生物質(zhì)能作為地球上最古老的能源之一,同時(shí)也是國(guó)際公認(rèn)的零碳可再生能源,具有資源儲(chǔ)量豐富、分布廣、開發(fā)潛力大、低碳、可持續(xù)利用等優(yōu)勢(shì),在應(yīng)對(duì)全球能源危機(jī)和氣候變化的雙重背景下,生物質(zhì)能源的清潔轉(zhuǎn)化與利用已成為清潔能源領(lǐng)域一個(gè)重要的發(fā)展方向。但由于生物質(zhì)種類多且分散,開發(fā)利用程度有限,部分生物質(zhì)甚至被視為廢棄物,造成生物質(zhì)能源的浪費(fèi)。因此,明晰不同種類生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化高效利用方式,實(shí)現(xiàn)變廢為寶,對(duì)于清潔能源結(jié)構(gòu)體系建立、碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)以及美麗中國(guó)建設(shè)具有重要作用。 以往關(guān)于生物質(zhì)的潛在利用開展了大量研究,迄今尚未有通過多來源、多路徑轉(zhuǎn)化的生物質(zhì)清潔能源產(chǎn)品開展節(jié)能降碳潛力評(píng)估的系統(tǒng)研究報(bào)道。鑒于此,沈陽生態(tài)所的青促會(huì)優(yōu)秀會(huì)員郗鳳明、青促會(huì)會(huì)員王嬌月,聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所的青促會(huì)會(huì)員付晶瑩團(tuán)隊(duì)和中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所王峰團(tuán)隊(duì),基于生物質(zhì)能多來源、多技術(shù)轉(zhuǎn)化路徑的清潔能源產(chǎn)品全生命周期過程開展了全面系統(tǒng)研究,以闡明我國(guó)生物質(zhì)能的節(jié)能降碳潛力,呼吁加強(qiáng)對(duì)生物質(zhì)清潔能源產(chǎn)品的基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)和政策支持。 研究團(tuán)隊(duì)首次系統(tǒng)構(gòu)建了涵蓋空間特征、多來源、多轉(zhuǎn)化路徑和全生命周期分析的生物質(zhì)能源綜合分析核算模型。通過分析發(fā)現(xiàn)我國(guó)生物質(zhì)資源年可收集量為49.09EJ,相當(dāng)于16.77億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,主要源于農(nóng)林廢棄物和邊際性土地可種植的糖和淀粉類能源植物。去除生物質(zhì)其他方式利用和損失,能源化開發(fā)利用可生產(chǎn)固體成型燃料、乙醇、生物柴油、生物氣、生物質(zhì)發(fā)電、生物氫、生物炭等清潔能源產(chǎn)品23.30EJ(相當(dāng)于7.96 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤),約占我國(guó)一次能源生產(chǎn)總量的19%。與傳統(tǒng)化石能源相比,生物質(zhì)清潔能源產(chǎn)品生產(chǎn)全生命周期碳減排量為25.35億噸CO2當(dāng)量,約占我國(guó)年碳排放量的25%。生物質(zhì)清潔能源產(chǎn)品全生命周期單位能耗與碳排放均低于相應(yīng)替代的傳統(tǒng)化石能源,尤其是生物質(zhì)發(fā)電節(jié)能減排效果最為明顯。在碳達(dá)峰和碳中和背景下,廣西、四川和江蘇等省份的生物質(zhì)能節(jié)能降碳潛力顯著,可優(yōu)先考慮其生物質(zhì)能源開發(fā)利用。論文揭示的生物質(zhì)開發(fā)利用轉(zhuǎn)化清潔能源產(chǎn)品的巨大節(jié)能降碳潛力成果,將為我國(guó)清潔能源結(jié)構(gòu)體系建立和碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供重要的數(shù)據(jù)支撐。 
圖1 多來源多路徑的生物質(zhì)能節(jié)能降碳示意圖 
圖2 生物質(zhì)資源與能源轉(zhuǎn)化利用;鶊D 上述研究成果以“Benefit analysis of multi-approach biomass energy utilization toward carbon neutrality”為題,作為封面期刊論文發(fā)表在The Innovation期刊上。 論文由沈陽生態(tài)所王嬌月(第10批會(huì)員),地理科學(xué)與資源研究所付晶瑩(共同第一作者,第8批會(huì)員),太原理工的趙志仝(共同第一作者),沈陽生態(tài)所的邴龍飛、郗鳳明(共同通訊作者,第6批優(yōu)秀會(huì)員),大連化學(xué)物理研究所的王峰(共同通訊作者),地理科學(xué)與資源研究所的江東、林剛,沈陽航空航天大學(xué)的王詩云,沈陽生態(tài)所的邴龍飛、尹巖、胡琴琴共同完成。 此研究得到了中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)項(xiàng)目(2020201; Y202050; 2018068)、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41977290; 41971250)、遼寧省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2022-MS-031)、遼寧省興遼人才項(xiàng)目(XLYC1907148)和沈陽生態(tài)所自主項(xiàng)目(IAEMP202201)的資助。 論文鏈接
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