林业    使用指南

会员信息

生成个人网站后就会在此处显示您的图片和信息……



ftour
ftour
能源网 > 思想评论 > 趋势评论 > 正文

我国林业生物质材料产业现状与发展趋势

媒体:中国新能源网  作者:段新芳 叶克林 张宜
发布:能源林资讯 2015/12/21 11:55:55

摘要:介绍生物质与生物质材料的定义与分类,概述我国生物质材料产业发展现状以及存在问题,提出了发展林业生物质材料产业的建议。

随着我国经济和社会的快速发展,能源和资源供给的巨大缺口,已成为我国经济与社会可持续发展的瓶颈。生物质材料替代石油、煤炭、矿产等不可再生资源,已成为世界基础原料领域的重大课题。加快生物质资源利用,发展生物质材料战略性新兴产业,对缓解资源与环境压力意义重大,同时也是发展低碳经济和生物经济的产业基础。

十一五以来,特别是农林生物质工程0被列入2004年国家中长期科技发展规划(2005~2020)和十一五国家科技支撑计划重大项目之后,我国生物质材料开发利用开始加速发展。在国家有关政府部门的有力推动下,经过全国产学研各界的共同努力,生物质材料产业取得了很大进展。为推动我国林业生物质材料产业的发展,笔者对林业生物质材料产业现状和存在问题进行了研究,以期为林业生物质材料战略性新兴产业的发展提供参考和指导。

1生物质、生物质材料的定义与分类

1.1生物质的定义

广义的生物质是指:利用太阳能经光合作用合成的有机物,如木本、草本和藤本植物的茎、叶、花、果实等,或间接利用光合作用产物形成的有机物质,如水产业的虾皮、蟹壳等。

广义的林业生物质主要指:乔木、灌木、竹藤、草等植物,与采伐、间伐和加工利用的木材剩余物、废弃木材和农作物秸秆等。

狭义的生物质概念源自2008年颁布的欧盟可再生能源法令(The New EU Renewable Energy Directive):主要来源于农业,包括蔬菜、畜牧产业,林业及水产业的可生物降解的产品组分、剩余物和废弃物,以及工业和城市垃圾中的可生物降解的组分。一般不包括人类食用农作物、家养动物,及常规木材生产。

狭义的林业生物质是指:除乔木、竹、藤以外的灌木、草本植物,以及林业剩余物、废弃木材和农作物秸秆等。

1.2生物质材料的定义与分类

根据生物质的定义,生物质材料亦有广义和狭义之分。广义的生物质材料是以木本、草本、藤本植物及其加工剩余物和废弃物为原料,通过物理、化学和生物学等技术手段,或与其他材料复合,加工制造而成的。包含实木、竹材、藤材以及木质人造板等。

狭义的生物质材料是以灌木、草本植物以及林业剩余物、废弃木材、农作物秸秆等组分为原材料,通过物理、化学和生物学等技术手段,或与其他材料复合加工而成的。如生物质重组材料、生物质复合材料、生物质胶黏剂、生物质基塑料以及利用生物质加工而成的油墨、染料、颜料和油漆等。

我国目前发展态势良好的生物质材料主要有:木塑复合材、生物质基塑料、麦秸板、稻草板、生物质基胶黏剂和生物质基陶瓷等。

林业生物质材料按照其来源可分为:

1)乔木基生物质材料:实木和木质人造板等;

2)灌木基生物质材料:灌木人造板、灌木基复合材料和传统的柳编制品等;

3)竹藤基生物质材料:竹材、藤材、竹藤基复合材料等;

4)秸秆与草本基生物质材料:麦秸刨花板、麦秸纤维板、稻草中密度纤维板、草/木复合中密度纤维板、软质秸秆板、轻质秸秆复合墙体材料、秸秆塑料复合材、甘蔗渣纤维板等非木质人造板,以及椰棕纤维及其材料与制品等。

按照林业生物质材料的组成和生产特点,分为:

1)合成生物质材料,即以化学或生物化学方法将生物质加工成可降解的高分子材料、功能高分子材料、生物质胶黏剂、精细化学品以及新型碳吸附材料等,如灌木刨花板、灌木纤维板、秸秆刨花板、定向麦秸板、蛋白类胶黏剂、淀粉类胶黏剂、木质素胶黏剂、生物质高分子防腐剂、聚乳酸和生物乙烯等。

2)生物质基复合材料,即生物质与生物质、生物质与废旧塑料等合成高分子材料、生物质与水泥和石膏等无机物质制造的复合材料,如木塑复合材料和木基陶瓷复合材料等。

2生物质材料产业的效益预期分析

我国CO2排放量居世界第1位,为应对全球气候变化,减少CO2排放,发展低碳经济,已成为我国经济方式转变的必然选择。我国是世界林产工业大国,人造板、木地板产量,纸和纸板产量与消费量、木家具产量和家具出口均居世界前列,目前我国每年进口木材类产品折合原木达1亿多m3,进口额高达200多亿美元,对进口木材依存度过高,将影响我国木材安全。

生物质材料产业是以非食用的可再生生物质原料,代替石化原料,生产新材料的新兴产业。发展生物质材料,可替代部分木材,减少森林资源的消耗,保障国家木材安全。我国现有森林面积1.95亿hm2,森林蓄积量137.21亿m3,林木生物质资源总量在190亿t以上,林地废物2亿多t。

我国农作物秸秆产量约7亿t/年,其中玉米、高粱、棉花等为2亿t左右,麦秸和稻草约4亿t,豆类及油料作物秸秆约1亿t,其中可供收集利用的约为6亿t。但目前的开发利用率较低,大量的秸秆焚烧,既造成了大气污染,又浪费了资源。

据测算,如果将1亿t农林剩余物用于纤维板、木塑或秸秆基复合材料等生产,其产量可分别达0.64亿m3和1.7亿t,相当于替代1.25亿m3和3.0~3.7亿m3木材,原料价格以200元/t计,增加农民收入200亿元,减少CO2排放量达4500万t;根据现有市场价格计算,如果每年生产1.7亿t木材或秸秆基塑料复合材料,其产值可达2万多亿元,可提供3000万个就业岗位,新增收入3000亿元。将成为农民致富的新增长点,有助于新农村建设和农村富余劳动力转移。

3我国生物质材料产业发展现状

3.1生物质材料产业发展现状

按照狭义的生物质材料分类,目前灌木人造板、木基或生物质基塑料复合材料和农作物秸秆复合材料发展迅速,产业化进展良好;而生物质胶黏剂、生物质基碳质吸附新材料和功能生物质材料等,还处于研究阶段,产业化程度较低。

1)灌木人造板是指利用灌木原料生产而成的人造板,主要产品为灌木纤维板、中纤板和刨花板等。灌木林主要分布在我国北方和西部省区,面积已达2.92亿亩,柠条、沙柳、沙棘等已成为灌木人造板的重要原材料。

灌木人造板产业已成为内蒙古、宁夏等地区沙产业的重要产业之一。如内蒙古2006年就建立了20多家沙生灌木人造板企业,年产人造板25万t。仅在鄂尔多斯市,以沙柳为原料的人造板企业近10家,年加工能力达17万m3;宁夏青铜峡市建成年产10万m3的沙柳/紫穗槐/杨木高密度纤维板生产线,并在银川投资建设年产25万m3沙生灌木高密度纤维板项目,预计2011年10月投产。

2)木基或生物质基塑料复合材料木塑复合材料(Wood plastic composite,WPC)或生物质基塑料复合材料,是以木材或竹材的纤维和粉末、苎麻、花生壳、稻壳、农作物秸秆、废弃塑料为主要原料,经特殊工艺处理后,加工而成的复合材料。

分为结构型木塑复合材料和轻质装饰型木塑复合材料2大类,涵盖原木、塑料、塑钢、铝合金及其他类似复合材料的使用领域。在我国,应用范围还包括门窗、保温材料、室外家具、步道、园林建筑和高楼安装的遮光板等。

我国已成为世界第二大木塑复合材料生产国,制造水平与欧美发达国家基本处于同一产业平台。据不完全统计,截至2009年底,全国直接从事WPC研发、生产的企事业单位200多家,从业人员10余万人,年产量达20万t,年产值超过30亿元,并应用于北京奥运场馆和上海世博会等国家重点工程。市场年增长率为30%,预计到2015年,WPC产量将达到250万t。

3)农作物秸秆复合材料主要包括麦秸刨花板、麦秸定向刨花板、稻草中密度纤维板、麦秸纤维板及草/木复合中密度纤维板、软质秸秆板复合墙体材料、秸秆塑料复合材料等,并在家具制造、建筑装修和包装等领域得到应用。

目前,世界秸秆复合材料的产量240万m3/年,其中美国约150万m3/年,加拿大约50万m3/年,主要为麦秸刨花板。我国秸秆板产量约40万m3/年,包含稻草中密度纤维板、草/木复合中密度纤维板、秸秆塑料复合材料等。

我国的稻草板产量居于世界前列,德国的秸秆人造板设备制造水平处于领先地位。目前,我国已建成年产1.5万m3的秸秆板生产线6条,年产5万m3的生产线4条,秸秆建筑材料生产线10余条,初步形成了农作物秸秆材料产业。2009年,世界第一条定向结构麦秸板(OSSB)生产线在陕西建成。

我国秸秆复合材料生产主要分布在湖北、江苏、黑龙江,山东、四川、上海和安徽。通过自主技术创新以及对国外先进技术的消化吸收,南京林业大学和中国林科院木材工业研究所等进行了/稻/麦秸秆人造板制造技术与产业化开发,并获2009年国家科技进步二等奖。我国已能自主生产年产1.5万m3和年产5万m3的秸秆板成套生产线,正在进行年产8万m3秸秆板生产线的技术攻关。

我国秸秆人造板制造技术研究,列入十一五国家科技支撑计划,中国林科院木材工业研究所与江苏大盛板业有限公司合作,重点开发秸秆处理技术、秸秆纤维二次分离技术、生物质胶黏剂制备技术以及秸秆全生物量利用技术;并研制国产化秸秆建材制造设备及产品,建成一条年产3万m3的秸秆生产线;同时,研究林业剩余物与回收塑料发泡复合成型、轻质中空绿色型材等成套技术和装备,制造发泡轻质建材产品,并建成年产1万m3的发泡轻质建材示范厂。通过关键制造技术示范以及相关技术在建筑装饰、轻型板材、装饰角线、门套、整体门等方面的应用,推动高效利用农作物秸秆资源,部分替代石油基材料。

4)生物质胶黏剂与其他生物质材料据中国胶黏剂工业协会统计,2008、2009年我国胶黏剂的产量分别为583和646万t。甲醛系树脂胶引起的污染问题受到社会的广泛关注,也为生物质胶黏剂的发展提供了契机。

我国生物质胶黏剂的研发,主要集中在单宁、淀粉、木质素,以及大豆蛋白质、油茶饼粕、木材液化产物利用等方面。与合成树脂的性能相比,还有一定差距,在合成工艺、耐水、贮藏性能等方面的关键技术有待突破。同时,需要针对生物质胶黏剂的生产和应用制定新标准,以利于生物质胶黏剂的开发和推广利用。此外,生物质基碳质吸附材料、功能生物质材料研究刚起步。

3.2林业生物质材料标准化现状

全国林业生物质材料标准化技术委员会(SAC/T C416)自2009年成立以来,主要负责以灌木、椰棕、农作物秸秆、木材废弃物等原料,制造加工的材料,及以生物质原料经化学、生物技术加工制成的材料与产品等领域的标准化工作。按照国民经济行业分类代码(GB/T 4757),以林业生物质为原料,生产专用化学产品,包含木材防护化学药品、化学试剂、助剂等三大类。

林业生物质材料标准体系框架,由生物质材料基础和综合、生物质材料保护、生物基胶黏剂与合成高分子材料、重组材料与饰面材料、生物质复合材料、生物质制品等6大类构成,包括基础通用标准、方法标准、产品标准和管理标准。

目前归口管理的国家标准有4项:GB/T 21723-20085麦(稻)秸秆刨花板6、GB/T 23471-20095浸渍纸层压秸秆复合地板、GB/T 23472-20095浸渍胶膜纸饰面秸秆板、GB/T24508-20095木塑地板6;林业行业标准2项:LY/T 1613-20045挤压木塑复合板材、LY/T 1795-20085椰壳纤维板,其中LY/T 1613-2004需要修订。

中国林学会生物质材料科学分会于2006年成立,连续召开了三次学术研讨会,进行生物质材料基础知识普及,确立了广义的生物质材料概念,提出我国生物质材料科学九大研究领域:

1)生物质材料结构、组分与性能;

2)生物质材料性能、生物学形成与对材料性能的影响;

3)生物质材料保护与理化改良;

4)生物质材料的化学利用资源化;

5)生物质材料生物技术;

6)生物质重组材料设计与制备;

7)生物基复合材料设计与制备;

8)生物质材料先进制造技术;

9)生物质材料标准化研究。

4我国林业生物质材料产业存在问题与政策建议

4.1存在问题

1)产业和企业规模小

由于多种原因,生物质材料产业多呈小散乱的状态,缺少大型骨干企业,产业集中度不高。

2)生物质原料收集季节性强,原料存储成本高

农作物秸秆原料生产的季节性强,收集时间短、收集范围大,致使原料存贮成本高;木材废弃物收集点虽多,但收集成本亦高,影响产业发展。

3)生物质材料产品总体成本高,经济效益低

生物质材料加工多使用的异氰酸酯类胶黏剂价格高;加之原料收集、存贮成本高,使产品成本偏高,导致产业经济效益普遍偏低。

4)产业发展缺乏政策支持

2007年,国务院办公厅转发了国家发展改革委5生物产业发展十一五规划,为我国生物产业发展制定了规划,并实施九大专项,但不包括生物质材料产业。缺乏国家政策支持,林业生物质材料产业难以健康持续发展。

5)科技投入不足,产业发展缺乏科技支撑

建立以可再生生物质资源为基础的现代生物质材料科学技术体系,开展共性关键技术、高新应用技术和应用基础等研究,为生物质材料产业发展提供科技支撑。但目前研究投入严重不足,科学技术研究工作滞后于产业发展需求。

6)生物质材料标准化工作起步晚,标准制定缺乏前期科学研究

4.2政策建议

1)对生物质材料企业收购和储存秸秆、木材废弃物等原料所需要的流动资金进行贴息,对秸秆加工装备进行退税补贴。

2)继续实施资源综合利用增值税即征即退政策,并尽快扩大到废弃木材的回收利用。

3)将生物质材料产业发展纳入国家木材安全战略,制定产业发展规划,为产业发展提供指导。

4)设立生物质材料产业发展关键技术科技专项研究,开展生物质材料结构、组成与性能、生物学形成及其对加工利用的影响、保护与理化改良、化学利用资源化、生物技术、生物质重组材料设计与制备、生物质基复合材料设计与制备、生物质材料先进制造技术、生物质材料标准化等研究,为生物质材料的产业化提供技术支撑。

5)加快开展生物质材料标准化工作,组建生物质材料产业创新技术战略联盟,加强产学研合作。

6)发挥学会和协会作用,加强生物质材料科学技术的普及与推广,促进生物质产业发展。

我也说两句
E-File帐号:用户名: 密码: [注册]
评论:(内容不能超过500字,如果您不填写用户名和密码只能以游客的身份发表评论。)

*评论内容将在30分钟以后显示!
发表须知:
一、用户须严格遵守国家法律和政策,包括但不限于《全国人大常委会关于维护互联网安全的决定》《信息网络传播权保护条例》等规定,审慎、合法地利用伊妃(E-file)平台发表言论、作品。
二、用户的言论、行为若涉嫌违法或侵权,用户可能被强制承担因该行为直接或间接导致的全部法律责任。依照法律法规规定,伊妃(E-file)运营方有义务提供用户资料,有义务和权利采取删除、屏蔽、断开链接等各种必要措施。
三、伊妃(E-file)中心授权网络法律专业研究服务机构“网络法苑”为用户及客户提供包括免费咨询在内的全方位的法律支持。

 

 

运营:中国林业生物质能源网

京ICP备05067984号-9

基于现代网站理论和E-file技术构建