市场
预计到2015年,全球生物柴油需求量将超过每年100亿加仑。目前,已有30个国家制定了生物燃料目标,并将生物柴油与普通汽油混合。欧洲正朝着7%的混合比例迈进,而巴西和印度尼西亚的目标是10%。发展中国家占全球生物燃料需求的50%,它们对可再生燃料的长期承诺体现在,全球17%的生物柴油需求已集中在全球南方国家。欧盟是最大的生物柴油消费国,占全球需求的44%,紧随其后的是亚太地区,占39%,远超美国。.
欧洲的农业用地包括1.64亿公顷耕地和7600万公顷牧场。粮食和饲料作物的农业残余物是生物燃料生产的重要来源。位于奥地利维也纳的国际应用系统分析研究所(IIASA)估计,作物残余物(占收获生物质的50%)可产生高达2.46亿吨的生物质,用于生产生物燃料和生物塑料。这些残余物可以利用,而不会造成肥料和土壤改良剂的损失。这种农业废弃物处理方法减少了1500万至2000万公顷原本用于种植生物燃料作物的农田需求。.
创新
对生物质燃料(或塑料)的需求正在与粮食生产争夺资源。康奈尔大学的专家计算得出,如果一辆普通美国汽车一年都使用生物柴油或乙醇燃料,就需要11英亩农田,而这些农田原本可以生产足够7人食用的粮食。然而,这仅仅是问题的一部分:从农作物中生产乙醇所需的能量比燃烧乙醇产生的能量还要多。主要问题在于,纯度为99.8%的8%乙醇必须从92%的水中分离出来。此外,玉米侵蚀土壤的速度是土壤再生速度的12倍,灌溉玉米消耗地下水的速度是自然补给速度的25倍,这些都使得这种系统无法被视为可持续的。如果美国所有汽车都使用100%乙醇燃料,那么美国97%的土地面积都需要用来种植玉米作为原材料。很难解释塑料或玉米基燃料如何能被视为化石燃料的可持续替代品。.
瑞典皇家科学院院士、卡罗林斯卡学院微生物学系主任卡尔-戈兰·赫登(Carl-Göran Hedén)在20世纪60年代初提出了生物炼制的概念,旨在摆脱粮食燃料和塑料的恶性循环。他提出的生物质加工理念,借鉴了原油的加工逻辑,将原油裂解重组为10万种不同的分子,同时产生能量。尽管包括国家可再生能源实验室和瓦赫宁根大学在内的许多研究机构都对这一理念进行了研究,但真正将其付诸实践的却是巴西里约热内卢联邦大学(FURG)的豪尔赫·阿尔贝托·维埃拉·科斯塔(Jorge Alberto Vieira Costa)教授,他并非使用植物,而是使用藻类。.
上世纪90年代,豪尔赫·维埃拉教授在巴西南部碱性湖泊曼盖拉湖(Lagoa Mangueira)开展了淡水藻类研究,旨在解决该地区的营养不良问题。凭借其在大规模生产方面的专业知识,他将研究项目从粮食安全扩展到气候变化减缓。藻类生产取得了成功,但对藻类作为营养物质的二氧化碳需求有了更深入的了解,这带来了一个新的机遇:利用当地燃煤电厂的过剩排放,将蓄水池改造成藻类生产基地。一项详细的生产能力研究表明,藻类过剩不仅满足了人类食用需求,还为从藻类中提取脂质生产生物燃料打开了大门。 Michele Grecque 是 Jorge Vieira 教授的同事,他将生物炼制提升到了一个新的水平,并发现了从残渣中生产酯(和聚酯)的可能性,从而有力地证明了生物炼制可以利用 CO2 生产食品、燃料和塑料。.
首笔现金流
2008 年,巴西团队在巴西阿雷格里港成功建立了第一个装置。尽管该项目仍处于初期阶段,但将温室气体转化为满足这三个基本需求的原材料的技术和资金能力,已经产生了完善该方法所需的研究资金,这将使关于藻类生物燃料的讨论走上一条充满希望的道路。.
与此同时,欧洲最大的生物塑料生产商——意大利公司Novamont已从一家创新型塑料公司转型为一家专注于生物炼制厂建设的企业,其首座生物炼制厂已在意大利特尔尼投入运营。在投资约1亿欧元研发创新塑料并建立起100项专利组合后,创始人兼首席执行官Catia Bastioli与600名当地农民成立了一家合资企业,为当地市场供应产品,从而推进了该项目。这项战略旨在使未耕地重新投入生产,并确保所有生物质(而不仅仅是淀粉和植物油)得到加工利用,从而提高农民收入、植物产量和产品成本,并如蓝色经济所设想的那样,创造多元化的现金流。.
机会
石油、炼油和石化行业应该启发化学工程师们寻求类似的复杂生物质衍生物生产方法。正如石油被分解成十万种不同的分子一样,生物质也不应在封闭的筒仓中生产,从而产生大量废弃物。现在是时候接受生物炼制的概念了。既然巴西和意大利的先例已经证明了其技术、经济和社会可行性,其他项目也应该很快效仿。.

