可持續(xù)的食品和飼料新源泉

在食物資源的大版圖中，藻類正嶄露頭角。螺旋藻、小球藻等藻類富含蛋白質(zhì)和人體、動物必需的氨基酸，是理想的人類食品和動物飼料補充。以微藻為例，其蛋白質(zhì)含量高達 50%-70%，大豆的蛋白質(zhì)含量一般在 36%-40% ，相比之下，微藻的蛋白質(zhì)含量優(yōu)勢明顯。隨著人口增長和畜牧業(yè)的發(fā)展，對蛋白質(zhì)資源的需求持續(xù)攀升，藻類培育與養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)展，為滿足這一需求提供了新途徑，減少了對傳統(tǒng)農(nóng)作物的依賴，讓食物供應(yīng)更加多元和穩(wěn)定。

生物能源領(lǐng)域的綠色希望

能源危機與環(huán)境問題是全球面臨的兩大挑戰(zhàn)，藻類生物能源為解決這兩大難題帶來曙光。像油藻這類藻類，能在生長過程中大量積累油脂，這些油脂是生產(chǎn)生物柴油的優(yōu)質(zhì)原料。藻類生物能源的生產(chǎn)過程無需占用寶貴的耕地，大大緩解了能源生產(chǎn)與糧食種植爭地的矛盾。并且，藻類生物能源的碳排放遠低于化石燃料，有效降低了溫室氣體排放，助力全球應(yīng)對氣候變化。如今，不少科研團隊和企業(yè)正致力于藻類生物能源的規(guī)?；a(chǎn)研究，未來有望成為重要的可再生能源之一。

環(huán)境修復與資源循環(huán)的得力助手

水體富營養(yǎng)化一直是困擾生態(tài)環(huán)境的難題，藻類在這方面卻能大顯身手。藻類具有強大的吸收能力，能有效攝取廢水中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為自身生長所需的物質(zhì)，從而減少水體富營養(yǎng)化，凈化水質(zhì)。在養(yǎng)殖藻類時，還能利用工業(yè)排放的二氧化碳作為光合作用的原料，實現(xiàn)碳減排。例如，一些污水處理廠引入藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)，不僅降低了污水處理成本，還實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，讓廢水 “變廢為寶”。

生態(tài)農(nóng)業(yè)多元化的推動者

藻類養(yǎng)殖與水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)作物種植的有機結(jié)合，為生態(tài)農(nóng)業(yè)的多元化發(fā)展開辟了新道路。在一些水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘中，通過培育藻類為魚蝦提供天然的食物來源，減少人工飼料的使用，降低養(yǎng)殖成本的同時，提高了水產(chǎn)品的品質(zhì)。同時，藻類產(chǎn)生的氧氣也能改善水體溶氧環(huán)境，有利于魚蝦的生長。在農(nóng)作物種植方面，利用藻類制成的生物肥料，為農(nóng)作物提供豐富的養(yǎng)分，改良土壤結(jié)構(gòu)，提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量。這種多層次的生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，實現(xiàn)了資源的高效利用，減少了化學物質(zhì)的投入，保護了生態(tài)環(huán)境。

藻類培育與養(yǎng)殖技術(shù)憑借其在多個方面的卓越表現(xiàn)，已成為高效生態(tài)農(nóng)業(yè)不可或缺的一部分。隨著技術(shù)的不斷進步和創(chuàng)新，相信藻類在未來的農(nóng)業(yè)發(fā)展和生態(tài)保護中，將發(fā)揮更為重要的作用，為人類創(chuàng)造更加美好的生活環(huán)境。

近日，我國科學院水生生物研究所的科研人員以可異養(yǎng)培養(yǎng)的富油柵藻為研究對象，通過對培養(yǎng)方式、過程的不斷優(yōu)化，攻克了長期以來無法精確控制葡萄糖濃度這一技術(shù)難題，突破了微藻大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸，實現(xiàn)富油柵藻的超高密度培養(yǎng)。據(jù)中科院水生所微藻生物技術(shù)和能源中心研究員金虎透露，水生所研究團隊利用相關(guān)技術(shù)已實現(xiàn)高產(chǎn)蛋白、蝦青素、β-1,3葡聚糖、多不飽和脂肪酸等多種經(jīng)濟微藻的超高密度異養(yǎng)培養(yǎng)，目前已經(jīng)在開展這些功能微藻在飼料、功能食品等領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)工作。

1950年美國麻省理工學院開始進行養(yǎng)殖藻類生產(chǎn)生物燃料的試驗，首次提到微藻生物能源。二次石油危機爆發(fā)后，各國在微藻的培育和開發(fā)方面都進行了大量的研究。美國能源部實驗室開始重點開發(fā)適于微藻生物柴油生產(chǎn)的培養(yǎng)系統(tǒng)和制備工藝，希望研發(fā)出新的石油制造途徑和可替代產(chǎn)物。日本國際貿(mào)易和工業(yè)部也啟動了相關(guān)項目，利用微藻吸收火力發(fā)電廠煙氣中的二氧化碳來生產(chǎn)新能源。但隨著后期石油價格的逐漸回落，加上微藻形態(tài)極小，工業(yè)化培育又是一直以來難以突破的技術(shù)關(guān)隘，因此微藻能源的研究逐漸停滯下來。

我國從1958年開始培養(yǎng)作為食晶和飼料的微型藻類，中科院水生所等科研機構(gòu)先后進行了多種微藻的大量研究，為微藻培育打下了基礎(chǔ)。此后隨著技術(shù)的不斷成熟，我國在藻種選育、培養(yǎng)基配制及某些培養(yǎng)技術(shù)方面都取得了重大成果。

異養(yǎng)培養(yǎng)作為一種新型的微藻培養(yǎng)方式，其具有效率高、精確可控、易批量化生產(chǎn)等優(yōu)點。但異養(yǎng)培養(yǎng)對于操作技術(shù)的要求也更高，不僅需要提前研究分析各類微藻的適宜生長環(huán)境如鹽度、溫度、光照度以及酸堿度等。而且微藻培養(yǎng)基制備、接種等環(huán)節(jié)的技術(shù)和環(huán)境要求都非常嚴格，均要在無菌條件下進行試驗操作。而這些過程都離不開科學儀器及設(shè)備的幫助，如生物顯微鏡、移液器、分光光度計、恒溫培養(yǎng)箱、高壓滅菌鍋、PH計、離心機等都是微藻培育實驗室的常用設(shè)備。

能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，地球上每一次文明的進步都伴隨著能源的改革和興替，因此對于能源的探索和利用在保障社會經(jīng)濟的發(fā)展方面具有重要意義。在我國煤電資源枯竭之前，居安思危尋求新的能源，才能更快地走上可持續(xù)發(fā)展的道路。

微擬球藻是一種在世界各地均可在室外大規(guī)模培養(yǎng)的工業(yè)微藻，它們具有生長速度快、二氧化碳耐受能力強、強勁積累油脂、海水淡水均可培養(yǎng)等突出優(yōu)點，因此已成為國內(nèi)外生物能源領(lǐng)域的主要研究模式與產(chǎn)業(yè)代表藻種之一。微擬球藻藻油中同時含有飽和脂肪酸（SFA）、單不飽和脂肪酸（MUFA）與多不飽和脂肪酸（PUFA）。如果MUFA含量高，藻油適合作為優(yōu)質(zhì)液體燃料，服務(wù)于能源市場；而如果PUFA（如EPA等）含量高，藻油則更適合作為人體保健品，服務(wù)于營養(yǎng)品與食品市場。因此，如果能夠在同一底盤細胞中實現(xiàn)SFA、MUFA、PUFA比例的人為調(diào)控甚至理性設(shè)計，就能實現(xiàn)藻油品質(zhì)、用途與價值的高度可控與靈活切換。這一細胞工廠特性對于適應(yīng)多變的生物能源市場需求、最大程度降低產(chǎn)品生產(chǎn)與切換的成本具有重要意義，同時對于在嚴酷極端環(huán)境（如火星等）下構(gòu)建基于二氧化碳的“單碳光合多聯(lián)產(chǎn)模式”，靈活可控地合成人類生存必需的能源、材料與食品具有特殊的戰(zhàn)略價值。

單細胞中心等前期發(fā)現(xiàn)，在海洋微擬球藻基因組中編碼有多達11個II型二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶編碼基因（DGAT2），它們催化甘油三酯合成中的最后一步也是關(guān)鍵一步。動物和高等植物中常常只有1-2個DGAT2，為何海洋微擬球藻具有超出已知所有物種的DGAT2家庭成員數(shù)目呢？為了解答上述問題，研究人員通過在酵母中的表達與功能分析、在體外的酶活鑒定、進而在微擬球藻中的過表達與基因敲低等層層深入的實驗策略，發(fā)現(xiàn)其中DGAT2A、DGAT2D與DGAT2C?具有TAG合成酶活性，而且這三個DGAT2家庭成員分別偏好飽和、單不飽和和多不飽和的脂酰CoA底物?；诖?，研究人員提出了比前期工作（Li, et al,?Plant Cell, 2014）深入了一大步的油脂合成機制模型，認為其中分別來自于三個不同祖先的DGAT2A、DGAT2D與DGAT2C，在長期的共進化過程中，形成了迥異卻互補的底物偏好性，而且在TAG合成的流水線上進行著精妙的功能分工與時空協(xié)作。?

令人驚奇的是，DGAT2A、DGAT2D與DGAT2C轉(zhuǎn)錄本的相對豐度與TAG上SFA、MUFA與PUFA的比例呈現(xiàn)正相關(guān)，預(yù)示著一個精妙卻簡潔的藻油飽和度控制機制。利用這一點，研究人員更進一步，通過人為控制DGAT2A、DGAT2D與DGAT2C三者間轉(zhuǎn)錄本的相對豐度，實現(xiàn)了藻油中SFA、MUFA與PUFA比重的理性設(shè)計，從而生產(chǎn)出了飽和度“定制化”的藻油。這近二十株微擬球藻工程株的TAG產(chǎn)品中，SFA、MUFA與PUFA比重的變化幅度分別達到了1.3倍, 3.7倍與?11.2倍，說明在單一工業(yè)微藻底盤上，藻油作為燃料或營養(yǎng)品的用途與價值具有良好的可控性與可塑性。

本工作是青島能源所徐健、馬里蘭大學李彥濤和北京大學劉進等實驗室合作完成的，并得到了水生所胡強和胡晗華等研究員的幫助。論文共同一作是青島能源所單細胞中心的辛一、路延篤和馬里蘭大學的Yi-Ying Lee。本論文及其前期工作得到了國家杰出青年基金、科技部863合成生物學專項、中科院含碳氣體生物制造項目、山東省自然科學青年基金和美國自然科學基金委的支持。

其實這輛「木頭摩托車」奇特的地方是它的動力來源。因為 Ritsert Mans 和 Peter Mooji 一致認為:未來的藻類可以被用作一種環(huán)境友好的燃料來源。所以這部「木頭摩托車」事實上是由一種設(shè)計用來在藻類燃料上運行的發(fā)動機提供動力。

這是第一次藻類燃料被用在用天然材料制造的自制汽車上。但是考慮到制造這種燃料的高昂成本，在藻類能夠大量生長以降低價格之前，可能還需要一段時間。隨著目前越來越多的功能性藻類被發(fā)現(xiàn)，未來的日常生活中它能否成為一種更常見的產(chǎn)品?

對清潔的新能源的需求促使了對藻類的大量研究，藻類是理想的生物燃料來源因為它不與農(nóng)作物爭土地、爭水源或者其他資源。用來生產(chǎn)藻類的水通常不適合農(nóng)作物，而且，藻類培養(yǎng)能產(chǎn)生大量的生物量（指某一時刻單位面積內(nèi)實存生活的有機物質(zhì)）。

HelioBioSys一直在研究藍藻，直到20世紀初期以前，藍藻一直被誤認為是藻類，但是這些生物并不像藻類，它們可以直接把大量的糖類分泌到它們所在的水中。根據(jù)桑迪亞國家中心的生化學家Ryan Davis介紹，一般藻類每一升水能產(chǎn)一克生物量；而小范圍的測試證明藍藻每升生物量可以產(chǎn)生4-7克的糖類。因此，用藍藻來生產(chǎn)糖類比用來生產(chǎn)生物量有價值多了。

相比于從藻類中提取脂類來說，從水中過濾獲取糖類簡單多了，而且更便宜。糖類相對于生物量轉(zhuǎn)化成各種各樣的化學物質(zhì)和燃料來講要方便許多，況且，藍藻也不需要施肥就能產(chǎn)生糖類，低成本到可以與石油相媲美。所以，藍藻產(chǎn)生糖類的機制需要更好地了解，這樣就能讓它們最大限度地生產(chǎn)糖類?！皳Q句話說，我們正試圖分析藍藻的秘密，了解在什么情況下可以讓它們大規(guī)模地繁殖。”Davis說。

從實驗室養(yǎng)殖到大規(guī)模養(yǎng)殖

HelioBioSys的創(chuàng)始人Rocco Mancinelli和David Smernoff說他們選擇使用三種藍藻而不是一種是因為這樣的系統(tǒng)跟自然環(huán)境更相似，Mancinelli和Smernoff說藍藻在群體中更強壯，更容易適應(yīng)環(huán)境的變化，比如污染和捕食之類的，桑迪亞國家中心正在幫助他們檢測這個想法是否正確。

藍藻已經(jīng)可以在封閉、可控、無菌的實驗室成功生長，桑迪亞的研究者現(xiàn)在正在在像長浴缸一樣的大水槽中養(yǎng)殖藍藻，雖然水槽是室內(nèi)的、通氣的，但是想要捕食藍藻很困難?！八械奶穷愒谧匀唤缰胁粫嬖诤荛L時間，我們對水藻的專業(yè)培養(yǎng)技能對HelioBioSys公司的項目非常有幫助，因此他們可以向我們了解到如何防止細菌的污染，如何阻止糖類被這些生物分解掉?！盌avis解釋到。

不像真正的藻類，藍藻擁有與眾不同的能力——它們可以固定大氣中的氮氣來幫助它們生長，這就意味著藍藻可以不需要使用肥料就能很好的生長。雖然藍藻的生長需要太陽，Davis認為其中一種藍藻負責充當遮光的作用，以防止其他藍藻免受太陽的毒害。同時，Davis和他們的團隊還在研究藍藻是不是需要某一種營養(yǎng)素微量或者是否存在刺激藍藻生產(chǎn)糖類的物質(zhì)。

如果桑迪亞國家中心的研究成功的話，下一步就要測試藍藻在室外更大的池塘產(chǎn)量怎么樣。如果證明可行的話，HelioBioSys希望能獲取批準或者是賣掉此項技術(shù)。

一項能源部的項目讓合作成為可能

Mancinelli和Smernof都是有著不尋常背景的微生物學家，他們曾在NASA工作過，主要負責研發(fā)能支撐人類在外星生活的系統(tǒng)。而現(xiàn)在，他們在HelioBioSys公司負責研發(fā)能支撐人類在地球生活的清潔能源系統(tǒng)。他們說如果沒有能源部的“小型企業(yè)憑證”項目的話，他們這些造福人類的宏偉愿望也無法實現(xiàn)。“如果沒有能源部提供基金支持，沒有桑迪亞國家中心的設(shè)備和技術(shù)支持，這個項目是絕對不可能實現(xiàn)的。”Smernoff說?！八阅茏屵@個項目進行，能讓向我們這樣的小公司接觸到如此資源，對我們來說是無價之寶?！?/span>

同時，HelioBioSys公司還和勞倫斯·伯克利國家實驗室合作，實驗室同意在桑迪亞國家中心的試驗床上安裝正切流過濾裝置，這個裝置上有一層允許特定分子大小的物質(zhì)通過的多孔的膜，這樣桑迪亞國家中心就能很快地分離和提取水中的糖類。

同時，伯克利實驗室正在研究把這些糖類轉(zhuǎn)化成生物燃料的可行性，除了生物燃料，糖類還有潛力取代石油，生產(chǎn)一系列目前由石油生產(chǎn)的物質(zhì)：包括塑料、藥品、纖維、尼龍、粘合劑、鞋油、瀝青和瓦等。

一旦此項目成功，國家將會嘗到這種最古老的微生物帶來的巨大“甜頭”。

這些死亡植物物質(zhì)同樣是煤炭、石油、有機氣體和其它化石燃料的關(guān)鍵成分，土壤中存儲的死亡植物物質(zhì)也叫做“沉積物”，阻止任何植物在分解過程中碳分子釋放進入大氣層。

在任何動物存在于地球之前，死亡植物化石化過程阻止更多碳與大氣層中的氧氣結(jié)合形成二氧化碳。同時，它將阻擋二氧化碳形成，促使大氣層氧氣指數(shù)升高。

寒武紀生命大爆發(fā)時期出現(xiàn)了大量生物進化和形成，這與5.41億年前大氣層氧氣指數(shù)峰值相符合。研究報告合著作者、美國威斯康星大學麥迪遜分校地球科學教授沙南-彼得斯(Shanan Peters)說：“掩埋在土壤中成為化石燃料的植物沉積物，是地球高級生命進化的關(guān)鍵因素?！?/span>

彼得斯教授和研究小組同事使用一種獨特數(shù)據(jù)集獲得這項發(fā)現(xiàn)，該數(shù)據(jù)集叫做“Macrostrat”，它包含大量北美洲地理信息，這是彼得斯花費數(shù)十年心血得出的。基于沉積巖的形成，研究人員發(fā)現(xiàn)大氣層氧氣指數(shù)和土壤中沉積物指數(shù)處于平行關(guān)系，暗示著地球大氣氧氣和土壤沉積物有著直接關(guān)系。這項最新研究報告發(fā)表在近期出版的《地球和行星科學快報》上。

各?。▍^(qū)、市）及新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團發(fā)展改革委（能源局）；國家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司，中石油、中石化、中海油集團公司，中節(jié)能、中廣核集團公司：

生物質(zhì)能是重要的可再生能源。開發(fā)利用生物質(zhì)能，是能源生產(chǎn)和消費革命的重要內(nèi)容，是改善環(huán)境質(zhì)量、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的重要任務(wù)。

為推進生物質(zhì)能分布式開發(fā)利用，擴大市場規(guī)模，完善產(chǎn)業(yè)體系，加快生物質(zhì)能專業(yè)化多元化產(chǎn)業(yè)化發(fā)展步伐，國家能源局組織編制了《生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，現(xiàn)印發(fā)給你們，請結(jié)合實際認真落實。

國家能源局

2016年10月28日

附件：生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃

前 ? 言

生物質(zhì)能是重要的可再生能源，具有綠色、低碳、清潔、可再生等特點。加快生物質(zhì)能開發(fā)利用，是推進能源生產(chǎn)和消費革命的重要內(nèi)容，是改善環(huán)境質(zhì)量、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的重要任務(wù)。

“十二五”時期，我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，開發(fā)利用規(guī)模不斷擴大，生物質(zhì)發(fā)電和液體燃料形成一定規(guī)模。生物質(zhì)成型燃料、生物天然氣等發(fā)展已起步，呈現(xiàn)良好勢頭。

“十三五”是實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型升級的重要時期，是新型城鎮(zhèn)化建設(shè)、生態(tài)文明建設(shè)、全面建成小康社會的關(guān)鍵時期，生物質(zhì)能面臨產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要機遇。

根據(jù)國家《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》和《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，制定《生物質(zhì)能發(fā)展 “十三五”規(guī)劃》（以下簡稱“《規(guī)劃》”）。

《規(guī)劃》分析了國內(nèi)外生物質(zhì)能發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了“十三五”時期我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導思想、基本原則、發(fā)展目標、發(fā)展布局和建設(shè)重點，提出了保障措施，是“十三五”時期我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本依據(jù)。

目 ? 錄

一、發(fā)展現(xiàn)狀和面臨形勢 1

（一）發(fā)展基礎(chǔ) 1

（二）存在問題 4

二、指導思想和發(fā)展目標 6

（一）指導思想 6

（二）基本原則 6

（三）發(fā)展目標 7

三、發(fā)展布局和建設(shè)重點 9

（一）大力推動生物天然氣規(guī)模化發(fā)展 9

（二）積極發(fā)展生物質(zhì)成型燃料供熱 12

（三）穩(wěn)步發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電 13

（四）加快生物液體燃料示范和推廣 16

四、保障措施 18

五、投資估算和環(huán)境社會影響分析 20

（一）投資估算 20

（二）環(huán)境效益 20

（三）社會效益 20

一、發(fā)展現(xiàn)狀和面臨形勢

（一）發(fā)展基礎(chǔ)

1、國際發(fā)展現(xiàn)狀

（1）發(fā)展現(xiàn)狀

生物質(zhì)能是世界上重要的新能源，技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，在應(yīng)對全球氣候變化、能源供需矛盾、保護生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮著重要作用，是全球繼石油、煤炭、天然氣之后的第四大能源，成為國際能源轉(zhuǎn)型的重要力量。

生物質(zhì)發(fā)電。截至2015年，全球生物質(zhì)發(fā)電裝機容量約1億千瓦，其中美國1590萬千瓦、巴西1100萬千瓦。生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)已成為歐洲，特別是北歐國家重要的供熱方式。生活垃圾焚燒發(fā)電發(fā)展較快，其中日本垃圾焚燒發(fā)電處理量占生活垃圾無害化處理量的70%以上。

生物質(zhì)成型燃料。截至2015年，全球生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)量約3000萬噸，歐洲是世界最大的生物質(zhì)成型燃料消費地區(qū)，年均約1600萬噸。北歐國家生物質(zhì)成型燃料消費比重較大，其中瑞典生物質(zhì)成型燃料供熱約占供熱能源消費總量的70%。

生物質(zhì)燃氣。截至2015年，全球沼氣產(chǎn)量約為570億立方米，其中德國沼氣年產(chǎn)量超過200億立方米，瑞典生物天然氣滿足了全國30%車用燃氣需求。

生物液體燃料。截至2015年，全球生物液體燃料消費量約1億噸，其中燃料乙醇全球產(chǎn)量約8000萬噸，生物柴油產(chǎn)量約2000萬噸。巴西甘蔗燃料乙醇和美國玉米燃料乙醇已規(guī)?；瘧?yīng)用。

（2）發(fā)展趨勢

一是生物質(zhì)能多元化分布式應(yīng)用成為世界上生物質(zhì)能發(fā)展較好國家的共同特征。

二是生物天然氣和成型燃料供熱技術(shù)和商業(yè)化運作模式基本成熟，逐漸成為生物質(zhì)能重要發(fā)展方向。生物天然氣不斷拓展車用燃氣和天然氣供應(yīng)等市場領(lǐng)域。生物質(zhì)供熱在中、小城市和城鎮(zhèn)應(yīng)用空間不斷擴大。

三是生物液體燃料向生物基化工產(chǎn)業(yè)延伸，技術(shù)重點向利用非糧生物質(zhì)資源的多元化生物煉制方向發(fā)展，形成燃料乙醇、混合醇、生物柴油等豐富的能源衍生替代產(chǎn)品，不斷擴展航空燃料、化工基礎(chǔ)原料等應(yīng)用領(lǐng)域。

2、國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國生物質(zhì)資源豐富，能源化利用潛力大。全國可作為能源利用的農(nóng)作物秸稈及農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物、林業(yè)剩余物和能源作物、生活垃圾與有機廢棄物等生物質(zhì)資源總量每年約4.6億噸標準煤。

截至2015年，生物質(zhì)能利用量約3500萬噸標準煤，其中商品化的生物質(zhì)能利用量約1800萬噸標準煤。生物質(zhì)發(fā)電和液體燃料產(chǎn)業(yè)已形成一定規(guī)模，生物質(zhì)成型燃料、生物天然氣等產(chǎn)業(yè)已起步，呈現(xiàn)良好發(fā)展勢頭。

生物質(zhì)發(fā)電。截至2015年，我國生物質(zhì)發(fā)電總裝機容量約1030萬千瓦，其中，農(nóng)林生物質(zhì)直燃發(fā)電約530萬千瓦，垃圾焚燒發(fā)電約470萬千瓦，沼氣發(fā)電約30萬千瓦，年發(fā)電量約520億千瓦時，生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)基本成熟。

生物質(zhì)成型燃料。截至2015年，生物質(zhì)成型燃料年利用量約800萬噸，主要用于城鎮(zhèn)供暖和工業(yè)供熱等領(lǐng)域。

生物質(zhì)成型燃料供熱產(chǎn)業(yè)處于規(guī)?；l(fā)展初期，成型燃料機械制造、專用鍋爐制造、燃料燃燒等技術(shù)日益成熟，具備規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展基礎(chǔ)。

生物質(zhì)燃氣。截至2015年，全國沼氣理論年產(chǎn)量約190億立方米，其中戶用沼氣理論年產(chǎn)量約140億立方米，規(guī)?；託夤こ碳s10萬處，年產(chǎn)氣量約50億立方米，沼氣正處于轉(zhuǎn)型升級關(guān)鍵階段。

生物液體燃料。截至2015年，燃料乙醇年產(chǎn)量約210萬噸，生物柴油年產(chǎn)量約80萬噸。生物柴油處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，纖維素燃料乙醇加快示范，我國自主研發(fā)生物航煤成功應(yīng)用于商業(yè)化載客飛行示范。

（二）存在問題

生物質(zhì)能是唯一可轉(zhuǎn)化成多種能源產(chǎn)品的新能源，通過處理廢棄物直接改善當?shù)丨h(huán)境，是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的重要內(nèi)容，綜合效益明顯。從資源和發(fā)展?jié)摿砜?，生物質(zhì)能總體仍處于發(fā)展初期，還存在以下主要問題：

一是尚未形成共識。目前社會各界對生物質(zhì)能認識不夠充分，一些地方甚至限制成型燃料等生物質(zhì)能應(yīng)用，導致生物質(zhì)能發(fā)展受到制約。

二是分布式商業(yè)化開發(fā)利用經(jīng)驗不足。受制于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，農(nóng)林生物質(zhì)原料難以實現(xiàn)大規(guī)模收集，一些年利用量超過10萬噸的項目，原料收集困難。畜禽糞便收集缺乏專用設(shè)備，能源化無害化處理難度較大。

急需探索就近收集、就近轉(zhuǎn)化、就近消費的生物質(zhì)能分布式商業(yè)化開發(fā)利用模式。

三是專業(yè)化市場化程度低，技術(shù)水平有待提高。生物天然氣和生物質(zhì)成型燃料仍處于發(fā)展初期，受限于農(nóng)村市場，專業(yè)化程度不高，大型企業(yè)主體較少，市場體系不完善，尚未成功開拓高價值商業(yè)化市場。

纖維素乙醇關(guān)鍵技術(shù)及工程化尚未突破，急待開發(fā)高效混合原料發(fā)酵裝置、大型低排放生物質(zhì)鍋爐等現(xiàn)代化專用設(shè)備，提高生物天然氣和成型燃料工程化水平。

四是標準體系不健全。尚未建立生物天然氣、生物成型燃料工業(yè)化標準體系，缺乏設(shè)備、產(chǎn)品、工程技術(shù)標準和規(guī)范。尚未出臺生物質(zhì)鍋爐和生物天然氣工程專用的污染物排放標準。

生物質(zhì)能檢測認證體系建設(shè)滯后，制約了產(chǎn)業(yè)專業(yè)化規(guī)范化發(fā)展。缺乏對產(chǎn)品和質(zhì)量的技術(shù)監(jiān)督。

五是政策不完善。生物質(zhì)能開發(fā)利用涉及原料收集、加工轉(zhuǎn)化、能源產(chǎn)品消費、伴生品處理等諸多環(huán)節(jié)，政策分散，難以形成合力。尚未建立生物質(zhì)能產(chǎn)品優(yōu)先利用機制，缺乏對生物天然氣和成型燃料的終端補貼政策支持。

二、指導思想和發(fā)展目標

（一）指導思想

全面貫徹黨的十八大、十八屆三中、四中、五中全會和中央經(jīng)濟工作會議精神，堅持創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，緊緊圍繞能源生產(chǎn)和消費革命，主動適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展新常態(tài)，按照全面建成小康社會的戰(zhàn)略目標。

把生物質(zhì)能作為優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、改善生態(tài)環(huán)境、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的重要內(nèi)容，立足于分布式開發(fā)利用，擴大市場規(guī)模，加快技術(shù)進步，完善產(chǎn)業(yè)體系，加強政策支持，推進生物質(zhì)能規(guī)?；?、專業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化和多元化發(fā)展，促進新型城鎮(zhèn)化和生態(tài)文明建設(shè)。

（二）基本原則

堅持分布式開發(fā)。根據(jù)資源條件做好規(guī)劃，確定項目布局，因地制宜確定適應(yīng)資源條件的項目規(guī)模，形成就近收集資源、就近加工轉(zhuǎn)化、就近消費的分布式開發(fā)利用模式，提高生物質(zhì)能利用效率。

堅持用戶側(cè)替代。發(fā)揮生物質(zhì)布局靈活、產(chǎn)品多樣的優(yōu)勢，大力推進生物質(zhì)冷熱電多聯(lián)產(chǎn)、生物質(zhì)鍋爐、生物質(zhì)與其他清潔能源互補系統(tǒng)等在當?shù)赜脩魝?cè)直接替代燃煤，提升用戶側(cè)能源系統(tǒng)效率，有效應(yīng)對大氣污染。

堅持融入環(huán)保。將生物質(zhì)能開發(fā)利用融入環(huán)保體系，通過有機廢棄物的大規(guī)模能源化利用，加強主動型源頭污染防治，直接減少秸稈露天焚燒、畜禽糞便污染排放，減輕對水、土、氣的污染，建立生物質(zhì)能開發(fā)利用與環(huán)保相互促進機制。

堅持梯級利用。立足于多種資源和多樣化用能需求，開發(fā)形成電、氣、熱、燃料等多元化產(chǎn)品，加快非電領(lǐng)域應(yīng)用，推進生物質(zhì)能循環(huán)梯級利用，構(gòu)建生物質(zhì)能多聯(lián)產(chǎn)循環(huán)經(jīng)濟。

（三）發(fā)展目標

到2020年，生物質(zhì)能基本實現(xiàn)商業(yè)化和規(guī)?；?。生物質(zhì)能年利用量約5800萬噸標準煤。生物質(zhì)發(fā)電總裝機容量達到1500萬千瓦，年發(fā)電量900億千瓦時，其中農(nóng)林生物質(zhì)直燃發(fā)電700萬千瓦，城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒發(fā)電750萬千瓦，沼氣發(fā)電50萬千瓦；

生物天然氣年利用量80億立方米；生物液體燃料年利用量600萬噸；生物質(zhì)成型燃料年利用量3000萬噸。

三、發(fā)展布局和建設(shè)重點

（一）大力推動生物天然氣規(guī)模化發(fā)展

到2020年，初步形成一定規(guī)模的綠色低碳生物天然氣產(chǎn)業(yè)，年產(chǎn)量達到80億立方米，建設(shè)160個生物天然氣示范縣和循環(huán)農(nóng)業(yè)示范縣。

1、發(fā)展布局

在糧食主產(chǎn)省份以及畜禽養(yǎng)殖集中區(qū)等種植養(yǎng)殖大縣，按照能源、農(nóng)業(yè)、環(huán)保“三位一體”格局，整縣推進，建設(shè)生物天然氣循環(huán)經(jīng)濟示范區(qū)。

2、建設(shè)重點

推動全國生物天然氣示范縣建設(shè)。

以縣為單位建立產(chǎn)業(yè)體系，選擇有機廢棄物豐富的種植養(yǎng)殖大縣，編制縣域生物天然氣開發(fā)建設(shè)規(guī)劃，立足于整縣推進，發(fā)展生物天然氣和有機肥，建立原料收集保障、生物天然氣消費、有機肥利用和環(huán)保監(jiān)管體系，構(gòu)建縣域分布式生產(chǎn)消費模式。

加快生物天然氣技術(shù)進步和商業(yè)化。探索專業(yè)化投資建設(shè)管理模式，形成技術(shù)水平較高、安全環(huán)保的新型現(xiàn)代化工業(yè)門類。

建立縣域生物天然氣開發(fā)建設(shè)專營機制。加快關(guān)鍵技術(shù)進步和工程現(xiàn)代化，建立健全檢測、標準、認證體系。培育和創(chuàng)新商業(yè)化模式，提高商業(yè)化水平。

推進生物天然氣有機肥專業(yè)化規(guī)?；ㄔO(shè)。以生物天然氣項目產(chǎn)生的沼渣沼液為原料，建設(shè)專業(yè)化標準化有機肥項目。優(yōu)化提升已建有機肥項目，加強關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與裝備制造。

創(chuàng)新生物天然氣有機肥產(chǎn)供銷用模式，促進有機肥大面積推廣，減少化肥使用量，促進土壤改良。

建立健全產(chǎn)業(yè)體系。創(chuàng)新原料收集保障模式，形成專業(yè)化原料收集保障體系。構(gòu)建生物天然氣多元化消費體系，強化與常規(guī)天然氣銜接并網(wǎng)，加快生物天然氣市場化應(yīng)用。

建立生物天然氣有機肥利用體系，促進有機肥高效利用。建立健全全過程環(huán)保監(jiān)管體系，保障產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

（二）積極發(fā)展生物質(zhì)成型燃料供熱

1、發(fā)展布局

在具備資源和市場條件的地區(qū)，特別是在大氣污染形勢嚴峻、淘汰燃煤鍋爐任務(wù)較重的京津冀魯、長三角、珠三角、東北等區(qū)域，以及散煤消費較多的農(nóng)村地區(qū)，加快推廣生物質(zhì)成型燃料鍋爐供熱，為村鎮(zhèn)、工業(yè)園區(qū)及公共和商業(yè)設(shè)施提供可再生清潔熱力。

2、建設(shè)重點

積極推動生物質(zhì)成型燃料在商業(yè)設(shè)施與居民采暖中的應(yīng)用。結(jié)合當?shù)仃P(guān)停燃煤鍋爐進程，發(fā)揮生物質(zhì)成型燃料鍋爐供熱面向用戶側(cè)布局靈活、負荷響應(yīng)能力較強的特點。

以供熱水、供蒸汽、冷熱聯(lián)供等方式，積極推動在城鎮(zhèn)商業(yè)設(shè)施及公共設(shè)施中的應(yīng)用。結(jié)合農(nóng)村散煤治理，在政策支持下，推進生物質(zhì)成型燃料在農(nóng)村炊事采暖中的應(yīng)用。

加快大型先進低排放生物質(zhì)成型燃料鍋爐供熱項目建設(shè)。發(fā)揮成型燃料含硫量低的特點，在工業(yè)園區(qū)大力推進20蒸噸/小時以上低排放生物質(zhì)成型燃料鍋爐供熱項目建設(shè)。

污染物排放達到天然氣水平，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放量不高于20㎎/m3、50㎎/m3、200㎎/m3，替代燃煤鍋爐供熱。建成一批以生物質(zhì)成型燃料供熱為主的工業(yè)園區(qū)。

加強技術(shù)進步和標準體系建設(shè)。加強大型生物質(zhì)鍋爐低氮燃燒關(guān)鍵技術(shù)進步和設(shè)備制造，推進設(shè)備制造標準化系列化成套化。制定出臺生物質(zhì)供熱工程設(shè)計、成型燃料產(chǎn)品、成型設(shè)備、生物質(zhì)鍋爐等標準。

加快制定生物質(zhì)供熱鍋爐專用污染物排放標準。加強檢測認證體系建設(shè)，強化對工程與產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)督。

（三）穩(wěn)步發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電

1、發(fā)展布局

在農(nóng)林資源豐富區(qū)域，統(tǒng)籌原料收集及負荷，推進生物質(zhì)直燃發(fā)電全面轉(zhuǎn)向熱電聯(lián)產(chǎn)；在經(jīng)濟較為發(fā)達地區(qū)合理布局生活垃圾焚燒發(fā)電項目，加快西部地區(qū)垃圾焚燒發(fā)電發(fā)展；在秸稈、畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源比較豐富的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，因地制宜推進沼氣發(fā)電項目建設(shè)。

2、建設(shè)重點

積極發(fā)展分布式農(nóng)林生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)。農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電全面轉(zhuǎn)向分布式熱電聯(lián)產(chǎn)，推進新建熱電聯(lián)產(chǎn)項目，對原有純發(fā)電項目進行熱電聯(lián)產(chǎn)改造，為縣城、大鄉(xiāng)鎮(zhèn)供暖及為工業(yè)園區(qū)供熱。

加快推進糠醛渣、甘蔗渣等熱電聯(lián)產(chǎn)及產(chǎn)業(yè)升級。加強項目運行監(jiān)管，杜絕摻燒煤炭、騙取補貼的行為。加強對發(fā)電規(guī)模的調(diào)控，對于國家支持政策以外的生物質(zhì)發(fā)電方式，由地方出臺支持措施。

穩(wěn)步發(fā)展城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒發(fā)電。在做好環(huán)保、選址及社會穩(wěn)定風險評估的前提下，在人口密集、具備條件的大中城市穩(wěn)步推進生活垃圾焚燒發(fā)電項目建設(shè)。

鼓勵建設(shè)垃圾焚燒熱電聯(lián)產(chǎn)項目。加快應(yīng)用現(xiàn)代垃圾焚燒處理及污染防治技術(shù)，提高垃圾焚燒發(fā)電環(huán)保水平。加強宣傳和輿論引導，避免和減少鄰避效應(yīng)。

因地制宜發(fā)展沼氣發(fā)電。結(jié)合城鎮(zhèn)垃圾填埋場布局，建設(shè)垃圾填埋氣發(fā)電項目；積極推動釀酒、皮革等工業(yè)有機廢水和城市生活污水處理沼氣設(shè)施熱電聯(lián)產(chǎn)；結(jié)合農(nóng)村規(guī)?；託夤こ探ㄔO(shè)，新建或改造沼氣發(fā)電項目。

積極推動沼氣發(fā)電無障礙接入城鄉(xiāng)配電網(wǎng)和并網(wǎng)運行。到2020年，沼氣發(fā)電裝機容量達到50萬千瓦。

（四）加快生物液體燃料示范和推廣

1、發(fā)展布局

在玉米、水稻等主產(chǎn)區(qū)，結(jié)合陳次和重金屬污染糧消納，穩(wěn)步擴大燃料乙醇生產(chǎn)和消費；根據(jù)資源條件，因地制宜開發(fā)建設(shè)以木薯為原料，以及利用荒地、鹽堿地種植甜高粱等能源作物，建設(shè)燃料乙醇項目。

加快推進先進生物液體燃料技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)化示范。到2020年，生物液體燃料年利用量達到600萬噸以上。

2、建設(shè)重點

推進燃料乙醇推廣應(yīng)用。大力發(fā)展纖維乙醇。立足國內(nèi)自有技術(shù)力量，積極引進、消化、吸收國外先進經(jīng)驗，開展先進生物燃料產(chǎn)業(yè)示范項目建設(shè)；適度發(fā)展木薯等非糧燃料乙醇。

合理利用國內(nèi)外資源，促進原料多元化供應(yīng)。選擇木薯、甜高粱莖稈等原料豐富地區(qū)或利用邊際土地和荒地種植能源作物，建設(shè)10萬噸級燃料乙醇工程；控制總量發(fā)展糧食燃料乙醇。

統(tǒng)籌糧食安全、食品安全和能源安全，以霉變玉米、毒素超標小麥、“鎘大米”等為原料，在“問題糧食”集中區(qū)，適度擴大糧食燃料乙醇生產(chǎn)規(guī)模。

加快生物柴油在交通領(lǐng)域應(yīng)用。對生物柴油項目進行升級改造，提升產(chǎn)品質(zhì)量，滿足交通燃料品質(zhì)需要。建立健全生物柴油產(chǎn)品標準體系。開展市場封閉推廣示范，推進生物柴油在交通領(lǐng)域的應(yīng)用。

推進技術(shù)創(chuàng)新與多聯(lián)產(chǎn)示范。加強纖維素、微藻等原料生產(chǎn)生物液體燃料技術(shù)研發(fā)，促進大規(guī)模、低成本、高效率示范應(yīng)用。

加快非糧原料多聯(lián)產(chǎn)生物液體燃料技術(shù)創(chuàng)新，建設(shè)萬噸級綜合利用示范工程。推進生物質(zhì)轉(zhuǎn)化合成高品位燃油和生物航空燃料產(chǎn)業(yè)化示范應(yīng)用。

四、保障措施

1、協(xié)同推進。

將生物質(zhì)能利用納入國家能源、環(huán)保、農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略，加強協(xié)調(diào)、協(xié)同推進，充分發(fā)揮生物質(zhì)能綜合效益，特別是在支持循環(huán)農(nóng)業(yè)、促進縣域生態(tài)環(huán)保方面的作用，推進生物質(zhì)能開發(fā)利用。研究將生物質(zhì)能納入綠色消費配額及交易體系。

2、優(yōu)先利用。

落實國家有關(guān)可再生能源優(yōu)先利用和全額保障性收購的要求，建立生物質(zhì)能優(yōu)先利用機制，加強對燃氣、石油和電網(wǎng)企業(yè)公平開放接納生物質(zhì)能產(chǎn)品的監(jiān)管，確保生物天然氣、液體燃料、生物質(zhì)發(fā)電無障礙接入燃氣管網(wǎng)、成品油銷售網(wǎng)及城鄉(xiāng)配電網(wǎng)。

3、加強規(guī)劃。

將規(guī)劃作為項目開發(fā)建設(shè)的主要依據(jù)，統(tǒng)籌生物質(zhì)各類資源和各種利用方式，以省為單位編制生物質(zhì)能開發(fā)利用規(guī)劃。以縣為單位編制生物天然氣、生物成型燃料開發(fā)利用規(guī)劃，做好與環(huán)保、農(nóng)業(yè)等規(guī)劃銜接。

編制生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)區(qū)域?qū)ｍ椧?guī)劃。在規(guī)劃指導下,積極推進生物質(zhì)能新技術(shù)和新利用模式的示范建設(shè)。

4、加大扶持。發(fā)揮中央和地方合力，完善支持生物質(zhì)能利用政策措施體系。制定生物質(zhì)發(fā)電全面轉(zhuǎn)向熱電聯(lián)產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)政策。研究出臺生物天然氣、生物質(zhì)成型燃料供熱和液體燃料終端補貼政策。積極支持民間資本進入生物質(zhì)能領(lǐng)域。引導地方出臺措施支持現(xiàn)有政策之外的其他生物質(zhì)發(fā)電方式。

5、加強監(jiān)管。

會同有關(guān)部門加強對生物質(zhì)能項目建設(shè)和運行監(jiān)管，保障產(chǎn)品質(zhì)量和安全，加強標準認證管理，做好環(huán)保監(jiān)管，建立生物質(zhì)能行業(yè)監(jiān)測平臺和服務(wù)體系。加強工程咨詢、技術(shù)服務(wù)等產(chǎn)業(yè)能力建設(shè)，支撐生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

五、投資估算和環(huán)境社會影響分析

（一）投資估算

到2020年，生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)新增投資約1960億元。其中，生物質(zhì)發(fā)電新增投資約400億元，生物天然氣新增投資約1200億元，生物質(zhì)成型燃料供熱產(chǎn)業(yè)新增投資約180億元，生物液體燃料新增投資約180億元。

（二）環(huán)境效益

生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)具備顯著的環(huán)境效益。預(yù)計2020年，生物質(zhì)能合計可替代化石能源總量約5800萬噸，年減排二氧化碳約1.5億噸，減少粉塵排放約5200萬噸，減少二氧化硫排放約140萬噸，減少氮氧化物排放約44萬噸。

（三）社會效益

“十三五”期間，生物質(zhì)重點產(chǎn)業(yè)將實現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展，成為帶動新型城鎮(zhèn)化建設(shè)、農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的新型產(chǎn)業(yè)。預(yù)計到2020年，生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)年銷售收入約1200億元，提供就業(yè)崗位400萬個，農(nóng)民收入增加200億元，經(jīng)濟和社會效益明顯。

光合作用主要指植物、藻類和某些細菌在陽光照射下經(jīng)一系列反應(yīng)，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機物，并釋放氧氣（某些細菌釋放氫氣）。一直以來，在清潔能源技術(shù)中，特別是太陽能方面，研究人員都試圖模仿這一自然現(xiàn)象實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化，但在效率上無法與真正的光合作用相比擬。

瑞典皇家理工學院等機構(gòu)的研究人員在《自然?化學》發(fā)表報告說，從效率指標上來說，自然界光合作用的數(shù)值大概在100到400間，現(xiàn)有催化劑令人工分解水的效率比光合作用低兩個數(shù)量級，而他們研發(fā)了基于金屬元素銣的新型催化劑，可將這一數(shù)值提升至300以上，實現(xiàn)真正的光合作用效率。

研究人員說，這種新型催化劑具有廣泛的應(yīng)用前景。比如在陽光強烈的撒哈拉沙漠地區(qū)，可以利用這一技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn)氫燃料，或?qū)⑺c傳統(tǒng)的太陽能電池結(jié)合，提高光電轉(zhuǎn)換的效率。

不過研究人員也提到，還在努力研究如何降低這種新型催化劑的生產(chǎn)成本，估計在10年后基于這一技術(shù)的清潔能源，可在價格上與傳統(tǒng)的煤和石油等化石能源競爭。

植物在光合作用過程中，可利用太陽光將水分解為活潑的氫和氧，再利用活潑氫同二氧化碳作用合成有機物。莫納什大學的利昂·斯皮西亞教授、羅賓·布里姆布來可比先生和安妮特·可羅和澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織（CSIRO）的格哈德·斯偉格斯以及美國普林斯頓大學的查爾斯·迪斯莫克斯共同開發(fā)了一個系統(tǒng)，此系統(tǒng)由一層涂層組成，里面可以注入錳，而錳是維持植物光合作用的基本化學物質(zhì)。

斯皮西亞教授說：“我們已經(jīng)復制出了自然的光合作用過程，采用植物進化了30億年的光合作用的化學物質(zhì)和機理，在實驗室再造了這些過程之一。錳簇是植物利用水、二氧化碳和陽光制造碳水化合物和氧氣的中心樞紐。查爾斯·迪斯莫克斯不久前已經(jīng)開發(fā)出這種人造錳簇，我們將它發(fā)揚光大，利用這些分子的能力將水分解成氫和氧。當我們將一層質(zhì)子導體――Nafion薄膜覆蓋在一個電極上形成一層僅幾微米厚的聚合體膜時，此技術(shù)突破出現(xiàn)了。這層聚合體膜充當錳簇的載體。錳在正常情況下不溶解于水，但可以和Nafion薄膜小孔中的催化劑結(jié)合，形成不易分解的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，當水到達此催化劑時，在陽光的照射下就會發(fā)生氧化反應(yīng)?！?/span>

這一產(chǎn)生質(zhì)子和電子的“氧化”水的過程可以將水變成氫氣而不是植物所產(chǎn)生的碳水化合物。斯皮西亞教授說：“人類利用化學過程將水分解成氫和氧已經(jīng)有很多年了，但我們首次利用陽光來做同樣的事情?！?/span>

初步測試表明此催化劑連續(xù)使用3天之后還有活性，由此分解出來的氫氣和氧氣可以在燃料電池中結(jié)合成水，產(chǎn)生電力供住宅和電動車全天24小時使用，且不排放碳而是排放水。斯皮西亞教授表示此系統(tǒng)的效率還有待提高，但這一技術(shù)突破具有巨大的潛在價值?！拔覀冃枰坏玫貜淖匀唤缰袑W習，因此我們能使這一過程更加高明。氫氣被認為是理想的清潔綠色能源，能效高且沒有碳排放。而此過程生產(chǎn)氫氣只需水和陽光，就能源源不斷地提供大量的綠色能源，供未來社會使用。”

此研究成果發(fā)表在8月刊的科學雜志德國《應(yīng)用化學國際版》上。