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近日,在《巴黎协定》气候雄心峰会五周年之际,世界70多个国家的领导人齐聚一堂。会议审查了各国履行《巴黎协定》承诺的结果,一些国家还制定了应对气候变化的新目标。
事实上,自上个世纪以来,人类一直在追求环境保护与经济发展的平衡,并试图找到一条可持续发展的道路。在众多的环境保护问题中,减少二氧化碳排放一直是世界的主要目标之一。例如,《巴黎协定》将减少温室气体排放、控制全球变暖和气候变化作为其主要任务之一。
在此背景下,乙醇汽油作为清洁燃料已成为可再生能源的发展重点之一。乙醇是室温常压下易燃、易挥发、无色的透明有机化合物,俗称醇类,可与汽油混合或单独用作内燃机燃料。根据原料来源和生产工艺,乙醇大致可分为生物乙醇和化学乙醇。目前,生物乙醇生产在全球乙醇生产中的主要应用是生物乙醇。
生物燃料乙醇是可再生能源的重要分支,主要以农产品和农林废弃物为原料,如玉米、甘蔗、秸秆等。目前,世界上超过三分之一的国家正在推广燃料乙醇的使用。自2000年以来,全球生物燃料乙醇产量迅速增长,在过去十年中以年均18%以上的速度增长,预计到2020年将超过1亿吨。可以说,生物燃料乙醇已成为世界新能源产业发展的新力量,寄予厚望。世界生物燃料乙醇的发展主要基于刺激农业、保护环境、实现能源替代等国家战略考量。
美国政府制定可再生燃料标准以推广燃料乙醇
美国是世界上最大的燃料乙醇生产国和消费国。为了保护环境,确保能源安全,美国在20世纪80年代开始发展燃料乙醇。为了确保增加乙醇消耗,美国国会根据《2005年能源政策法》和《2007年能源独立和安全法》制定了可再生燃料标准(可再生燃料标准,RFS)。该标准设定了美国每年需要使用的燃料乙醇量,并根据前一年每家炼油厂的精炼量将乙醇使用量作为指标。
根据目前的可再生燃料标准(RFS II,RFS的修订版),生物燃料的全寿命温室气体排放量必须比替代化石燃料排放至少低20%,才能被称为可再生燃料。这些标准以法律形式确定,生物燃料乙醇的整个生命周期排放量必须远低于其替代化石燃料,并确保生物燃料乙醇有效地添加到汽油中并每年使用。
玉米乙醇温室气体排放全生命周期碳减排分析
与使用以汽油和柴油为代表的不可再生能源相比,使用以玉米乙醇为代表的可再生生物燃料乙醇可以显着减少燃料整个生命周期的温室气体排放。最基本的原因是,在种植玉米等农产品的过程中,作物吸收了大量的二氧化碳,作物被制成乙醇,燃烧产生的二氧化碳排放大致相当于吸收的二氧化碳,达到碳平衡,碳中和。
2018年8月8日,美国农业部发布了一份报告,"玉米乙醇的温室气体效益评估 - 玉米乙醇的温室气体效益评估最近的证据。该报告根据美国多年来使用生物燃料乙醇的数据,从土地利用变化、农场经营、燃料生产等多个维度分析了燃料乙醇使用对美国温室气体排放的影响,并得出结论,美国玉米基生物燃料乙醇的总生命周期目前比汽油当量低39%。 而来自天然气动力燃料乙醇工厂的燃料乙醇比汽油当量低43%。根据目前美国燃料乙醇工厂减排措施和趋势,未来几年美国玉米乙醇温室气体排放量有望达到47%-70%。
该报告考虑了许多因素,例如土地利用的变化,例如土地从其他用途转为玉米生产的直接相关排放,由于农民将更多现有农田用于玉米种植而导致的非玉米作物产量下降,开发新农田以补充这些作物的间接排放,以及燃料和原料运输的间接排放, 包括乙醇生产产生的化石能源排放 副产品贡献包括干玉米酒(DDGS),这是乙醇生产的副产品,因为动物用高蛋白饲料取代了一些玉米和其他作物,从而减少了农场的使用。
根据目前的玉米乙醇排放概况,美国农业部为2022年设定了两个预计的排放情景。第一种被称为"正常情景"(BAU),预测目前的趋势将持续到2022年:首先,每公顷玉米产量(每年增加125.7公斤/公顷);BAU计划反映了到2022年玉米乙醇温室气体排放的预期改善,而炼油厂没有采取措施减少排放。第二个预测是高效率 - 高保护情景,它建立在BAU情景的基础上,炼油厂可能会采取一些行动来降低玉米乙醇的温室气体强度。这些措施包括在与农场的协议中低排放种植玉米(减少耕作,土壤覆盖作物和养分管理),将生物质作为工艺燃料转变为可持续生产,以及关闭炼油厂附近的牲畜育种业务。
根据上述数据,在BAU和HEHC情景中,玉米乙醇的排放量远低于用乙醇代替的汽油的排放量。
不久前,国家能源局委托第三方评估机构对中国燃料乙醇试点进行了评估。评价结果表明,我国在论证是否使用乙醇汽油时,实现了改善农业经济、合理利用非食用食品、替代能源和人类动物资源环境保护的目标,成效显著。我国燃料乙醇生产技术在近十年的发展过程中已基本达到世界先进水平,下一步推进计划是安全可行的。燃料乙醇在全国范围内的进一步使用,对于优化我国能源结构、改善大气环境质量、减少车辆尾气排放、促进经济社会可持续发展具有重要意义。
由此可见,生物燃料乙醇能够有效减少整个生命周期的碳排放,将有助于中国实现《巴黎协定》在早期做出的减排承诺,为低碳绿色事业做出贡献。