荻草，代表性纤维素类能源植物
新兴的生物能源行业是个多技术并举的领域。观察近日启动的国家“863”项目不难发现，为寻找新一代的生物能源的原料，专家们正在从多途径进行探索。
纤维素类能源植物似乎是颇具前景的生物质原料。近日，中国科学院广州能源所承担的国家“863”项目“纤维素类生物质高效转化利用技术”之“能源草高效制备生物天然气关键技术研究”和“生物质水相催化合成生物航空燃油”课题启动。
“生物燃气工程是国家重点发展和推广应用的技术，生物航空燃油是目前国际国内在高品质先进液体燃料领域发展的重要方向，符合国际上对航空碳排放减排的需求。”课题负责人、中国科学院广州能源所可再生能源与天然气水合物重点实验室研究员王铁军对《中国科学报》记者表示。
利用纤维素类能源植物制造生物天然气和生物航空燃油，这一前景十分可观。但技术能否走出实验室，达到产业化的目标，仍需要开展大量的工作。
原料瓶颈
从化学成分上，能源植物包括两类。一类是富含碳水化合物的能源植物，包括含糖类、含淀粉类和含纤维类能源植物，利用这些植物做生产原料可得到燃料乙醇和燃气；一类是富含油脂的能源植物，如油菜、向日葵、麻风树、油楠等，可直接产生接近石油成分的燃料。
生物航空燃油之前的研发利用到了富含油脂的能源植物。
但是，科学家从玉米、大豆、甘蔗等农作物中提取生物燃油时，得到的生物柴油和乙醇性能未能达到航空燃油所需的性能标准，无法用于商业飞行。
“由于原料来源有限，种植需要大量的土地，产率低、油脂收集提取成本高也限制了生物航空燃油的发展。”王铁军说，“同时，制备生物天然气依赖大型养殖场，通过将动植物的粪便发酵来获得生物燃气。”
王铁军再三强调，“生物天然气要实现产业化，原料上也有局限性，因为它通常和大型的养殖场绑定在一起”。
天然的能源型植物资源
“如果种植纤维素类的能源草，应该可以解决问题。能源草耐得住恶劣的气候条件，又能在边际土壤地区种植，摆脱了对大型畜牧场的依赖，可以达到产业化的规模。”王铁军提出了解决办法。
“我们承担的两项课题的共同点在于如何突破生物质产业面临的原料瓶颈问题，即如何利用廉价而丰富的原料来生产高端燃料。生物天然气和生物航空燃油原来分别依赖动物的养殖和油脂作物的种植。”王铁军补充道，“这两者都无法解决产业化的原料需求问题，但纤维素能解决，收割粮食之后剩下来的材料都可以用来生产交通领域液体类的高品质燃料。”
纤维素类能源草就是一类重要的能源植物资源。柳枝稷、荻、芦竹是3种理想的纤维素类能源草代表，它们皆为多年生的高大草本植物，植株高大，生长迅速，生物质产量高，适应性极强，能够在较为贫瘠的土地上正常生长，且均属于非粮能源作物。
在我国，基于丰富的边际土地资源开展纤维素类能源草的规模化种植与应用，发展生物质能源产业，可以实现“不与民争粮，不与粮争地”。
同时，不仅是能源草，林业、农业的剩余秸秆等其他纤维素类能源植物都可以成为原料来源。
产业化过程很漫长
原料问题看似可以解决，但两项技术还面临着其他难题。
“能源草在产气量和产气效率方面必须取得突破和提高。”王铁军表示，目前国际上并没有大范围使用生物航空燃油。我们国家也用生物燃油试飞过，但这些燃油都不是从纤维素类能源植物提炼得来的。纤维素生产航空燃油仍是一个前端的技术，目前在国际上处于试生产和实验攻关的阶段，连试用都没有。同时，整个生物质水相催化生产生物航空燃油的工艺需要集成和优化，催化剂的性能和寿命都需要提高。
技术难题尚未解决，那通过纤维素类能源植物制造生物天然气和生物航空燃油是否就不具备产业化前景了呢？
北京市农林科学院北京草业与环境研究发展中心一位不愿透露姓名的研究员对本报记者表示，“至少要200年才谈得上产业化”。
实际上，上述两项课题属于国家的“863”项目，具备产业化前景是国家立项的根本要求。王铁军强调，要想实行产业化，必须具备三个条件。一是转化效率要高；二是相关的技术要比较成熟、稳定可靠；三是经济性要与目前的能源市场有所竞争，至少要持平。
