生物燃料的發(fā)展瓶頸盡管生物燃料已在世界各個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用,但目前還沒有成為國際能源的主力軍。主要原因是以下限制。原材料來源不穩(wěn)定。由于多種原因,廚房廢油和木本油料作物作為原料來源不穩(wěn)定。
目前,生物燃料用于世界各地的航空試飛。大多數(shù)生物燃料是按一定比例添加到傳統(tǒng)航空燃料中的。雖然世界上大多數(shù)航空公司進(jìn)行的飛行試驗(yàn)結(jié)果表明,生物燃料和傳統(tǒng)燃料的混合可以在不改變飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的情況下提高飛行效率,生物燃料是否足夠安全,以及它們是否會(huì)腐蝕或侵入發(fā)動(dòng)機(jī)材料,但還需要進(jìn)一步的討論和驗(yàn)證。
產(chǎn)品成本高。以生物航空燃料為例,其成本是石油航空煤油的數(shù)倍,在成本上沒有競爭優(yōu)勢。雖然航空公司也會(huì)購買一定數(shù)量的生物航空燃料,但考慮到成本,購買量不會(huì)很大。此外,成品油的生產(chǎn)還將產(chǎn)生外部間接成本。
目前,生物燃料大的問題是原材料的供應(yīng)。在今年全球糧食危機(jī)的背景下,廚房廢油和木本油料作物已成為重要的原材料來源。木本油料作物應(yīng)盡量不占用耕地和居民點(diǎn)用地,應(yīng)采用能適應(yīng)惡劣環(huán)境的作物為原料,如耐旱、耐鹽堿等環(huán)境的生物質(zhì)。完善廚余油回收系統(tǒng),建立廚余垃圾收集、運(yùn)輸、管理一體化的運(yùn)營模式。
例如,為了監(jiān)督廢油的去向,促進(jìn)廢油的回收和利用,英國已迫使餐館安裝烹飪廢油回收系統(tǒng);荷蘭廢油回收由資助,降低了生物航空燃料精煉企業(yè)的高回收成本;在日本,廢油由回收公司回收,并由購買。如果生物燃料要完全取代石油產(chǎn)品,不僅需要解決成本問題,還需要建立一個(gè)完整的生物燃料供應(yīng)鏈。
此外,可以制定政策,引導(dǎo)消費(fèi)者積極參與生物燃料的使用。歐盟航空公司開發(fā)了碳排放交易系統(tǒng),并為航空公司規(guī)定了碳排放配額。在該系統(tǒng)中,以2004年至2006年往返歐盟的航空公司的年平均碳排放量作為該航空公司的排放基線。
微藻作為光合的光合生物之一,能提供大量非食物可再生生物質(zhì)能,積累大量脂類,并能生產(chǎn)生物燃料。某些產(chǎn)油微藻的脂肪酸總量可達(dá)干重的50%~90%。更重要的是,微藻含有豐富的生物活性物質(zhì),可在制備生物燃料的同時(shí)進(jìn)行值的綜合利用,相對降低微藻采油成本。
20世紀(jì)70年代,美國能源部為了發(fā)展可持續(xù)能源,對微藻進(jìn)行了大規(guī)模的收集、篩選和鑒定,終獲得了300多種產(chǎn)油微藻,即脂類占細(xì)胞干重20%以上的微藻。其中,小球藻微球菌的脂比高達(dá)68%。據(jù)估計(jì),藻類的年產(chǎn)油量可達(dá)到每公頃養(yǎng)殖面積15000至80000升。
然而,目前微藻生物柴油的生產(chǎn)成本仍然很高,這是制約其商業(yè)化生產(chǎn)的瓶頸。除了繼續(xù)開發(fā)具有優(yōu)良產(chǎn)油性能的藻類外,還實(shí)現(xiàn)微藻生產(chǎn)的綜合利用。例如,從微藻中獲得高附加值產(chǎn)品,如DHA、類胡蘿卜素和活性多糖,并將廢棄海藻殘?jiān)米魉a(chǎn)養(yǎng)殖的誘餌。