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盐碱地里可以种出“石油”？油菜籽可提炼“生物柴油”？这并不是天方夜谭，通过生物技术，不仅可能，而且可行，甚至效益可观。随着农业开始向能源领域拓展，畜禽粪便、农林作物及其残体等“废物”都能变成“宝贝”。专家认为，生物质能将成为21世纪最具潜力的一种新能源。
古老的新兴产业
生物质能顾名思义就是来源于生物质的能量。生物质是动物、植物、菌物活体物质的总称，追本溯源则都是植物通过光合作用将CO2和H2O生成(CH2O)n (碳水化合物)，将太阳光的物理能转变成化学能，它是世界上惟一的、独特的转化过程，也是生机盎然、千姿百态的生物世界存在的基础。
生物质能利用的历史与人类的历史同样长，人类从利用火的那天起就开始使用生物质能了。直到现在，全球仍有一半以上生活在不发达地区的人们仍以生物质为主要能源，其总量约为全球总能耗的1/6～1/7。不过这些生物质能都是就地采用，用传统的方式燃烧，不进入商品市场，所以也不在各国经济的统计数据之中。我们现在要讨论的生物质能是将生物质资源转化为现代能源形式即电流，热能或可燃的液体(酒精、生物柴油)、气体(甲烷、氢气等)的那部分生物质能。生物质能的现代化转化可使资源的利用效率提高2～3倍。
近年来，生物质之所以受到重视，这是因为18世纪工业革命以来，人类无节制地利用化石能源(煤炭、石油、天然气)，大量排放CO2和SO2以及氮氧化物等严重污染了环境、影响了人类的健康，大气中CO2浓度增高，产生的“温室效应”使人类面临更恶劣的环境问题。如何应对这一严峻的现实呢？当务之急一是要节约能源，不要无节制地浪费能源；二是要寻找“环境友好”的、“可持续利用”的新能源，生物质能源正是人类寻找的理想的新兴能源。生物质能是现代光合作用的产物，它是固定空气中的CO2而生成的，它燃烧释放热能，又产生CO2重返大气层，从而不会导致CO2数量的净增加。
生物质能资源丰富
全球每年陆地和海洋的光合作用总共生成2200亿吨生物质(约合1100亿吨标准煤)，是当今世界年总能耗的10倍。当然这些生物质也是人类的衣食之源，动物和菌类的生存也需要它。我国可做能源的生物质约合7.5亿吨标准煤，其中1亿吨左右在城市生活垃圾及废水中，其余则是农作物秸秆和林产下脚料，它们大约各占一半。
随着我国城市化的发展以及农村生活水平的提高，以传统方式直燃薪柴做饭、取暖的人越来越少，所以生物质弃置堆腐的比例会越来越大，厌氧堆腐将产生沼气（CH4），它是比CO2保温效果高得多的气体。最为可惜的是，由于种种原因，我国每年有上亿吨农作物秸秆在田间白白烧掉，这既严重污染了环境，又浪费了巨大的宝贵资源。因为秸秆不但含有热量，还含有草食畜禽所需的珍贵蛋白质、维生素等，况且这些秸秆还是消耗大量化石资源制成氮素化肥换来的。
生物质能的现代化转化并非易事，这是因为一方面化石能源相对便宜，无人舍贱买贵；另一方面生物质能能量密度低、产地分散，增加了储存、运输、加工的困难和成本。所以生物质能的开发利用对政府、企业都是“烫手的山芋”。如何化解这些难题，使生物质能变废为宝呢？因此，生物质能在开发初期就需要政府的大力扶持，这是各国的实践证明了的成功经验。除了政府的政策优惠以外，企业的努力也很重要。生物质能虽源于秸秆树枝等不起眼的物质，但它对高新技术的依赖不亚于IT行业。
国外启动国家战略行动
目前，全球平均约15%的生物质能已转化为现代能源，欧美工业化国家转化利用率则更高。美国2002年提出生物质能发展的“路线图”，提出2050年美国生物质能将占当年总能耗的50%，还有人提出要像抓“阿波罗”登月那样抓生物质能的研发。
再一个成功的例子是巴西燃料乙醇的发展。自上世纪70年代第一次能源危机以来，巴西不管国际风云如何变幻、油价涨落起伏，大规模扩种甘蔗生产燃料乙醇，以此缓解巴西的能源紧张。巴西踏踏实实、一步一个脚印，从开始时的年产几万吨，发展到2004年的1400万吨。自2001年以来，巴西的燃料乙醇已无需政策优惠便有了市场竞争力，其售价始终低于汽油。巴西30多年发展燃料乙醇总投资约49亿美元，而在此期间因进口石油减少，节约外汇达51亿美元。巴西的经验是把乙醇生产当系统工程来抓，从甘蔗育种、栽培、收获、运输到生产厂用的菌种改造，工艺优化、下脚料、废热余能的利用等环环相扣，使其技术领先于世界。例如，生产数目如此巨大的酒精，仅是废水就超过1.6亿(巴西全国人口1.8亿)城市人口生活产生的废水量。若生产厂家只管生产，不注重废水治理，那么巴西的环境将不堪设想。而巴西的做法是将废水资源化处理，这既保护了环境，又降低了乙醇的生产成本。
我国生物质能现代化利用滞后
回顾历史，我国从上世纪50年代就开始农村户型沼气池的研发，因陋就简，就地取材，因为投资不大，在农村建造了许多小型沼气池，使人畜粪便、枯枝落叶发酵生成沼气(CH4)，实现了农民做饭不烧柴、点灯不用油、沼液沼渣可以还田当肥料。几十年来，我国广大农村小型沼气池已发展了千万户，这使得我国小型沼气领先于世界，因此受联合国的委托向第三世界国家传授经验。这是我国一项很成功的工程，近年国家更加重视该项工程，每年都投入巨资扩大推广，因而成效显著。但从战略的高度看我国沼气事业几十年的发展历程，其中也存在重大的失误，主要就是满足现状、科技投入太少、几十年一贯制、科技水平没有提高、产气效率低、沼气无法商品化。况且面对我国农村社会的巨大变动、城镇化和农业生产集约化的趋势，以先前一户二亩地、一头牛、两头猪的模式发展户型沼气已不能满足社会的需要，对社会将大量需求的、依托规模禽畜养殖场和现代化中小城镇运营的高效、高温沼气生产技术则没有技术储备。因为高温、高效沼气的生产需要解决从培育高效菌种(包括通过生物技术改造的工程菌)以及发酵池结构、运行调控、输气储气等系统工程技术与材料的问题，它涉及的面很广。
由此看来，我国生物质能现代化利用远远落后于发达国家。我国规模化的转化只有两项：农村户型沼气生产总量约合200余万吨标准煤；2000年启动陈粮乙醇转化年产燃料乙醇100余万吨(尚需国家政策性补贴)，两项相加总计不及全国资源量7.5亿吨的0.5%。
我国为什么生物质能发展滞后呢？原因自然很多，主要有两条：我国一是长期在经济发展中拼资源，关注效益少；二是开发生物质能的技术与先进国家差距很大，由于技术落后，必然是效率低、效益差，从而使生物质能在商业竞争中更无法与化石能源竞争。开发我国生物质能既要积极引进国外适用先进技术，又要积极鼓励国内研发具有自主知识产权的创新技术，并尽快实用化。
先易后难稳步发展
我国生物质产业应采取先易后难、稳步发展的方针。比如，以动植物油以及烹调废油等酯化生成的“生物柴油”的生产技术与使用技术日臻成熟，沼气生产我国原本就有基础，这几项可优先发展，而纤维质原料(纤维素、半纤维素和木质素为主的木质)转化成为乙醇技术尚不成熟，可以以技术积累为主，条件成熟时再发展。
我国长江流域双季稻区域有3亿多亩冬闲田适合移栽油菜的种植，油菜籽含油50%左右，其成分又近于柴油，最适合做“生物柴油”。从资源合理利用的角度看，生物柴油也是最佳选择，生物柴油燃烧的只是C、H、O组成的油脂，宝贵的蛋白质则留在榨油后的“饼渣”中，“饼渣”中的蛋白质含量高达40%以上，它是上等的饲料，油菜的秸秆还田则是优良肥料。冬油菜的种植实质是提高了土地的复种指数，并未减少粮田面积和产量。我国青藏、云贵适合夏油菜生长，单产很高，又远离石油产地，也宜大力发展油菜种植，就地消费。然而要解决好两个问题才能使这一资源潜力变为现实：一是农村种植油菜的效益要有保障；二是国家的扶持政策要到位，目前的柴油市售4元/升，菜籽油价尚无市场竞争能力。
前面提到的秸秆就地燃烧既浪费了资源，又造成了环境污染，其实农民并非不知秸秆是宝，只因储、运、销等诸多困难才不得不就地燃烧。最近有报道指出，已有稻麦秸秆打捆机问世，这为秸秆的收集利用创造了便利条件。
我国生物质能资源总量虽多，但人均尚不及全球均数的一半，随着生物质能利用的兴起，生物质能资源不足的问题将会突显出来。所以我国在农林业的发展规划中，国家要把生物质能资源作为重要一环来抓。
开源还需与节流并举，除农林副产品之外，城市的废弃生物质资源是应该关注的第三个方面。我国城市的垃圾和污水的资源化处理率还很低，这也是一种巨大的资源浪费和环境污染源(包括废水对海洋的污染)。在这些资源的利用方面，我国近年也有了可喜的开端。例如，北京高碑店污水处理厂的生物质能发电年产已达千万度。十三陵园区的村庄安装了水煤气发生炉及通入农户的输气管道。村民以园区的枯枝落叶和农作物秸秆换燃气，既解决了环境污染问题，又提高了农民的生活质量。另外，我国一些大城市利用垃圾发电的厂家也在修建或规划中。
植物是氢能最佳“加工厂”
本世纪可能实现的能源史上最重大的一次革命，也与生物质能密切相关。迄今为止，无论化石能源或者当代的生物质能，它们都是以碳为基础的，碳氧化自然产生二氧化碳。未来理想的能源是氢能，它的氧化只生成水和热量，这样则不再有全球变暖和大气污染的担忧了。氢从何处来呢？水能、太阳能都可发电，电解水可以产生氢气和氧气，因为电可直接使用，不必多此一举。
植物可以称为氢能最佳的“加工厂”和“贮存器”，生物转化技术使我们可以直接利用植物来提供能源。生物质既能贡献能量，又能像煤炭和石油那样生产出千百种化工产品。例如植物吸收太阳光能分解水也可产生氢，不过要在厌氧环境条件下才会形成。淡水或海水中藻类易于隔绝氧，再通过产氢藻种的优化，代谢过程的调控等释放H2的数量大大增加，这种氢可能成为未来氢能的重要组成部分。藻类光合作用后直接产氢与生成生物质之后再转化成氢的最大区别是：后者在生物质积累过程中要消耗200～1000倍的水用于叶片蒸腾(所谓生理需水)，而藻类的光合作用产氢则无需消耗如此大量的水。众所周知，我国北方广大地区阳光充足，但水则奇缺，正适合未来养藻产氢。
目前，国内众多有识之士已行动起来，生物质产业取得了可喜的成绩。例如不久前在香山生物质能发展的科学讨论会上得知，我国燃料乙醇生产厂已引用了天津大学研发的大型脱水装置；中国科技大学创建的生物质直接热解成“生物油”工艺，已开始中试；中科院大连化物所进行的微藻产油实验取得成功等。期望不久我国科技界会有更多精英参与生物质能的研发。
古老的新兴产业
生物质能顾名思义就是来源于生物质的能量。生物质是动物、植物、菌物活体物质的总称，追本溯源则都是植物通过光合作用将CO2和H2O生成(CH2O)n (碳水化合物)，将太阳光的物理能转变成化学能，它是世界上惟一的、独特的转化过程，也是生机盎然、千姿百态的生物世界存在的基础。
生物质能利用的历史与人类的历史同样长，人类从利用火的那天起就开始使用生物质能了。直到现在，全球仍有一半以上生活在不发达地区的人们仍以生物质为主要能源，其总量约为全球总能耗的1/6～1/7。不过这些生物质能都是就地采用，用传统的方式燃烧，不进入商品市场，所以也不在各国经济的统计数据之中。我们现在要讨论的生物质能是将生物质资源转化为现代能源形式即电流，热能或可燃的液体(酒精、生物柴油)、气体(甲烷、氢气等)的那部分生物质能。生物质能的现代化转化可使资源的利用效率提高2～3倍。
近年来，生物质之所以受到重视，这是因为18世纪工业革命以来，人类无节制地利用化石能源(煤炭、石油、天然气)，大量排放CO2和SO2以及氮氧化物等严重污染了环境、影响了人类的健康，大气中CO2浓度增高，产生的“温室效应”使人类面临更恶劣的环境问题。如何应对这一严峻的现实呢？当务之急一是要节约能源，不要无节制地浪费能源；二是要寻找“环境友好”的、“可持续利用”的新能源，生物质能源正是人类寻找的理想的新兴能源。生物质能是现代光合作用的产物，它是固定空气中的CO2而生成的，它燃烧释放热能，又产生CO2重返大气层，从而不会导致CO2数量的净增加。
生物质能资源丰富
全球每年陆地和海洋的光合作用总共生成2200亿吨生物质(约合1100亿吨标准煤)，是当今世界年总能耗的10倍。当然这些生物质也是人类的衣食之源，动物和菌类的生存也需要它。我国可做能源的生物质约合7.5亿吨标准煤，其中1亿吨左右在城市生活垃圾及废水中，其余则是农作物秸秆和林产下脚料，它们大约各占一半。
随着我国城市化的发展以及农村生活水平的提高，以传统方式直燃薪柴做饭、取暖的人越来越少，所以生物质弃置堆腐的比例会越来越大，厌氧堆腐将产生沼气（CH4），它是比CO2保温效果高得多的气体。最为可惜的是，由于种种原因，我国每年有上亿吨农作物秸秆在田间白白烧掉，这既严重污染了环境，又浪费了巨大的宝贵资源。因为秸秆不但含有热量，还含有草食畜禽所需的珍贵蛋白质、维生素等，况且这些秸秆还是消耗大量化石资源制成氮素化肥换来的。
生物质能的现代化转化并非易事，这是因为一方面化石能源相对便宜，无人舍贱买贵；另一方面生物质能能量密度低、产地分散，增加了储存、运输、加工的困难和成本。所以生物质能的开发利用对政府、企业都是“烫手的山芋”。如何化解这些难题，使生物质能变废为宝呢？因此，生物质能在开发初期就需要政府的大力扶持，这是各国的实践证明了的成功经验。除了政府的政策优惠以外，企业的努力也很重要。生物质能虽源于秸秆树枝等不起眼的物质，但它对高新技术的依赖不亚于IT行业。
国外启动国家战略行动
目前，全球平均约15%的生物质能已转化为现代能源，欧美工业化国家转化利用率则更高。美国2002年提出生物质能发展的“路线图”，提出2050年美国生物质能将占当年总能耗的50%，还有人提出要像抓“阿波罗”登月那样抓生物质能的研发。
再一个成功的例子是巴西燃料乙醇的发展。自上世纪70年代第一次能源危机以来，巴西不管国际风云如何变幻、油价涨落起伏，大规模扩种甘蔗生产燃料乙醇，以此缓解巴西的能源紧张。巴西踏踏实实、一步一个脚印，从开始时的年产几万吨，发展到2004年的1400万吨。自2001年以来，巴西的燃料乙醇已无需政策优惠便有了市场竞争力，其售价始终低于汽油。巴西30多年发展燃料乙醇总投资约49亿美元，而在此期间因进口石油减少，节约外汇达51亿美元。巴西的经验是把乙醇生产当系统工程来抓，从甘蔗育种、栽培、收获、运输到生产厂用的菌种改造，工艺优化、下脚料、废热余能的利用等环环相扣，使其技术领先于世界。例如，生产数目如此巨大的酒精，仅是废水就超过1.6亿(巴西全国人口1.8亿)城市人口生活产生的废水量。若生产厂家只管生产，不注重废水治理，那么巴西的环境将不堪设想。而巴西的做法是将废水资源化处理，这既保护了环境，又降低了乙醇的生产成本。
我国生物质能现代化利用滞后
回顾历史，我国从上世纪50年代就开始农村户型沼气池的研发，因陋就简，就地取材，因为投资不大，在农村建造了许多小型沼气池，使人畜粪便、枯枝落叶发酵生成沼气(CH4)，实现了农民做饭不烧柴、点灯不用油、沼液沼渣可以还田当肥料。几十年来，我国广大农村小型沼气池已发展了千万户，这使得我国小型沼气领先于世界，因此受联合国的委托向第三世界国家传授经验。这是我国一项很成功的工程，近年国家更加重视该项工程，每年都投入巨资扩大推广，因而成效显著。但从战略的高度看我国沼气事业几十年的发展历程，其中也存在重大的失误，主要就是满足现状、科技投入太少、几十年一贯制、科技水平没有提高、产气效率低、沼气无法商品化。况且面对我国农村社会的巨大变动、城镇化和农业生产集约化的趋势，以先前一户二亩地、一头牛、两头猪的模式发展户型沼气已不能满足社会的需要，对社会将大量需求的、依托规模禽畜养殖场和现代化中小城镇运营的高效、高温沼气生产技术则没有技术储备。因为高温、高效沼气的生产需要解决从培育高效菌种(包括通过生物技术改造的工程菌)以及发酵池结构、运行调控、输气储气等系统工程技术与材料的问题，它涉及的面很广。
由此看来，我国生物质能现代化利用远远落后于发达国家。我国规模化的转化只有两项：农村户型沼气生产总量约合200余万吨标准煤；2000年启动陈粮乙醇转化年产燃料乙醇100余万吨(尚需国家政策性补贴)，两项相加总计不及全国资源量7.5亿吨的0.5%。
我国为什么生物质能发展滞后呢？原因自然很多，主要有两条：我国一是长期在经济发展中拼资源，关注效益少；二是开发生物质能的技术与先进国家差距很大，由于技术落后，必然是效率低、效益差，从而使生物质能在商业竞争中更无法与化石能源竞争。开发我国生物质能既要积极引进国外适用先进技术，又要积极鼓励国内研发具有自主知识产权的创新技术，并尽快实用化。
先易后难稳步发展
我国生物质产业应采取先易后难、稳步发展的方针。比如，以动植物油以及烹调废油等酯化生成的“生物柴油”的生产技术与使用技术日臻成熟，沼气生产我国原本就有基础，这几项可优先发展，而纤维质原料(纤维素、半纤维素和木质素为主的木质)转化成为乙醇技术尚不成熟，可以以技术积累为主，条件成熟时再发展。
我国长江流域双季稻区域有3亿多亩冬闲田适合移栽油菜的种植，油菜籽含油50%左右，其成分又近于柴油，最适合做“生物柴油”。从资源合理利用的角度看，生物柴油也是最佳选择，生物柴油燃烧的只是C、H、O组成的油脂，宝贵的蛋白质则留在榨油后的“饼渣”中，“饼渣”中的蛋白质含量高达40%以上，它是上等的饲料，油菜的秸秆还田则是优良肥料。冬油菜的种植实质是提高了土地的复种指数，并未减少粮田面积和产量。我国青藏、云贵适合夏油菜生长，单产很高，又远离石油产地，也宜大力发展油菜种植，就地消费。然而要解决好两个问题才能使这一资源潜力变为现实：一是农村种植油菜的效益要有保障；二是国家的扶持政策要到位，目前的柴油市售4元/升，菜籽油价尚无市场竞争能力。
前面提到的秸秆就地燃烧既浪费了资源，又造成了环境污染，其实农民并非不知秸秆是宝，只因储、运、销等诸多困难才不得不就地燃烧。最近有报道指出，已有稻麦秸秆打捆机问世，这为秸秆的收集利用创造了便利条件。
我国生物质能资源总量虽多，但人均尚不及全球均数的一半，随着生物质能利用的兴起，生物质能资源不足的问题将会突显出来。所以我国在农林业的发展规划中，国家要把生物质能资源作为重要一环来抓。
开源还需与节流并举，除农林副产品之外，城市的废弃生物质资源是应该关注的第三个方面。我国城市的垃圾和污水的资源化处理率还很低，这也是一种巨大的资源浪费和环境污染源(包括废水对海洋的污染)。在这些资源的利用方面，我国近年也有了可喜的开端。例如，北京高碑店污水处理厂的生物质能发电年产已达千万度。十三陵园区的村庄安装了水煤气发生炉及通入农户的输气管道。村民以园区的枯枝落叶和农作物秸秆换燃气，既解决了环境污染问题，又提高了农民的生活质量。另外，我国一些大城市利用垃圾发电的厂家也在修建或规划中。
植物是氢能最佳“加工厂”
本世纪可能实现的能源史上最重大的一次革命，也与生物质能密切相关。迄今为止，无论化石能源或者当代的生物质能，它们都是以碳为基础的，碳氧化自然产生二氧化碳。未来理想的能源是氢能，它的氧化只生成水和热量，这样则不再有全球变暖和大气污染的担忧了。氢从何处来呢？水能、太阳能都可发电，电解水可以产生氢气和氧气，因为电可直接使用，不必多此一举。
植物可以称为氢能最佳的“加工厂”和“贮存器”，生物转化技术使我们可以直接利用植物来提供能源。生物质既能贡献能量，又能像煤炭和石油那样生产出千百种化工产品。例如植物吸收太阳光能分解水也可产生氢，不过要在厌氧环境条件下才会形成。淡水或海水中藻类易于隔绝氧，再通过产氢藻种的优化，代谢过程的调控等释放H2的数量大大增加，这种氢可能成为未来氢能的重要组成部分。藻类光合作用后直接产氢与生成生物质之后再转化成氢的最大区别是：后者在生物质积累过程中要消耗200～1000倍的水用于叶片蒸腾(所谓生理需水)，而藻类的光合作用产氢则无需消耗如此大量的水。众所周知，我国北方广大地区阳光充足，但水则奇缺，正适合未来养藻产氢。
目前，国内众多有识之士已行动起来，生物质产业取得了可喜的成绩。例如不久前在香山生物质能发展的科学讨论会上得知，我国燃料乙醇生产厂已引用了天津大学研发的大型脱水装置；中国科技大学创建的生物质直接热解成“生物油”工艺，已开始中试；中科院大连化物所进行的微藻产油实验取得成功等。期望不久我国科技界会有更多精英参与生物质能的研发。