俏东方新型生物能源与物质经济

俏东方新型生物能源与物质经济

生物经济支柱——

俏东方新型生物能源与物质经济

——替代化石资源的可持续经济

2022年5月，国家发展改革委印发《“十四五”生物经济发展规划》。这是我国首部生物经济五年规划。生物经济是指通过可持续的方式，利用可再生自然资源来生产食品、能源、生物技术产品和服务的一切经济活动的总和。它涵盖了生物医药、生物农业、生物制造、生物能源、生物环保等众多领域，是具有创新活力、涉及面广、影响深远的战略性新兴产业。

俏东方新型生物能源与物质经济是指以木质纤维素类生物质（简称生物质）为原料，通过颠覆性新生物科技技术首先生产可再生煤和双呋喃平台，而后延伸生产系列新型生物能源与物质，担当碳中和时代基础能源与物质角色。

1. 可再生煤平台

煤炭是千百万年来生物质由于地壳的变动不断地埋入地下，长期与空气隔绝，并在高温高压下，经过一系列复杂的物理化学变化等因素，形成的黑色可燃沉积岩。一般以块状形式存在，使用前磨成喷吹粉，通过气力输送来应用，如燃煤发电、高炉炼铁、煤化工等，块煤已无法直接使用。生物质与煤炭最大的区别在于其高水分难利用、氧含量极高（45%以上）、密度小热值低、粉末无法气力输送、储存运输难等，所以同为固体燃料，但却代替不了煤。以高水分生物质为原料，采用颠覆性新生物科技技术——过热蒸汽变压煤化微粉工艺技术，转化为半焦状棕褐色微粉，称为“可再生煤”，又称“煤化生物质”，代号RC。克服了生物质的缺陷，实现生物质在数分钟内“煤化”。其密度、热值、气力输送性与煤相当，储藏稳定性优于煤炭，使用性能全面超越煤炭，具有比表面积大和复吸水性，饱和含水率7～10%，燃点高、热稳定性好，干净、无灰尘，不风化、不自燃、耐水不怕潮，具有着火快、燃烧充分、热值高等独特的燃烧特性。可再生煤既可作为基础能源，替代煤炭的所有应用场合，如直接用于煤电、高炉炼铁，代替气化煤生产生物质合成气代替煤基合成气承接煤化工全产业链，形成新兴生物质化工全产业链；也可作为基础物质资源，如直接生产生物粉末冶金材料（代替纤维板）、生物泡沫材料（代替泡沫塑料）、黑土化生物质肥（代替化肥）等，也可代替气化煤生产生物质合成气，延伸生产精细化工产品。成为公认的生物质资源替代化石资源的平台。

2. 双呋喃平台

呋喃环代替苯环已成为化学领域定论。糠醛是典型的呋喃基平台化合物。以生物质为原料，采用颠覆性新生物科技技术——过热蒸汽变压自催化沸腾水解工艺技术，将生物质中的半纤维素快速转化为糠醛；糠醛生产糠醇、糠酸、糠胺，糠醇生产乙酰丙酸；由糠醇、糠酸、糠胺和乙酰丙酸制成双呋喃二醇、双呋喃二酸、双呋喃二胺，由此延伸生产一系列先进生物基产品。双呋喃二醇代替双酚A、双酚酸、1,4环己烷二甲醇（CHDM）；双呋喃二酸代替对苯二甲酸（PTA）、2,6-萘二甲酸（NDA）、2，5-呋喃二甲酸；双呋喃二胺代替对苯二胺（PPDA）等，用于合成聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚氨酯等塑料，应用领域广泛，使用经济、便捷、负碳。承接芳香族高分子全产业链，形成新兴呋喃基生物高分子全产业链。双呋喃化合物成为公认的平台化合物。

3. 黑土化生物质肥

利用草木灰、可再生煤气化灰渣等矿物质与生物质共混，采用过热蒸汽变压黑土化微粉工艺，合成具有芳香气味的半焦状棕褐色微粉，称为“黑土化生物质肥”，俗称“人造黑土”。均衡含有C、H、O、N、P、K及钙、镁、硫、钠、氯、铁、锌、锰、铜、硼、钼、硒、硅、镍、锶、钴等多种中微量矿物元素，矿物质全部有机化，结构100%有机，干净、无灰尘，耐水不怕潮，长期存放不失效，过量不烧根，营养密度高、植物利用度高。施于土壤表面，可调节土壤温度，替代地膜；含有呋喃基结构药物，药肥同源；半焦微粉性状，可将空气中的氮气固定，使用方式与化肥相似；全程零碳，营造富氧环境，功能全面超越黑土。可作为无土栽培培养基，可替代传统生物有机肥料、无机矿物质化肥、碳肥、盐碱地改良产品等。

4. 粉末冶金化生物质材料

粉末冶金是用金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。利用草木灰、可再生煤气化灰渣等矿物质与生物质共混，采用过热蒸汽变压粉末冶金化微粉工艺，合成新兴生物质树脂，无需粘结剂，实现高强度、高韧性，可制成纸包装、人造板、园艺用品、保温隔音隔热砖块等。代替纤维板、纸包材、塑料包材、砌块砖等。

5. 泡沫化生物质材料

利用草木灰、可再生煤气化灰渣等矿物质与生物质共混，采用过热蒸汽变压膨化微粉工艺合成新兴生物质泡沫树脂，实现高比表面积、高韧性，可制成包装泡沫制品、保温隔音隔热泡沫制品等。代替轻木和泡沫塑料。我国对轻木的需求量十分巨大，仅风电产业每年进口总计超过100万立方米。轻木主要用于隔音设备、救生胸带、水上浮标及飞机制造、风机叶片制造等，还可用于轻木帆船、飞机模型、木塔、桥梁、轻木冲浪板、消闲商品店、影视道具、仿真雕塑、鸟类咀嚼玩具、船身、原尺寸飞机、护根、陆用交通工具、科学研究、赛车、拼图板、军事模型、工程规划（沙盘模型）纪念品、收藏品及其它领域。现用泡沫塑料因产生微塑料等危害，终将退出。泡沫化生物质材料制品可替代该类产品，具有环境友好特性。

6. 生物质合成气（BSG）

以可再生煤为原料，经高温气化工艺制得。组成和性能与煤基合成气相同，成分主要为可再生氢、生物CO，为零碳合成气，替代煤基合成气使用。现有以煤炭为原料的加压气流床煤基合成气装备无需改造，用可再生煤进行原料直接替换，调整工艺参数后，便可生产生物质合成气。生物质合成气是国际公认的先进生物能源与物质平台产品，性价比远优于煤基合成气。

7. 可再生费托合成柴油

以生物质合成气为原料，经费托合成等工艺制得。现有以煤基合成气为原料生产煤基费托合成柴油的成套装备无需改造，用生物质合成气进行原料直接替换，便可生产可再生费托合成柴油。其组成和性能与煤基费托合成柴油相同，质量指标符合GB/T 29720标准要求，可替代煤基费托合成柴油使用。使用该产品的车辆、装备实现零排放，突破柴油机零排放技术，使柴油机升级为未来动力。目前，煤基费托合成柴油市场呈供不应求状态。可再生费托合成柴油对标煤基费托合成柴油，为零碳柴油，免征燃油消费税，性价比远优于煤基费托合成柴油。

8. 可再生天然气

以生物质合成气为原料，经甲烷化等工艺制得。现有以煤基合成气为原料生产煤基合成天然气的成套装备无需改造，用生物质合成气进行原料直接替换，便可生产可再生天然气。其组成和性能与煤基合成天然气相同，质量指标符合GB/T 33445标准要求，可替代煤基合成天然气使用。使用该产品的车辆、装备实现零排放，突破内燃机零排放技术，使内燃机升级为未来动力。目前，煤基合成天然气市场呈供不应求状态。可再生天然气对标煤基合成天然气，且为零碳燃气，享受免征增值税政策，性价比远优于煤基合成天然气。

9. 可再生氢/可再生氨

以生物质合成气为原料，经变换、分离等工艺制得可再生氢。可再生氢与空分氮气合成可再生氨。现有以煤基合成气为原料生产“灰氢”、“灰氨”的成套装备无需改造，用生物质合成气进行原料直接替换，便可生产可再生氢/可再生氨。其组成和性能与“灰氢”和“灰氨”相同，可替代“灰氢”和“灰氨”使用。可再生氢/可再生氨是目前成本最低的“绿氢”、“绿氨”路径，可以实现大规模生产，成为未来能源。

10. 可再生甲醇

以生物质合成气为原料，经甲醇合成工艺制得。现有以煤基合成气为原料生产煤基甲醇的成套装备无需改造，用生物质合成气进行原料直接替换，便可生产可再生甲醇。其组成和性能与煤基甲醇相同，质量指标符合《工业甲醇》GB/T 338标准要求，可替代煤基甲醇使用。使用该产品的车辆、装备实现零排放，突破内燃机零排放技术，使内燃机升级为未来动力。目前，新建煤基甲醇项目已限制立项，可再生甲醇属于鼓励类项目，市场短缺。可再生甲醇对标煤基甲醇，且为零碳燃料，享受免征增值税政策，性价比远优于煤基甲醇。

11. 可再生尿素

以生物质合成气为原料，经变换、分离等工艺制得可再生氢和生物二氧化碳。可再生氢与空分氮气合成可再生氨。可再生氨和生物二氧化碳经尿素合成工艺生产可再生尿素。现有以煤基合成气为原料生产“灰氢”、“灰氨”、“煤基尿素”的成套装备无需改造，用生物质合成气进行原料直接替换，便可生产可再生氢/可再生氨/可再生尿素。可再生尿素组成和性能与煤基尿素相同，可替代煤基尿素使用，实现大规模生产，称为“可持续绿色氮肥”。可再生尿素与煤基尿素相比，原料资源可再生、成本低、过程绿色。目前，新建煤基尿素项目已限制立项，可再生尿素属于鼓励类项目，市场短缺。可再生尿素对标煤基尿素，且为零碳肥料，享受免征增值税政策，性价比远优于煤基尿素。

12. 可再生氨基树脂

氨基树脂是由含有氨基的化合物如尿素、三聚氰胺或苯代三聚氰胺与甲醛和醇类经缩聚而成的树脂的总称，重要的树脂有脲醛树脂(UF)、三聚氰胺甲醛树脂(MF)和聚酰胺多胺环氧氯丙烷(PAE)等。可再生氨基树脂是由可再生尿素和生物三聚氰胺与生物甲醛和可再生甲醇经缩聚而成的树脂的总称。其合成路线由可再生尿素延伸生产，其关键要素为水和生物质中的碳、空气中的氮，在碳中和时代，为理想的固碳利器。目前，可再生氨基树脂主要用途是可代替陶瓷用作餐具、工艺品等，可代替塑料用作包装、家具等生活用品，可代替耐火纤维用作耐火纤维制品，用途十分广泛。

13. 生物草酸二甲酯/碳酸二甲酯

以生物质合成气为原料，经变换、分离等工艺制得可再生氢和生物一氧化碳；生物一氧化碳经氧化偶联法生产生物草酸二甲酯/碳酸二甲酯。现有以煤基合成气为原料生产“灰氢”、“灰一氧化碳”、煤基草酸二甲酯/碳酸二甲酯的成套装备无需改造，用生物质合成气进行原料直接替换，便可生产可再生氢/生物一氧化碳/生物草酸二甲酯/生物碳酸二甲酯。生物草酸二甲酯/生物碳酸二甲酯组成和性能与煤基草酸二甲酯/碳酸二甲酯相同，可替代煤基产品使用。生物草酸二甲酯是重要的生物二元酸平台，可制造高阻隔生物塑料或生物合成酯柴油。可直接与双呋喃二醇、生物乙二醇等聚合生产聚酯树脂，也可经氨化工艺生产生物乙二胺，生物乙二胺可直接作为氨基燃料添加组分，也可延伸生产生物尼龙；经氢化工艺生产生物乙二醇。

生物碳酸二甲酯是重要的生物基产品平台，可制造生物碳酸二糠酯平台，与双呋喃二醇聚合生产生物聚碳酸酯。

生物质因其储量大、资源可再生、廉价易得，被认为是最好的零碳可再生能源，但要进入可再生能源主战场，在根本上还是要换技术。利用颠覆性新生物科技技术将生物质变为可再生煤，从根本上改变了生物质的特性，全面替代化石能源，攻入可再生能源主战场。以可再生煤平台构建的新型生物能源与物质经济，以其自身的优势逐步进入世界的视野之中。它符合新时代提出的生物经济、双碳要求。为加快构建清洁低碳、安全高效的能源与物质体系，科学有序推动如期实现双碳目标提供保障，保障国家能源安全和生态安全。