9月27日，欧洲生物能源技术与创新平台（ETIP Bioenergy）发布《2023年生物能源战略研究与创新议程》^[1]，更新2018年发布的议程，明确生物能源研发创新的重点领域，以促进生物能源价值链充分发挥市场潜力。该议程总结了生物能源技术的开发部署现状及研发挑战，提出增强生物质供应以应对生物经济增长的近、中、远期路线，以及提高生物质生产力和资源效率的优先事项。议程针对6种先进的生物能转换技术，明确关键挑战、发展建议和未来展望，提出未来新兴技术面临的挑战，并对2项市场较为关注的技术（可持续航空燃料、海运燃料）提出建议。

一、生物能源开发部署现状及关键研发挑战

生物能源占欧盟一次能源供应总量的10%以上，促进生物能源进一步部署面临7个方面的关键研究与创新挑战：调动迄今未使用的生物能资源；进一步制定完善的可持续性保障措施；使用低品质资源，特别是木质纤维素材料和其他有机残留物材料；提高转化效率并降低成本，降低价值链风险，通过更高效和完善的原材料利用体系来提高生物能源的可持续性；为扩大材料和化学领域应用，发展航空燃料等长期应用行业，需要提前考虑技术风险，以及土地使用、环境、经济和能源效率收益、脱碳困难行业的优先部署、社会方面等因素；开发高效使用现有基础设施的方法；为藻类利用或太阳能燃料制备制定长期研发方案，增加未来能源格局的多样化。

二、增强生物质供应的发展路线及优先事项

1、短、中、长期发展路线。短期内，生物能源将助力农业、森林和废弃物利用向可循环、资源高效利用的生物经济转型，以协同的方式生产食品、饲料原料、化学品、材料、燃料，以及用于供热、制冷和发电。中期内，生物能源将帮助难减排行业（航空、航运、重型汽车、钢铁和水泥）脱碳，并通过高效的级联和生物精炼方法，越来越多生物质将用于生物能产业。长期内，先进生物能源将继续帮助难减排行业脱碳，包括结合碳捕集与封存的生物能源（BECCS），可用于电力和工业等领域。此外，还将开发基于生物质的二氧化碳用途，将木材燃烧与绿氢、储热等相结合，减少木材作为传统燃料的使用。

2、未来优先事项。包括：提高生产效率和资源效率；高效、低成本的作物收割和物流运输；全年可靠的供应链；将资源可持续性、智能化和高效利用作为工业、商业和社会活动的核心；为全球、欧洲、国家、区域和地方各级的政策制定和更新提供信息。

三、先进生物能源转换技术发展建议及展望

1、生物质气化制备交通燃料。通过气化途径生产的液体交通燃料包括费托液体燃料（汽油、煤油、柴油、石脑油）、乙醇和甲醇。未来建议包括：进一步提高工艺的碳效率和能源效率；降低资本支出强度；研究热解、液化和烘干制备致密原料的可行性，以解决在合理距离内获取足够原料的问题；建立基准设施以获得运行记录，降低投资者的风险；开发专门用于小规模生物质的费托合成技术。

2、生物质气化热电联产。生物质和废物的气化对于热电联产至关重要，2021年，欧洲有1700多个基于气化设施的小型热电联产装置在运行，其中大部分在德国、意大利和奥地利。未来建议包括：开发能够使用不同原料的综合预处理技术或装置，为中大型工厂提供足够的低成本原料；开发可靠、低成本、高效、低排放的气体处理和净化技术；提供激励措施，如上网电价、免税、化石来源二氧化碳排放价格等，使投资者有利可图；开发焦炭和化学品等副产品市场并制定相关法律框架；通过小型热电联产项目0%~100%负荷发电和中大型热电联产项目25%~100%负荷发电，提供热电联产的电网平衡服务。

3、热解提质制备交通燃料。该价值链包含多种转换技术：快速热解将木质纤维素生物质和废弃物转化为生物油；通过水热液化使用湿原料制备生物原油；加氢热解生产生物油和生物原油，通过提质或气化进一步生产柴油、煤油、汽油、船用燃料、液化石油气、基础化学品、润滑油等。通过在精炼厂进行催化裂化或加氢处理，快速热解可以在2030年前提供先进生物燃料。

未来建议包括：将小型分散式热解装置或水热液化设施与集中式气化或提质设施相结合；制定适合炼油厂、气化厂的标准或技术规范；支持对示范工厂和先进设备的投资；进一步发展快速热解生物油的连续加工技术，生产高质量液体生物燃料；开发既能生产交通燃料又能生产化学品的精炼工艺，充分利用生物原油或生物油。

4、中间生物能载体用于供热和发电。中间生物能载体（IBC）是可在设施之间进行交易和运输的产品。固体IBC包括致密材料，如木材或农业颗粒，颗粒、压块或粉末形式的碳化材料，以及气化、热解或水热过程产生的生物炭。液态IBC包括快速热解生物油和热解生物原油。未来建议包括：进一步发展生物油和生物原油的燃烧技术，用于供热和发电；促进热电联产市场发展，应用可持续性标准，实现技术开放，通过改进物流基础设施合理使用可用生物质，降低进口依赖；调整现有政治措施，提供支持计划和补贴，促进来源可持续的国内固体生物质生产和转化，以确保能源安全；推进从生物质到最终产品的全价值链支持政策，同时增加原料供应。

5、发酵制备液体交通燃料。利用发酵来生产液体交通燃料有许多不同途径，部署最多的技术是利用糖和淀粉生产乙醇。乙醇不仅可用于生产先进的生物燃料，还可被用于生产化学品和材料（如塑料）。未来建议包括：增加本地木质纤维素原料的可用性，以便能够部署相关加工设施；明确如何合法处理不同类型原料，如粮食/饲料作物、化石燃料烟气等，联合加工用于生产燃料；开发并示范用乙醇生产航空燃料的技术；解决原料重金属含量以及微生物污染问题；解决生产过程中微生物对有机或无机污染物的耐受性问题。

6、发酵制备气体交通燃料。通过生物质厌氧发酵生产沼气的技术已经得到广泛应用，欧洲各地有数千家小型农场沼气工厂用于供热和发电。沼气设施规模正不断扩大，从沼气中分离二氧化碳以生产生物甲烷的技术成为焦点。利用厌氧发酵生产沼气和生物甲烷气已经商业化，未来创新可能包括利用催化或生物甲烷化技术，利用沼气生产过程中的二氧化碳和绿氢来改进生物甲烷生产。未来建议：开发使用工业副产品以及食品、饮料行业残渣的技术；与农业生产系统整合；研发微生物电解等新兴技术；统一沼气工厂建设方式，降低成本；支持南半球国家的技术转让和技术开发，以开发和部署适用的解决方案，如便携式沼气厂；开发混合系统，如将沼气技术与光伏和风能相结合，将绿氢用于沼气提质；为交通和能源领域的生物甲烷价值链建立公平的竞争环境。

7、新兴技术。根据国际能源署（IEA）的分析，2050年用于能源生产的技术中，约有一半尚未得到充分开发。德国Fraunhofer Umsicht公司正在开发一种热解和裂解的结合技术；卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）正在运行一个Caphenia实验室规模设备，通过合成气生产氧甲基醚（OME）；航空燃料公司Caphenia正在试点利用二氧化碳和沼气生产合成燃料。丹麦Haldor Topsoe公司正在研究甲醇的进一步提质技术。法国石油与新能源研究院（IFPEN）正在研发结合低碳氢的电化学制燃料技术以提高液体燃料产量，还在研究乙醇提质技术，包括改进生物催化剂以及实现原料多样化。当前研发热点还包括：通过多种策略扩大厌氧发酵的原料种类，包括木质纤维素残渣与不同有机废物的共发酵、汽爆预处理小麦秸秆的发酵或从垃圾填埋场生产沼气；通过生物质发酵生产生物氢。

四、市场关注技术研发建议

1、可持续航空燃料。2022年9月，国际民用航空组织（ICAO）提出到2050年实现航空业净零排放的长期愿景目标，并指出可持续航空燃料（SAF）有望对减少航空业温室气体排放产生重大影响。为了在不到30年的时间内实现这一宏伟目标，需进一步加大可持续航空燃料研发力度。未来建议包括：提高可持续航空燃料的技术、环境、社会和经济效益；进一步了解可持续航空燃料对发动机排放和非二氧化碳排放的影响；开发《欧盟可再生能源指令》附件IX-A中提到的原料转化技术，如将废水处理污泥、盐碱植物、藻类、妥尔油等转化为加氢脂肪酸酯和脂肪酸（HEFA）的技术；支持首个醇制航空燃料商业工厂，并使用更多来自纤维素原料或非生物来源的醇类原料；使所有类型废弃物都可以作为费托合成石蜡煤油（FT-SPK）工艺的原料，并于提高可持续航空燃料的产量；提高基于热解或水热液化的可持续航空燃料生产工艺中的煤油选择性。

2、航运燃料。过去十年的研究和试验表明，生物燃料作为重质燃料和船用柴油的替代燃料，可在未来发挥重要作用。生物燃料的两个突出优势是与现有发动机的兼容性和对基础设施的低投资需求。未来建议包括：提高替代船用燃料的技术、环境、社会和经济效益；推动合适低碳原料的采购和工业生产，并鼓励航运公司使用这些原料；研发生物燃料以及非生物来源的可再生液体和气体燃料生产技术。       （朱丹晨）