竹子作为可再生能源的潜力：主要问题与技术选项

《竹子作为可再生能源的潜力:主要问题与技术选项》(Potential of Bamboo for Renewable Energy:Main Issues and Technology Options) 是国际竹藤组织(INBAR) 的技术报告，是由国际农业研究磋商组织(CGIAR) 提供资助、INBAR 参与执行的“森林、树木和农林复合研究”(FTA) 项目成果之一。该报告概述了竹子用于生产生物能源的经济潜力、技术选项和机会，旨在为相关决策者和竹业利益相关者了解竹子在满足可持续生物能源供应链发展的关键要求中所具有的潜力和面临的挑战提供支持。现将报告的主要内容简介如下。

竹子是一种有潜力的、高度可持续的生物质资源，能够帮助各国和全球实现可再生能源目标。比如，欧盟在其可再生能源指令(REDII) 中规定，到2030 年可再生能源消费在总能源消费中的占比要达到32%，同时要求各个成员国在交通运输领域可再生能源的占比至少要达到14%。欧盟在REDII 中，规定了林业原料可持续性的要求以及固体、气体生物质燃料的温室气体标准。竹子作为生物燃料有潜力符合这些要求和标准。

竹子广泛存在于发展中国家。目前，全球有数百万吨的竹资源没有得到充分利用，另外还有数百万公顷的退化土地和具有利用潜力的土地适合新造竹林。据估计，目前全球竹资源中如果有10%得到经济开发，每年就可生产约5 000 万t 的生物质，这将在生物质原料供应多样化中发挥作用。由于一些竹子生产国(如哥伦比亚、巴西、印度尼西亚、尼日利亚和南非) 也是燃料出口国(如煤炭和生物燃料)， 竹子生物燃料可为这些国家提供一个发展新供应链的机会，以形成绿色、更多样化的燃料贸易组合，从而推动其从化石燃料贸易逐渐过渡到生物燃料贸易。

竹子和其他木质生物原料一样，可以通过生物化学和热化学转化为固体、液体和气体燃料，并可通过欧盟认可的相关森林认证项目(如FSC 和PEFC) 来满足生物燃料市场对可持续性的要求。与其他木质生物质资源相比，竹子既具有竞争优势，也面临挑战。竹子的主要优势是产量高(每年干物质产量为10～40 t/hm2) 和生物量密度高(300～900 kg/m3)， 但这两个特点也带来了较高的物流成本，因此如何将其成本有效地转化为生物能源成为关键。木本竹子的燃料性能优于草本原料，与木材的燃料性能相似，且符合固体生物质燃料的技术规范。

从中期来看，新造竹林有助于固碳、减缓气候变化和恢复退化的土地。人工竹林的碳储存潜力与树木人工林相当，但竹林每年的碳汇量非常高。为了确保土地恢复项目长期的积极影响，需要对已建竹林的合理经营提供激励。通过对生产生物能源的剩余物进行定价可以促进资源管理。此外，竹子生物质还可用于替代化石燃料，这时竹林对温室气体减排的贡献就会更大。竹林的合理经营与利用能够提供许多生态系统服务，包括适应和减缓气候变化。在许多发展中国家毁林率一直居高不下，营造竹林将成为减少农业生态系统脆弱性、阻止毁林的有效选项，同时由于竹子生长快且每年更新，竹子作为生物能源可减轻对其他森林资源的压力，减少毁林。

用竹子生物燃料取代化石燃料所减少的温室气体排放量可以达到甚至超过欧盟规定的要求。与煤炭相比，竹子发电的潜在温室气体减排量估计在70%～300%，取决于原料供应是基于剩余物还是生物能源作物。

就成本而言，竹子一般需要人工择伐，其收获成本可能高于其他生物质原料，但这样收获的竹子没有石块、土壤等杂物，是清洁无污染的原料，与农业剩余物(如玉米秸秆和稻草) 不同，竹子在物流中也无需塑料包装，而包装材料和杂质会严重影响生物燃料预处理设备的运行，从而影响相关转化工艺的经济可行性。此外，竹子燃料较高的温室气体减排潜力及竹林生态系统的高固碳量，为竹林进入碳排放交易市场提供了机会。因此，与其他生物质资源相比，竹子完整价值链的经济性更具优势。

目前，竹子生物能源产品主要是固体燃料(如竹炭和竹颗粒)，这些产品在一些国家(如中国和埃塞俄比亚)已商业化。生物质气化技术在农村供电中应用很少(如在印度尼西亚有竹气化项目实施)。 日本已建成一家利用竹子作为燃料的发电厂。此外，竹子通过厌氧消化过程生产沼气作为运输燃料的技术仍处于试验和示范阶段(如在印度)。 在一些国家竹颗粒(巴西)和生物乙醇(印度)已计划将其产业化。竹屑用于生物燃料的市场化交易未见有报道。

竹燃料贸易仅限于一些竹材生产国，而且在主要生物燃料商品市场中竹燃料的贸易还处于初级阶段。生物质加工商和能源用户将竹材生物质纳入其中，将为竹材供应链的发展、贸易及现有竹资源的合理经营和新建竹林提供激励。

在一些国家，竹子已被纳入社会经济发展、环境管理和应对气候变化的国家战略。中国、印度、厄瓜多尔、哥伦比亚、秘鲁、日本、埃塞俄比亚、加纳、印度尼西亚、马达加斯加、乌干达和越南已经采取了政策措施，还有些国家针对竹业制定了发展计划和战略。然而，在许多国家，还缺乏执行这些战略所需的资源，因此难以落实和实现。此外，一些竹材生产国的法规对于充分开发利用竹资源也带来了挑战。

为了充分挖掘竹子的潜力并发展可持续的价值链，需要应对以下挑战。

1) 动员投资，建立多方利益相关者和跨部门的伙伴关系。由于竹子的多种用途和潜在应用，竹价值链的开发为建立公、私部门以及民间社会的多个利益相关者的战略伙伴关系提供了机会。为实现联合国可持续发展目标和应对气候变化、减少因毁林和森林退化而导致的碳排放，应将竹子纳入生物商品生产的国家战略。此外，密切与政策机构的合作，以及生物质能产业链上不同利益相关者(生产者、加工者、燃料贸易商和能源用户) 的参与，是生物质能价值链成功发展的关键。在跨部门的合作中，不仅可以与能源部门建立伙伴关系，还可以与其他部门，如具有热电联产能力的农用产业、化石燃料和排放密集型工业部门、化学品和材料部门建立伙伴关系，从而推动这些部门的企业创新战略和社会责任的履行。此外，与民间社会以及科研、学术部门的合作亦是至关重要，因为评估和设计可持续的价值链和可赢利的商业模式需要采用多学科和跨部门的方法。

2) 将竹质能源产品纳入不断发展的生物资源商品市场。在生物能源市场中开发一种新的生物质供应链，需要有长期的愿景和战略方针。利用竹材生产生物能源是发展综合价值链的关键，生物能源产品的多样化可以提高行业的竞争力；竹材加过程中其资源利用率较低，因此大量加工剩余物可以转化为能源产品。此外，生物能源的应用可以为竹资源的可持续经营和人工竹林营建提供激励。综合价值链的战略性逐步发展首先需要发展足够的资源量以供应国内外的生物能源市场，同时有助于当地建立有竞争力的加工业。就目前阶段，固体燃料(木屑、颗粒和木炭)仍是生物燃料市场的主体，其市场已经成熟；但从长远来看，基于木质纤维原料的高级生物燃料(如液体和气体) 将更具竞争力。因此，一方面应推动竹材生产并将其加工成固体燃料(如竹炭、竹屑和颗粒)， 以供应面向国内外市场的大、中、小企业；同时注重扩大规模、引入生物炼制技术以生产经济上可行的高级生物燃料(如生物乙醇和可再生柴油)， 这就需要与现有的炼油厂、石化集群、化工厂和纸浆/锯木厂建立伙伴关系。

3) 采用跨学科方法推动研发(R＆D)。发展竹价值链可以促进技术发展和创新，同时整合生产国的本地知识。为发展可持续的竹材生产系统，需要在物流、预处理以及竹材能源转化方面进行深入研发，以制定相应的战略和技术。优化和发展生物燃料价值链包括采用能够改善效率、成本和可持续性的正确做法和技术，因此需要跨学科的研究以详细评估竹材作为生物燃料的总成本和效益(技术经济性和可持续性)。 此外，需要进一步研究竹质生物燃料价值链(生物质生产、物流战略、改善燃料特性的预处理和转化技术)、 木本竹林的固碳潜力及其排放量以及相关生物燃料价值链的可持续性；也需要开发竹碳方法学，并将其纳入相应的交易平台。提供来自生物质供应地区的充分、可靠的信息是进入国际生物能源市场的先决条件，为此跨学科的专门知识和利益相关者之间的信息交流是十分必要的。