料适航取证，分为4个层级认证，其中两个环节需要通过飞机和发动机供货商OEM，耗费数年、数千万元。由于我国民用航空的飞机和发动机都来自于欧美，按照他们的适航取证方法，我国发展可持续航空燃料将面临巨大风险、极长的时间和极高的经济成本。为此，我国科学家提出了将燃料视作独立产品，基于适航安全性，采用标准燃烧室和标准发动机对可持续航空燃料进行认证，在2022年的国际民航组织大会上提出了该主张，受到了缔约国和可持续航空燃料供应商极大的认可，这将降低可持续航空燃料的认证时间和认证费用，推动可持续航空燃料优质高速发展。
　　
　　总之，在我国政产学研大力协同努力下，我国可持续航空燃料到达了一个将要快速发展的临界点，相信我国在可持续航空燃料领域，会大有作为。

资讯来源：中国经济时报，中国能源研究会