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在熱映國產科幻電影《流浪地球》中，陷入絕境的人類最后依靠燃燒氫氣“拯救地球”，而事實上氫能的利用早已走進日常生活中。如果說氫能太虛無縹緲，那么我們日常生活中的西瓜皮和養殖場里的豬糞則是最實實在在、隨處可見的能源供給物，并且它們都擁有共同的特點：潔凈。在工商業發達的珠三角地區，節能減排、降低能耗是低碳發展的必由之路。作為清潔能源的生物質能正逐漸走進廣東的工業生產和日常生活領域。生物質能未來的技術革新將有望為廣東的發展提供新型“燃料”。
科普一下： 什么是生物質能？
生物質能幾乎無處不在，卻又不為人熟知，目前在全世界的能源體系當中占比相當低，這也意味著，發展生物質能有巨大的提升空間。植物通過光合作用把太陽能富集并以生物質（淀粉、纖維素、糖等）作為媒介儲存起來，以此為基礎轉化出來的能源就稱之為生物質能。
目前常見的生物質能主要分為氣體、液體和固體三種，如沼氣、生物燃料乙醇和生物柴油以及顆粒燃料等其實就是在利用生物質能。同時，生物質能對環境相當友好，能源的原材料主要是農林業廢棄物（植物、動物糞便等），可以有效實現廢物資源化；而且產品清潔、可再生，可降低二氧化碳排放，是一種相當理想的可再生清潔能源。
熱解：比燃燒更高效更環保
在廣州，有一條路以“能源”命名，中國科學院廣州能源研究所就坐落在這條路上。據悉，中國科學院廣州能源研究所（以下簡稱“研究所”）定位是新能源與可再生能源領域的研究與開發利用，主要從事清潔能源工程科學領域的高技術研究，并以后續能源中的新能源與可再生能源為主要研究方向。
進入研究所，首先映入眼簾的是生物質能源大樓，這里將轉化出大量的科研成果，服務于能源革命。
“生物質能必須大力發展。”研究所的研究員、副主任袁浩然談及生物質能時說，“因為這不僅關系到能源的問題，同時關系到生態環境的問題。”袁浩然主攻的方向是有機固體廢棄物清潔利用，通俗地理解就是處理日常生活生產中產生的市政污泥以及生活垃圾，這些廢棄物的處理目前主要采取填埋和焚燒兩種方式。對于日益重要的土地資源來說，填埋并不符合長遠發展的需求，更是對資源的浪費。
袁浩然說：“在我們看來，這些廢棄物都是可以加以利用的資源。”這與他辦公室墻上掛著的中國科學院原院長路甬祥的題字“變廢為寶”的理念不謀而合。
普通的焚燒處理，存在先天的不足。袁浩然說，以垃圾焚燒為例，現在焚燒生活垃圾以全量焚燒為主，即把所有垃圾混在一起焚燒。常見的垃圾有西瓜皮、塑料袋，兩者燃燒速度并不相同。如果焚燒爐設置的參數以西瓜皮的燃燒速度為準，則焚燒需時很長，塑料袋早就燒完了，西瓜皮的焚燒卻還未結束，效率較低；如果以塑料袋的燃燒速度為準，則塑料袋燒完了，西瓜皮卻還沒燒完，導致焚燒不完全。垃圾分類全鏈條執行的重要性由此突顯出來，更重要的是研發能解決這些問題的新技術。
鑒于目前處理廢棄物技術的不足，袁浩然帶領的團隊設法研發出更高效、更清潔的處理手段——城鎮及工業有機固廢高效熱解技術及大型化裝備。該項目去年年底入選2018年國家重點研發計劃“固廢資源化”重點專項。袁浩然是項目負責人，而團隊首席科學家為中國工程院院士陳勇，他也是袁浩然的老師。“到目前為止，他是我國唯一一位因為研究廢棄物而當上院士的科學家。”據了解，該項目最核心的目標是要提高熱解廢棄物的處理量，并且有效降低熱解燃燒過程中的二次污染。
熱解跟燃燒不同，熱解過程沒有明火，而是把可燃物經高溫裂解成小分子，如烷烴類等物質。經熱解后再燃燒這些小分子，可有效降低二噁英、氮氧化物等污染物。目前袁浩然的團隊已與企業合作，在汕頭澄海建設一個大型的高效熱解有機固廢裝置，裝置在今年7月份可投入使用，預計每次使用處理上限可達60噸。“該項目也是今年廣東‘揚帆計劃’的一個主要內容。”袁浩然說，高效熱解有機固廢裝置在運作時，最直觀的效果便是廢棄物經熱解處理后，在尾氣排放管出口基本看不到有色污染氣體排出。
那么經過這套裝置處理后，可以產出什么？首先，處理后剩下的殘渣碳是一種非常理想的土壤修復劑，可有效提高土壤的有機物含量；同時，殘渣碳還是一種有效的吸附劑，可吸附土壤中的重金屬，有效降低農作物的重金屬含量，可應用到農田和礦山的修復。此外，熱解燃燒生成的熱量可用于發電和供熱，與傳統焚燒發電相比，熱解燃燒的發電效率更高。
“產氫不見氫”：豬糞也能成為“新能源”
《流浪地球》的“絕地求生”術正在變成現實
“這個實驗室里的儀器價值600萬元。”謝君在向廣州日報全媒體記者展示的時候自豪地說，而這僅僅是廣東省高校生物質能源重點實驗室的其中一個子實驗室。謝君是整個實驗室的主任，同時是華南農業大學的生物化學教授。該實驗室剛遷到新址，裝修工作正如火如荼地進行。與之相反，另外幾個子實驗室里的機器正有條不紊地安靜工作。未來這里的科研成果將為廣東發展生物質能提供堅實的基礎。
生物質能受到重視的同時，也面臨著許多現實問題：生物質原料的能量密度比較小，而且原料比較分散導致收集、儲藏、運輸存在一定困難；其次是目前某些技術環節成本依然較高，如纖維素乙醇的酶解過程就耗費不小。這兩方面的因素導致了生物質能產品效益未能盡如人意。但謝君認為，只要努力突破技術難關降低成本，生物質能的發展前景依然相當樂觀。“我們一定要保持耐心，科學家們也要努力突破。”謝君說。
豬糞也可以成為新能源
“這里面是豬糞。”謝君指著一套正在運作的儀器說，眼前所見，玻璃器皿里放著黑褐色的物質，那便是豬糞等的混合物，通過技術轉化便可制取沼氣，這套儀器所在的正是廣東省高校生物質能源重點實驗室（下稱“實驗室”）。實驗室主要聚焦能源植物資源與利用和有機固廢資源化綜合利用，而謝君帶領的團隊正著手攻克一個重要的課題：將沼氣全組分轉化成甲醇，從而推動甲醇的后續產業發展。
豬糞垃圾變身“新能源”，什么是生物質能
由謝君主持，中國科學院廣州能源研究所、中石化集團新星公司、廣東溫氏集團和廣東合即得能源科技有限公司聯合承擔的“2017~2019年廣東省應用科技研發重大專項計劃（2017B020238005）：有機固廢資源化與高值利用技術裝備研究及應用示范”，主要任務之一便是研制“沼氣全組分轉化甲醇成套裝置”。據謝君介紹，目前畜禽養殖廢棄物、農林廢棄物、餐廚垃圾、城市污水污泥等厭氧處理產生大量的沼氣以及石油伴生氣難以利用，將其轉化為甲醇是有效的利用方式。城市生產活動所產生的有機固廢經過轉化可得到沼氣、沼液和沼渣，后兩者可用作生物肥料，而沼氣經過脫硫處理后，利用沼氣全組分轉化甲醇技術則可將沼氣全部轉化為甲醇，甲醇可與水在一定條件下發生化學反應生成氫氣。
氫氣熱值高、無污染，與氧氣燃燒只生成水，被認為是最理想的清潔能源，熱映中的國產科幻電影《流浪地球》中人類正是通過燃燒氫氣“絕地求生”。然而運輸及儲存的成本和技術一直是制約其廣泛使用的難題。通過謝君團隊的技術，則可大量生產甲醇，從而把運輸儲存氫氣轉變為運輸儲存甲醇，由于后者所需的技術簡單且成本低，這樣便可大大提高氫氣的使用效益。
據悉，目前行業內正加緊研發水氫高氫機，把甲醇儲存在內即可隨時制取高純度氫氣，而且氫氣即產即用，可達到產氫不見氫的水平。這些技術一旦突破成功、鋪開使用，以甲醇為基礎的生物質能產業鏈條將被拓寬，氫能的發展將因此而被推動，未來廣東地區的清潔能源體系也將得到巨大補充，從而加緊發展具有鮮明地域特色的生物質能。
氫能產業的佛山力量
利用氫能早就不只是停留在想象中的事了。運行在佛山禪桂中心區域的139路公交線，乍看跟其他公交車并無異樣，但仔細觀察就會發現，車身上有“氫燃料電動城市客車”的字樣，加油門換成了加氫裝置。139路公交線在去年12月20日投入了70輛氫燃料電池公交車，標志著佛山率先成了廣東省首個大規模使用氫燃料電池公交車的示范城市，也成為在全國率先邁進氫燃料電池汽車商業化、規模化運營新階段的先行者。
事實上，這70輛在佛山中心城區運營的氫燃料公交車背后，是一條從制氫、儲氫、加氫、氫發動機及零部件，到整車制造、商業化示范的完整產業鏈。目前，佛山已建立完善的規劃和政策體系，對氫能產業進行全方位扶持，《佛山市氫能源產業發展規劃（2018-2030年）》是佛山未來十年乃至更長一個時期氫能源產業發展的行動綱領。
三大基地填補產業空白
目前在佛山禪桂中心區域運行的氫燃料公交車，生產自云浮飛馳新能源汽車有限公司。在云浮市思勞鎮佛山（云浮）產業轉移工業園，記者走進了2016年從佛山整體搬遷至此的“飛馳客車”，這個可年產5000輛氫能汽車整車柔性化生產基地，項目總投資超8億元。車間中一輛輛正在生產組裝的氫燃料公交車，即將在今年投入到更多佛山中心城區公交線路服務中。在距離“飛馳”不遠的是廣東國鴻氫能科技有限公司，2017年引進了加拿大巴拉德公司FC-9SSL氫燃料電池技術及生產線；在同一棟樓中的是佛山（云浮）產業轉移工業園與佛山科學技術學院合作共建“佛山（云浮）氫能產業與新材料發展研究院”，初步構建起了“研發—原材料—制氫—儲氫—加氫—應用—服務配套”的氫能全產業鏈條。
這個產業園正是佛山市副市長許國今年1月5日在長三角與珠三角新能源汽車高峰論壇上總結說的“氫能三大基地”之一。另外兩個基地分別是南海區丹灶鎮的研發和核心零配件制造基地，包括燃料電池研發生產和氫燃料電池乘用車的研發生產；以及佛山高明的中車現代氫能有軌電車和一汽解放重型燃料電池汽車的研發生產基地。
“三大基地目前是走在全國前列的。”許國認為，佛山填補了中國氫能產業四方面的空白：一是填補了氫燃料電池規模化生產的空白，建成了全世界最大的氫燃料電池電堆的生產線；第二是構建了完整的氫能產業鏈，從核心技術國產化、整車生產到加氫站的建設，整個產業鏈基本打通；第三是建立了加氫站的行政審批體系；第四是科技產業幫扶，走出了在偏遠欠發達地區打造一個新興支柱產業的幫扶新路子。
氫能成他國灣區“動力”
早在2014年，佛山市副市長許國就實地考察過紐約、舊金山和東京這三個灣區，發現這三個灣區均已悄然布局氫能產業。這促使許國下決心推動以氫能產業作為佛山對口幫扶云浮產業共建的支柱產業。
在紐約灣區，哥倫比亞大學、康奈爾大學、耶魯大學、普林斯頓高等研究院等學術機構是目前全球領先的氫燃料電池技術研發重鎮。2017年，紐約市氫能行業總收入超3.53億美元；康涅狄格州氫能產業稅收貢獻超過7億美元。
舊金山灣區從2004年起就著手打造氫能高速公路網絡，2007年起對氫燃料電池研發和設備生產企業實行了稅收全免的扶持政策。目前已經有近5000輛氫燃料電池汽車投入使用。當地政府發布可再生氫能路線圖，增加財政支持，規劃2025年前建成200座加氫站；2030年前，氫燃料汽車投入使用總數要達到500萬輛。
而東京灣區方面，2014年便率先推出全球首輛氫燃料電池乘用車，日本政府更是提出未來要建設“氫能社會”，并要將2020年東京奧運會打造成為一場“氫能盛事”；目前已經建成100座加氫站，總數位居全球第一，規劃到2040年建成全國性氫能供應網絡。
專家觀點
發揮廣東制糖的產業優勢
助力生物燃料乙醇的發展
2018年8月22日，國務院總理李克強主持召開國務院常務會議，要求大力發展纖維素燃料乙醇等先進液體燃料，確定了生物燃料乙醇產業總體布局。廣東是經濟大省，也是能源消耗大省，近20年汽柴油累計消費位居全國第一位。與此同時，廣東面臨傳統油氣資源短缺的問題。然而，目前廣東在生物燃料乙醇方面的運用仍處于空白。
廣東省高校生物質能源重點實驗室主任、華南農業大學生物化學教授謝君說，甘蔗制糖是廣東的優勢產業，且多具乙醇產能。蔗渣和糖蜜是制糖的副產物，由于含糖高、數量大、易收集儲運，是大規模生產生物燃料乙醇優良的纖維素和糖質的原料。薯蕷皂素是現代醫藥工業重要的原料藥，其價值高，產品經濟效益突出；菊葉薯蕷是薯蕷皂素最重要的原料，原產于墨西哥，它與燃料乙醇最具經濟性的原料木薯相比，產量約是其2~3倍，淀粉含量相當高；與我國皂素的主栽品種盾葉薯蕷相比，產量、皂素和淀粉含量都是其2~3倍。因此，與木薯、盾葉薯蕷相比，菊葉薯蕷是更理想的乙醇和皂素原料。
他進一步解釋說，如果將廣東蔗渣、糖蜜原料的可持續供應性和菊葉薯蕷產品生產的經濟性相結合，可形成“蔗渣—糖蜜—薯蕷渣”的乙醇混合原料組合，建立生物燃料乙醇原料常年互補均衡供給體系；可開發乙醇聯產高值產品薯蕷皂素及廢液渣安全處置和綜合利用技術，有效提高產業經濟效益。“這樣做既可克服燃料乙醇原料供給不可持續和經濟效益差等短板，又可解決薯蕷皂素生產的資源短缺等問題。”謝君說，該技術體系是廣東發展生物燃料乙醇最現實的選擇，也必將推動我國薯蕷皂素產業的健康發展。
在謝君看來，發揮廣東制糖的產業優勢，選擇其副產物蔗渣、糖蜜為原料，再結合新型熱帶能源與藥用植物——菊葉薯蕷產業的發展，利用其薯蕷渣副產物，形成華南特色的“蔗渣—糖蜜—薯蕷渣”生物質資源組合，可有效整合制糖企業的乙醇產能，助力廣東生物燃料乙醇產業的發展與鄉村振興政策的實施。
將氫能應用到更多領域
佛山自2015年開始規劃氫能產業，到目前為止在產業化落地方面走在了全國的前列。中北大學先進能源材料與系統學院特聘研究員錢偉認為，相比其他珠三角城市，佛山在氫能產業化方面取得了一些先發優勢，但佛山要在未來發展中繼續保持優勢，需要政府更多的投入。
氫能產業是我國未來重點發展的戰略性新興產業，目前普遍存在人才不足的問題。“不少氫燃料電池的核心技術人員是從北京、廣州、深圳等城市聚集到佛山，如何讓這些核心技術人員留在公司、留在佛山，是當前亟待解決的問題。”錢偉建議，地方政府可通過與國內外氫能領域研究有優勢的高校、研究所共建實驗室或聯合成立氫能研究中心，以此將人才吸引到佛山。
其次，積極發揮珠三角民營企業的創新優勢，尤其是長久扎根氫能源產業的民營企業，讓這些企業在產業發展中扮演重要角色，通過資源整合，將產業做大做強。佛山出臺了一系列氫能扶持政策，如何通過政策帶動民營企業的創新性、積極性，是未來產業長久發展的核心。
錢偉還建議，打造城市全方位的氫能應用領域，從城市公交車、加氫站、物流車、出租車、環衛車等應用開始，通過市場導入推進佛山氫燃料電池汽車之城的建設，將佛山氫燃料電池汽車發展為城市的品牌。
在錢偉看來，通過佛山氫能源的布局，帶動周邊更多城市在氫能源方面的發展，以點帶面，拓展氫能市場，反過來對佛山氫能產業的發展也會有積極意義。
