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近日,在《巴黎協定》氣候雄心峰會五周年之際,世界70多個國家的上司人齊聚一堂。會議審查了各國履行《巴黎協定》承諾的結果,一些國家還制定了應對氣候變化的新目标。
事實上,自上個世紀以來,人類一直在追求環境保護與經濟發展的平衡,并試圖找到一條可持續發展的道路。在衆多的環境保護問題中,減少二氧化碳排放一直是世界的主要目标之一。例如,《巴黎協定》将減少溫室氣體排放、控制全球變暖和氣候變化作為其主要任務之一。
在此背景下,乙醇汽油作為清潔燃料已成為可再生能源的發展重點之一。乙醇是室溫常壓下易燃、易揮發、無色的透明有機化合物,俗稱醇類,可與汽油混合或單獨用作内燃機燃料。根據原料來源和生産工藝,乙醇大緻可分為生物乙醇和化學乙醇。目前,生物乙醇生産在全球乙醇生産中的主要應用是生物乙醇。
生物燃料乙醇是可再生能源的重要分支,主要以農産品和農林廢棄物為原料,如玉米、甘蔗、稭稈等。目前,世界上超過三分之一的國家正在推廣燃料乙醇的使用。自2000年以來,全球生物燃料乙醇産量迅速增長,在過去十年中以年均18%以上的速度增長,預計到2020年将超過1億噸。可以說,生物燃料乙醇已成為世界新能源産業發展的新力量,寄予厚望。世界生物燃料乙醇的發展主要基于刺激農業、保護環境、實作能源替代等國家戰略考量。
美國政府制定可再生燃料标準以推廣燃料乙醇
美國是世界上最大的燃料乙醇生産國和消費國。為了保護環境,確定能源安全,美國在20世紀80年代開始發展燃料乙醇。為了確定增加乙醇消耗,美國國會根據《2005年能源政策法》和《2007年能源獨立和安全法》制定了可再生燃料标準(可再生燃料标準,RFS)。該标準設定了美國每年需要使用的燃料乙醇量,并根據前一年每家煉油廠的精煉量将乙醇使用量作為名額。
根據目前的可再生燃料标準(RFS II,RFS的修訂版),生物燃料的全壽命溫室氣體排放量必須比替代化石燃料排放至少低20%,才能被稱為可再生燃料。這些标準以法律形式确定,生物燃料乙醇的整個生命周期排放量必須遠低于其替代化石燃料,并確定生物燃料乙醇有效地添加到汽油中并每年使用。
玉米乙醇溫室氣體排放全生命周期碳減排分析
與使用以汽油和柴油為代表的不可再生能源相比,使用以玉米乙醇為代表的可再生生物燃料乙醇可以顯着減少燃料整個生命周期的溫室氣體排放。最基本的原因是,在種植玉米等農産品的過程中,作物吸收了大量的二氧化碳,作物被制成乙醇,燃燒産生的二氧化碳排放大緻相當于吸收的二氧化碳,達到碳平衡,碳中和。
2018年8月8日,美國農業部釋出了一份報告,"玉米乙醇的溫室氣體效益評估 - 玉米乙醇的溫室氣體效益評估最近的證據。該報告根據美國多年來使用生物燃料乙醇的資料,從土地利用變化、農場經營、燃料生産等多個次元分析了燃料乙醇使用對美國溫室氣體排放的影響,并得出結論,美國玉米基生物燃料乙醇的總生命周期目前比汽油當量低39%。 而來自天然氣動力燃料乙醇工廠的燃料乙醇比汽油當量低43%。根據目前美國燃料乙醇工廠減排措施和趨勢,未來幾年美國玉米乙醇溫室氣體排放量有望達到47%-70%。
該報告考慮了許多因素,例如土地利用的變化,例如土地從其他用途轉為玉米生産的直接相關排放,由于農民将更多現有農田用于玉米種植而導緻的非玉米作物産量下降,開發新農田以補充這些作物的間接排放,以及燃料和原料運輸的間接排放, 包括乙醇生産産生的化石能源排放 副産品貢獻包括幹玉米酒(DDGS),這是乙醇生産的副産品,因為動物用高蛋白飼料取代了一些玉米和其他作物,進而減少了農場的使用。
根據目前的玉米乙醇排放概況,美國農業部為2022年設定了兩個預計的排放情景。第一種被稱為"正常情景"(BAU),預測目前的趨勢将持續到2022年:首先,每公頃玉米産量(每年增加125.7公斤/公頃);BAU計劃反映了到2022年玉米乙醇溫室氣體排放的預期改善,而煉油廠沒有采取措施減少排放。第二個預測是高效率 - 高保護情景,它建立在BAU情景的基礎上,煉油廠可能會采取一些行動來降低玉米乙醇的溫室氣體強度。這些措施包括在與農場的協定中低排放種植玉米(減少耕作,土壤覆寫作物和養分管理),将生物質作為工藝燃料轉變為可持續生産,以及關閉煉油廠附近的牲畜育種業務。
根據上述資料,在BAU和HEHC情景中,玉米乙醇的排放量遠低于用乙醇代替的汽油的排放量。
不久前,國家能源局委托第三方評估機構對中國燃料乙醇試點進行了評估。評價結果表明,我國在論證是否使用乙醇汽油時,實作了改善農業經濟、合理利用非食用食品、替代能源和人類動物資源環境保護的目标,成效顯著。我國燃料乙醇生産技術在近十年的發展過程中已基本達到世界先進水準,下一步推進計劃是安全可行的。燃料乙醇在全國範圍内的進一步使用,對于優化我國能源結構、改善大氣環境品質、減少車輛尾氣排放、促進經濟社會可持續發展具有重要意義。
由此可見,生物燃料乙醇能夠有效減少整個生命周期的碳排放,将有助于中國實作《巴黎協定》在早期做出的減排承諾,為低碳綠色事業做出貢獻。