6月28日，欧洲能源研究联盟（EERA）发布《生物能、沼气和生物燃料：欧盟的研究和创新差距》立场文件^[1]，作为2019年发布的《生物能源战略研究和创新议程》的更新版，提出未来生物能研发创新的5个领域及其优先研发事项。

一、可持续生物质生产

1、生物质资源潜力研究。包括7个未来研究主题：通过标准化以增加生物质潜力数据的一致性和可比性；生物质潜力数据的数字化和公开化；生物质潜力研究的数字知识模型；整合未来不同行业（化工、泥炭替代品、生物炭、生物肥料、建筑等）的生物质需求；将欧盟可持续性指标和监管要求纳入生物质潜力评估和量化；基于未来生物质利用情景假设，定量研究级联效应对剩余和废物材料潜力的影响；不同地区生物质原料和商品潜力评估的统一比较方法和工具。

2、生物质资源获取。包括7个未来研究主题：①原料可用性，重点聚焦：生物质资源评估，包括来自农业、林业、城市固废和其他来源的生物质残留物；生物质可用性评估，开发模型和工具预测不同情景的生物质可用性，包括土地利用变化、气候变化和社会经济因素；原料的多样性、适用性和灵活性，研究生物质原料的多样性及其对不同转化途径和最终用途的适用性；土壤质量问题，研究如何协调竞争性用途、保持土壤质量，以及在向土壤返回养分和碳的同时最大限度利用生物质的方法；生物能源/生物燃料/沼气在生物质循环利用中的作用；生物质灰的回收利用；厌氧消化中消化液的再循环。②生物质原料物流和供应链管理，重点聚焦：开发直接从田野或森林收集生物质残留物的有效方法，以尽量减少环境影响，保持土壤健康和保护生物多样性；物流规划和优化，以最大限度降低运输成本、提高供应链效率；生物质原料及中间载体的存储基本设施；生物质处理和加工设备；制定和实施利用生物质残留物和废物的最佳创新做法。③建立生物质综合供应链，将探索生物质供应链综合模型，优化生物质原料的收集、运输和加工。④社区和利益相关者参与，与当地社区、农民、森林所有者和其他利益相关方合作，以支持生物质资源获取。⑤市场发展与激励机制，实施政策、补贴、税收激励、可再生能源授权和碳定价机制，以促进在生物能源/生物燃料/沼气和生物产品生产中使用生物质原料。⑥技术经济性分析，评估生物质供应链的资本和运营成本、收入流和财务可行性。⑦持续改进和创新，探索新技术、运营实践和供应链管理策略，以提高效率、降低成本，并最大限度地减少对环境的影响。

3、创新种植系统。该领域旨在整合粮食、饲料、能源和其他生物基产品的生产，以提高整个价值链的可持续性，包括6个未来研究主题：创新种植系统设计，在传统种植系统中引入生物质作物，评估其与主要作物的兼容性、对土壤气候条件的适应性以及农艺管理措施；制定农艺管理策略以确保创新种植系统的安全实施；调查创新种植系统对土壤保持、土壤健康、土壤质量、土壤生物多样性和土壤碳封存能力的潜在影响；生物质原料灵活性以及替代原料来源；基于农业的专用作物研究；基于森林的专用作物研究。

4、生物质存储的安全问题。解决生物质大量长期存储的重大挑战，尤其是生物质自热自燃相关问题，开发先进可靠工具以实时监测或预测自燃。

二、热化学转化

1、生物燃料。包括6个未来研究主题：生物质预处理及转化；生物基合成气；混合精炼方法，包括生物催化化学和热化学共生产；生物质液化产品的电化学提质，用于生产高能生物燃油和优质运输燃料；在生物燃料生产中直接或间接（基于绿氢）纳入可再生能源；生物燃料的长期综合示范，以更好了解其价值链的各方面，如供应链、技术性能、经济性和社会影响等。

2、热化学生物精炼。该领域关注整合生物质转化过程和技术，以可持续和高效生产高价值产品和生物能源，包括5个未来研究主题：将生物甲烷生产与废物管理相结合以实现协同效应；生物质混合精炼概念，集成气化和电解技术以提高产量；借助机器学习和人工智能，评估和比较不同的工艺链；扩大耦合过程规模，确定其经济可行性；对不同技术的整合进行经济评估，以支持循环经济。

3、灵活性。该领域关注利用生物质在使用时间、地点和类型方面的灵活性，增加整个能源系统的弹性，包括46个未来研究主题：使生产适应可用的原料和存储能力，以支持季节灵活性；利用原料灵活性实现更经济运行；将生物燃料生产与绿氢相结合，实现季节性储能；在能源系统模型中体现生物能的灵活性。

4、通过温和的生物质热化学转化开发下一代生物质颗粒。该领域关注将当前的致密化工艺与生物质原材料的温和热化学预处理相结合，实现下一代生物质颗粒的经济高效生产，如在机械致密加工前对生物质原料进行轻度热解或干/湿焙烧等。

三、生物化学转化

1、下一代生物精炼。该领域关注通过级联工艺处理和转化木质纤维素生物质，以共生产多种生物产品，如生物燃料、生物化学品、生物材料等，其进一步发展的关键包括：开发新技术并将其技术成熟度提升到6级；生物精炼的原料灵活性；生物精炼产品的多功能性（联产模式）；过程强化；提高价值链的成本效益。下一代综合生物精炼必须确保生物质原料供应，加工中间体以获得增值产品，开发创新生物产品，具有经济可行性并增加产品组合。此外，还需将可再生能源电力或绿氢作为能源载体，并采用创新可持续化学生产方法，取代传统热化学方法。

2、提高产品质量，降低成本。生物产品的质量和价格是未来几年生物精炼行业面临的战略关键问题，重点关注：提升生物质原料和生物质馏分（纤维素、半纤维素、木质素）的可用性和质量；发展生物质转化、中间体深加工和生物产品高效分离等新技术；降低原料价格，开发更低成本、高效和可持续的生物质转化技术以进一步降低成本。

3、发酵。该领域关注通过技术研发提升生物燃料生产的发酵工艺效率，包括：开发新的发酵路线，提升菌株对发酵抑制剂的耐受性，并进一步整合热量、质量流，降低浪费；开发先进的木质纤维素发酵制生物乙醇技术，优化预处理、纤维素和半纤维素水解、糖发酵、木质素分离、净化等环节；开发生物和化学混合转化工艺，基于生物乙醇生产航空燃料，改进催化过程以达到航空燃料标准；将电解制氢纳入生物质发酵或厌氧消化过程以生产生物燃料；将动物粪便、食品加工中的有机废物、秸秆以及各种能源作物作为消化或发酵的原料来源；将发酵与生物燃料生产相结合以提高碳效率，并尽可能使用可再生能源以降低环境影响；将蛋白质、脂肪和纤维的利用与沼气生产相结合。

4、厌氧消化。该领域关注：了解厌氧消化工艺条件并优化预处理和操作条件，以利用不同生物质原料获得更高沼气产量；开发更低成本、环保的沼气提质技术；开发多种生物质原料（如动物粪便、作物残留物、废水污泥、城市和工业固废等）的预处理和共消化策略；开发利用沼气和沼液生产增值化学品的平台；研究利用厌氧共消化改善微生物对残留生物质中抑制剂抗性的策略；利用过剩风/光电力进行电化学转化或结合制氢生产沼气。

四、固定式生物能利用

1、优化能源性能和排放。该领域关注减少生物质供热的排放，提高能源效率，包括：通过生产生物基材料以优化能源供应，如热解制生物炭；研究能源和材料回收之间的协同作用。

2、利用现有燃烧基础设施。该领域关注将石油、煤和天然气燃烧设备改造为使用生物残留物，作为缓解能源危机、减少化石燃料依赖的短期解决方案，研发主题包括：生物质原料质量及其对运行的影响；在燃料中混合不同种类生物质残留物，并改善发电厂排放。

3、用于碳捕集的创新富氧燃烧技术。该领域重点关注：探索新的生物质富氧燃烧方法，作为当前富氧/再循环烟气燃烧的替代方案；探索悬浮燃烧设施中生物质温和低氧稀释（MILD）燃烧的潜力；开发和验证用于富氧生物质流化床燃烧器和悬浮燃烧器的计算流体动力学（CFD）综合模型工具；使用经验证的CFD模型进行全面虚拟测试，以开发富氧生物质流化床燃烧和悬浮燃烧技术，实现更高效、清洁的能源生产；开发成本最优的原料和能源运输/分配与存储优化策略；不同技术的碳去除和碳利用潜力研究；生物能源与碳捕集相集合；湿原料的水热工艺，如水热炭化、水热液化、超临界水气化；生物质残留物创新气化技术。

五、可持续性/技术经济分析和公众接受

1、社区/家庭的社会经济影响和社会参与。该领域关注：使用可计算一般均衡模型研究生物能源的宏观经济影响，包括新兴生物能源技术影响和资源地理位置影响；开发进一步的经济建模方法，如产业组织和监管的动态博弈论模型，生物能源转型对经济成果分配、机会和福祉影响的模型，以及金融经济模型；社会参与和治理，包括信息传播、利益相关者和社区接触、公众看法处理、治理的透明化等方面。

2、环境可持续性。该领域关注：生物能源的生命周期评估；基于修订版《可再生能源指令》制定可持续性准则；逐步淘汰第一代生物燃料，转而使用基于木质纤维素的先进生物燃料；氢气或二氧化碳泄漏的环境影响评估。                                                                         （岳芳）