《竹子作為可再生能源的潛力:主要問題與技術(shù)選項(xiàng)》(Potential of Bamboo for Renewable Energy:Main Issues and Technology Options) 是國際竹藤組織(INBAR) 的技術(shù)報(bào)告，是由國際農(nóng)業(yè)研究磋商組織(CGIAR) 提供資助、INBAR 參與執(zhí)行的“森林、樹木和農(nóng)林復(fù)合研究”(FTA) 項(xiàng)目成果之一。該報(bào)告概述了竹子用于生產(chǎn)生物能源的經(jīng)濟(jì)潛力、技術(shù)選項(xiàng)和機(jī)會(huì)，旨在為相關(guān)決策者和竹業(yè)利益相關(guān)者了解竹子在滿足可持續(xù)生物能源供應(yīng)鏈發(fā)展的關(guān)鍵要求中所具有的潛力和面臨的挑戰(zhàn)提供支持。現(xiàn)將報(bào)告的主要內(nèi)容簡介如下。

竹子是一種有潛力的、高度可持續(xù)的生物質(zhì)資源，能夠幫助各國和全球?qū)崿F(xiàn)可再生能源目標(biāo)。比如，歐盟在其可再生能源指令(REDII) 中規(guī)定，到2030 年可再生能源消費(fèi)在總能源消費(fèi)中的占比要達(dá)到32%，同時(shí)要求各個(gè)成員國在交通運(yùn)輸領(lǐng)域可再生能源的占比至少要達(dá)到14%。歐盟在REDII 中，規(guī)定了林業(yè)原料可持續(xù)性的要求以及固體、氣體生物質(zhì)燃料的溫室氣體標(biāo)準(zhǔn)。竹子作為生物燃料有潛力符合這些要求和標(biāo)準(zhǔn)。

竹子廣泛存在于發(fā)展中國家。目前，全球有數(shù)百萬噸的竹資源沒有得到充分利用，另外還有數(shù)百萬公頃的退化土地和具有利用潛力的土地適合新造竹林。據(jù)估計(jì)，目前全球竹資源中如果有10%得到經(jīng)濟(jì)開發(fā)，每年就可生產(chǎn)約5 000 萬t 的生物質(zhì)，這將在生物質(zhì)原料供應(yīng)多樣化中發(fā)揮作用。由于一些竹子生產(chǎn)國(如哥倫比亞、巴西、印度尼西亞、尼日利亞和南非) 也是燃料出口國(如煤炭和生物燃料)， 竹子生物燃料可為這些國家提供一個(gè)發(fā)展新供應(yīng)鏈的機(jī)會(huì)，以形成綠色、更多樣化的燃料貿(mào)易組合，從而推動(dòng)其從化石燃料貿(mào)易逐漸過渡到生物燃料貿(mào)易。

竹子和其他木質(zhì)生物原料一樣，可以通過生物化學(xué)和熱化學(xué)轉(zhuǎn)化為固體、液體和氣體燃料，并可通過歐盟認(rèn)可的相關(guān)森林認(rèn)證項(xiàng)目(如FSC 和PEFC) 來滿足生物燃料市場對(duì)可持續(xù)性的要求。與其他木質(zhì)生物質(zhì)資源相比，竹子既具有競爭優(yōu)勢，也面臨挑戰(zhàn)。竹子的主要優(yōu)勢是產(chǎn)量高(每年干物質(zhì)產(chǎn)量為10～40 t/hm2) 和生物量密度高(300～900 kg/m3)， 但這兩個(gè)特點(diǎn)也帶來了較高的物流成本，因此如何將其成本有效地轉(zhuǎn)化為生物能源成為關(guān)鍵。木本竹子的燃料性能優(yōu)于草本原料，與木材的燃料性能相似，且符合固體生物質(zhì)燃料的技術(shù)規(guī)范。

從中期來看，新造竹林有助于固碳、減緩氣候變化和恢復(fù)退化的土地。人工竹林的碳儲(chǔ)存潛力與樹木人工林相當(dāng)，但竹林每年的碳匯量非常高。為了確保土地恢復(fù)項(xiàng)目長期的積極影響，需要對(duì)已建竹林的合理經(jīng)營提供激勵(lì)。通過對(duì)生產(chǎn)生物能源的剩余物進(jìn)行定價(jià)可以促進(jìn)資源管理。此外，竹子生物質(zhì)還可用于替代化石燃料，這時(shí)竹林對(duì)溫室氣體減排的貢獻(xiàn)就會(huì)更大。竹林的合理經(jīng)營與利用能夠提供許多生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，包括適應(yīng)和減緩氣候變化。在許多發(fā)展中國家毀林率一直居高不下，營造竹林將成為減少農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性、阻止毀林的有效選項(xiàng)，同時(shí)由于竹子生長快且每年更新，竹子作為生物能源可減輕對(duì)其他森林資源的壓力，減少毀林。

用竹子生物燃料取代化石燃料所減少的溫室氣體排放量可以達(dá)到甚至超過歐盟規(guī)定的要求。與煤炭相比，竹子發(fā)電的潛在溫室氣體減排量估計(jì)在70%～300%，取決于原料供應(yīng)是基于剩余物還是生物能源作物。

就成本而言，竹子一般需要人工擇伐，其收獲成本可能高于其他生物質(zhì)原料，但這樣收獲的竹子沒有石塊、土壤等雜物，是清潔無污染的原料，與農(nóng)業(yè)剩余物(如玉米秸稈和稻草) 不同，竹子在物流中也無需塑料包裝，而包裝材料和雜質(zhì)會(huì)嚴(yán)重影響生物燃料預(yù)處理設(shè)備的運(yùn)行，從而影響相關(guān)轉(zhuǎn)化工藝的經(jīng)濟(jì)可行性。此外，竹子燃料較高的溫室氣體減排潛力及竹林生態(tài)系統(tǒng)的高固碳量，為竹林進(jìn)入碳排放交易市場提供了機(jī)會(huì)。因此，與其他生物質(zhì)資源相比，竹子完整價(jià)值鏈的經(jīng)濟(jì)性更具優(yōu)勢。

目前，竹子生物能源產(chǎn)品主要是固體燃料(如竹炭和竹顆粒)，這些產(chǎn)品在一些國家(如中國和埃塞俄比亞)已商業(yè)化。生物質(zhì)氣化技術(shù)在農(nóng)村供電中應(yīng)用很少(如在印度尼西亞有竹氣化項(xiàng)目實(shí)施)。 日本已建成一家利用竹子作為燃料的發(fā)電廠。此外，竹子通過厭氧消化過程生產(chǎn)沼氣作為運(yùn)輸燃料的技術(shù)仍處于試驗(yàn)和示范階段(如在印度)。 在一些國家竹顆粒(巴西)和生物乙醇(印度)已計(jì)劃將其產(chǎn)業(yè)化。竹屑用于生物燃料的市場化交易未見有報(bào)道。

竹燃料貿(mào)易僅限于一些竹材生產(chǎn)國，而且在主要生物燃料商品市場中竹燃料的貿(mào)易還處于初級(jí)階段。生物質(zhì)加工商和能源用戶將竹材生物質(zhì)納入其中，將為竹材供應(yīng)鏈的發(fā)展、貿(mào)易及現(xiàn)有竹資源的合理經(jīng)營和新建竹林提供激勵(lì)。

在一些國家，竹子已被納入社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境管理和應(yīng)對(duì)氣候變化的國家戰(zhàn)略。中國、印度、厄瓜多爾、哥倫比亞、秘魯、日本、埃塞俄比亞、加納、印度尼西亞、馬達(dá)加斯加、烏干達(dá)和越南已經(jīng)采取了政策措施，還有些國家針對(duì)竹業(yè)制定了發(fā)展計(jì)劃和戰(zhàn)略。然而，在許多國家，還缺乏執(zhí)行這些戰(zhàn)略所需的資源，因此難以落實(shí)和實(shí)現(xiàn)。此外，一些竹材生產(chǎn)國的法規(guī)對(duì)于充分開發(fā)利用竹資源也帶來了挑戰(zhàn)。

為了充分挖掘竹子的潛力并發(fā)展可持續(xù)的價(jià)值鏈，需要應(yīng)對(duì)以下挑戰(zhàn)。

1) 動(dòng)員投資，建立多方利益相關(guān)者和跨部門的伙伴關(guān)系。由于竹子的多種用途和潛在應(yīng)用，竹價(jià)值鏈的開發(fā)為建立公、私部門以及民間社會(huì)的多個(gè)利益相關(guān)者的戰(zhàn)略伙伴關(guān)系提供了機(jī)會(huì)。為實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)和應(yīng)對(duì)氣候變化、減少因毀林和森林退化而導(dǎo)致的碳排放，應(yīng)將竹子納入生物商品生產(chǎn)的國家戰(zhàn)略。此外，密切與政策機(jī)構(gòu)的合作，以及生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈上不同利益相關(guān)者(生產(chǎn)者、加工者、燃料貿(mào)易商和能源用戶) 的參與，是生物質(zhì)能價(jià)值鏈成功發(fā)展的關(guān)鍵。在跨部門的合作中，不僅可以與能源部門建立伙伴關(guān)系，還可以與其他部門，如具有熱電聯(lián)產(chǎn)能力的農(nóng)用產(chǎn)業(yè)、化石燃料和排放密集型工業(yè)部門、化學(xué)品和材料部門建立伙伴關(guān)系，從而推動(dòng)這些部門的企業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略和社會(huì)責(zé)任的履行。此外，與民間社會(huì)以及科研、學(xué)術(shù)部門的合作亦是至關(guān)重要，因?yàn)樵u(píng)估和設(shè)計(jì)可持續(xù)的價(jià)值鏈和可贏利的商業(yè)模式需要采用多學(xué)科和跨部門的方法。

2) 將竹質(zhì)能源產(chǎn)品納入不斷發(fā)展的生物資源商品市場。在生物能源市場中開發(fā)一種新的生物質(zhì)供應(yīng)鏈，需要有長期的愿景和戰(zhàn)略方針。利用竹材生產(chǎn)生物能源是發(fā)展綜合價(jià)值鏈的關(guān)鍵，生物能源產(chǎn)品的多樣化可以提高行業(yè)的競爭力；竹材加過程中其資源利用率較低，因此大量加工剩余物可以轉(zhuǎn)化為能源產(chǎn)品。此外，生物能源的應(yīng)用可以為竹資源的可持續(xù)經(jīng)營和人工竹林營建提供激勵(lì)。綜合價(jià)值鏈的戰(zhàn)略性逐步發(fā)展首先需要發(fā)展足夠的資源量以供應(yīng)國內(nèi)外的生物能源市場，同時(shí)有助于當(dāng)?shù)亟⒂懈偁幜Φ募庸I(yè)。就目前階段，固體燃料(木屑、顆粒和木炭)仍是生物燃料市場的主體，其市場已經(jīng)成熟；但從長遠(yuǎn)來看，基于木質(zhì)纖維原料的高級(jí)生物燃料(如液體和氣體) 將更具競爭力。因此，一方面應(yīng)推動(dòng)竹材生產(chǎn)并將其加工成固體燃料(如竹炭、竹屑和顆粒)， 以供應(yīng)面向國內(nèi)外市場的大、中、小企業(yè)；同時(shí)注重?cái)U(kuò)大規(guī)模、引入生物煉制技術(shù)以生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)上可行的高級(jí)生物燃料(如生物乙醇和可再生柴油)， 這就需要與現(xiàn)有的煉油廠、石化集群、化工廠和紙漿/鋸木廠建立伙伴關(guān)系。

3) 采用跨學(xué)科方法推動(dòng)研發(fā)(R＆D)。發(fā)展竹價(jià)值鏈可以促進(jìn)技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新，同時(shí)整合生產(chǎn)國的本地知識(shí)。為發(fā)展可持續(xù)的竹材生產(chǎn)系統(tǒng)，需要在物流、預(yù)處理以及竹材能源轉(zhuǎn)化方面進(jìn)行深入研發(fā)，以制定相應(yīng)的戰(zhàn)略和技術(shù)。優(yōu)化和發(fā)展生物燃料價(jià)值鏈包括采用能夠改善效率、成本和可持續(xù)性的正確做法和技術(shù)，因此需要跨學(xué)科的研究以詳細(xì)評(píng)估竹材作為生物燃料的總成本和效益(技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性)。 此外，需要進(jìn)一步研究竹質(zhì)生物燃料價(jià)值鏈(生物質(zhì)生產(chǎn)、物流戰(zhàn)略、改善燃料特性的預(yù)處理和轉(zhuǎn)化技術(shù))、 木本竹林的固碳潛力及其排放量以及相關(guān)生物燃料價(jià)值鏈的可持續(xù)性；也需要開發(fā)竹碳方法學(xué)，并將其納入相應(yīng)的交易平臺(tái)。提供來自生物質(zhì)供應(yīng)地區(qū)的充分、可靠的信息是進(jìn)入國際生物能源市場的先決條件，為此跨學(xué)科的專門知識(shí)和利益相關(guān)者之間的信息交流是十分必要的。