摘要：介紹生物質與生物質材料的定義與分類，概述我國生物質材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及存在問題，提出了發(fā)展林業(yè)生物質材料產(chǎn)業(yè)的建議。

隨著我國經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展，能源和資源供給的巨大缺口，已成為我國經(jīng)濟與社會可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。生物質材料替代石油、煤炭、礦產(chǎn)等不可再生資源，已成為世界基礎原料領域的重大課題。加快生物質資源利用，發(fā)展生物質材料戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，對緩解資源與環(huán)境壓力意義重大，同時也是發(fā)展低碳經(jīng)濟和生物經(jīng)濟的產(chǎn)業(yè)基礎。

十一五以來，特別是農(nóng)林生物質工程0被列入2004年國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃(2005~2020)和十一五國家科技支撐計劃重大項目之后，我國生物質材料開發(fā)利用開始加速發(fā)展。在國家有關政府部門的有力推動下，經(jīng)過全國產(chǎn)學研各界的共同努力，生物質材料產(chǎn)業(yè)取得了很大進展。為推動我國林業(yè)生物質材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，筆者對林業(yè)生物質材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和存在問題進行了研究，以期為林業(yè)生物質材料戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供參考和指導。

1生物質、生物質材料的定義與分類

1.1生物質的定義

廣義的生物質是指：利用太陽能經(jīng)光合作用合成的有機物，如木本、草本和藤本植物的莖、葉、花、果實等，或間接利用光合作用產(chǎn)物形成的有機物質，如水產(chǎn)業(yè)的蝦皮、蟹殼等。

廣義的林業(yè)生物質主要指：喬木、灌木、竹藤、草等植物，與采伐、間伐和加工利用的木材剩余物、廢棄木材和農(nóng)作物秸稈等。

狹義的生物質概念源自2008年頒布的歐盟可再生能源法令(The New EU Renewable Energy Directive)：主要來源于農(nóng)業(yè)，包括蔬菜、畜牧產(chǎn)業(yè)，林業(yè)及水產(chǎn)業(yè)的可生物降解的產(chǎn)品組分、剩余物和廢棄物，以及工業(yè)和城市垃圾中的可生物降解的組分。一般不包括人類食用農(nóng)作物、家養(yǎng)動物，及常規(guī)木材生產(chǎn)。

狹義的林業(yè)生物質是指：除喬木、竹、藤以外的灌木、草本植物，以及林業(yè)剩余物、廢棄木材和農(nóng)作物秸稈等。

1.2生物質材料的定義與分類

根據(jù)生物質的定義，生物質材料亦有廣義和狹義之分。廣義的生物質材料是以木本、草本、藤本植物及其加工剩余物和廢棄物為原料，通過物理、化學和生物學等技術手段，或與其他材料復合，加工制造而成的。包含實木、竹材、藤材以及木質人造板等。

狹義的生物質材料是以灌木、草本植物以及林業(yè)剩余物、廢棄木材、農(nóng)作物秸稈等組分為原材料，通過物理、化學和生物學等技術手段，或與其他材料復合加工而成的。如生物質重組材料、生物質復合材料、生物質膠黏劑、生物質基塑料以及利用生物質加工而成的油墨、染料、顏料和油漆等。

我國目前發(fā)展態(tài)勢良好的生物質材料主要有：木塑復合材、生物質基塑料、麥秸板、稻草板、生物質基膠黏劑和生物質基陶瓷等。

林業(yè)生物質材料按照其來源可分為：

1)喬木基生物質材料：實木和木質人造板等；

2)灌木基生物質材料：灌木人造板、灌木基復合材料和傳統(tǒng)的柳編制品等；

3)竹藤基生物質材料：竹材、藤材、竹藤基復合材料等；

4)秸稈與草本基生物質材料：麥秸刨花板、麥秸纖維板、稻草中密度纖維板、草/木復合中密度纖維板、軟質秸稈板、輕質秸稈復合墻體材料、秸稈塑料復合材、甘蔗渣纖維板等非木質人造板，以及椰棕纖維及其材料與制品等。

按照林業(yè)生物質材料的組成和生產(chǎn)特點，分為：

1)合成生物質材料，即以化學或生物化學方法將生物質加工成可降解的高分子材料、功能高分子材料、生物質膠黏劑、精細化學品以及新型碳吸附材料等，如灌木刨花板、灌木纖維板、秸稈刨花板、定向麥秸板、蛋白類膠黏劑、淀粉類膠黏劑、木質素膠黏劑、生物質高分子防腐劑、聚乳酸和生物乙烯等。

2)生物質基復合材料，即生物質與生物質、生物質與廢舊塑料等合成高分子材料、生物質與水泥和石膏等無機物質制造的復合材料，如木塑復合材料和木基陶瓷復合材料等。

2生物質材料產(chǎn)業(yè)的效益預期分析

我國CO2排放量居世界第1位，為應對全球氣候變化，減少CO2排放，發(fā)展低碳經(jīng)濟，已成為我國經(jīng)濟方式轉變的必然選擇。我國是世界林產(chǎn)工業(yè)大國，人造板、木地板產(chǎn)量，紙和紙板產(chǎn)量與消費量、木家具產(chǎn)量和家具出口均居世界前列，目前我國每年進口木材類產(chǎn)品折合原木達1億多m3，進口額高達200多億美元，對進口木材依存度過高，將影響我國木材安全。

生物質材料產(chǎn)業(yè)是以非食用的可再生生物質原料，代替石化原料，生產(chǎn)新材料的新興產(chǎn)業(yè)。發(fā)展生物質材料，可替代部分木材，減少森林資源的消耗，保障國家木材安全。我國現(xiàn)有森林面積1.95億hm2，森林蓄積量137.21億m3，林木生物質資源總量在190億t以上，林地廢物2億多t。

我國農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量約7億t/年，其中玉米、高粱、棉花等為2億t左右，麥秸和稻草約4億t，豆類及油料作物秸稈約1億t，其中可供收集利用的約為6億t。但目前的開發(fā)利用率較低，大量的秸稈焚燒，既造成了大氣污染，又浪費了資源。

據(jù)測算，如果將1億t農(nóng)林剩余物用于纖維板、木塑或秸稈基復合材料等生產(chǎn)，其產(chǎn)量可分別達0.64億m3和1.7億t，相當于替代1.25億m3和3.0~3.7億m3木材，原料價格以200元/t計，增加農(nóng)民收入200億元，減少CO2排放量達4500萬t；根據(jù)現(xiàn)有市場價格計算，如果每年生產(chǎn)1.7億t木材或秸稈基塑料復合材料，其產(chǎn)值可達2萬多億元，可提供3000萬個就業(yè)崗位，新增收入3000億元。將成為農(nóng)民致富的新增長點，有助于新農(nóng)村建設和農(nóng)村富余勞動力轉移。

3我國生物質材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

3.1生物質材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

按照狹義的生物質材料分類，目前灌木人造板、木基或生物質基塑料復合材料和農(nóng)作物秸稈復合材料發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)化進展良好；而生物質膠黏劑、生物質基碳質吸附新材料和功能生物質材料等，還處于研究階段，產(chǎn)業(yè)化程度較低。

1)灌木人造板是指利用灌木原料生產(chǎn)而成的人造板，主要產(chǎn)品為灌木纖維板、中纖板和刨花板等。灌木林主要分布在我國北方和西部省區(qū)，面積已達2.92億畝，檸條、沙柳、沙棘等已成為灌木人造板的重要原材料。

灌木人造板產(chǎn)業(yè)已成為內蒙古、寧夏等地區(qū)沙產(chǎn)業(yè)的重要產(chǎn)業(yè)之一。如內蒙古2006年就建立了20多家沙生灌木人造板企業(yè)，年產(chǎn)人造板25萬t。僅在鄂爾多斯市，以沙柳為原料的人造板企業(yè)近10家，年加工能力達17萬m3；寧夏青銅峽市建成年產(chǎn)10萬m3的沙柳/紫穗槐/楊木高密度纖維板生產(chǎn)線，并在銀川投資建設年產(chǎn)25萬m3沙生灌木高密度纖維板項目，預計2011年10月投產(chǎn)。

2)木基或生物質基塑料復合材料木塑復合材料(Wood plastic composite，WPC)或生物質基塑料復合材料，是以木材或竹材的纖維和粉末、苧麻、花生殼、稻殼、農(nóng)作物秸稈、廢棄塑料為主要原料，經(jīng)特殊工藝處理后，加工而成的復合材料。

分為結構型木塑復合材料和輕質裝飾型木塑復合材料2大類，涵蓋原木、塑料、塑鋼、鋁合金及其他類似復合材料的使用領域。在我國，應用范圍還包括門窗、保溫材料、室外家具、步道、園林建筑和高樓安裝的遮光板等。

我國已成為世界第二大木塑復合材料生產(chǎn)國，制造水平與歐美發(fā)達國家基本處于同一產(chǎn)業(yè)平臺。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2009年底，全國直接從事WPC研發(fā)、生產(chǎn)的企事業(yè)單位200多家，從業(yè)人員10余萬人，年產(chǎn)量達20萬t，年產(chǎn)值超過30億元，并應用于北京奧運場館和上海世博會等國家重點工程。市場年增長率為30%，預計到2015年，WPC產(chǎn)量將達到250萬t。

3)農(nóng)作物秸稈復合材料主要包括麥秸刨花板、麥秸定向刨花板、稻草中密度纖維板、麥秸纖維板及草/木復合中密度纖維板、軟質秸稈板復合墻體材料、秸稈塑料復合材料等，并在家具制造、建筑裝修和包裝等領域得到應用。

目前，世界秸稈復合材料的產(chǎn)量240萬m3/年，其中美國約150萬m3/年，加拿大約50萬m3/年，主要為麥秸刨花板。我國秸稈板產(chǎn)量約40萬m3/年，包含稻草中密度纖維板、草/木復合中密度纖維板、秸稈塑料復合材料等。

我國的稻草板產(chǎn)量居于世界前列，德國的秸稈人造板設備制造水平處于領先地位。目前，我國已建成年產(chǎn)1.5萬m3的秸稈板生產(chǎn)線6條，年產(chǎn)5萬m3的生產(chǎn)線4條，秸稈建筑材料生產(chǎn)線10余條，初步形成了農(nóng)作物秸稈材料產(chǎn)業(yè)。2009年，世界第一條定向結構麥秸板(OSSB)生產(chǎn)線在陜西建成。

我國秸稈復合材料生產(chǎn)主要分布在湖北、江蘇、黑龍江，山東、四川、上海和安徽。通過自主技術創(chuàng)新以及對國外先進技術的消化吸收，南京林業(yè)大學和中國林科院木材工業(yè)研究所等進行了/稻/麥秸稈人造板制造技術與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，并獲2009年國家科技進步二等獎。我國已能自主生產(chǎn)年產(chǎn)1.5萬m3和年產(chǎn)5萬m3的秸稈板成套生產(chǎn)線，正在進行年產(chǎn)8萬m3秸稈板生產(chǎn)線的技術攻關。

我國秸稈人造板制造技術研究，列入十一五國家科技支撐計劃，中國林科院木材工業(yè)研究所與江蘇大盛板業(yè)有限公司合作，重點開發(fā)秸稈處理技術、秸稈纖維二次分離技術、生物質膠黏劑制備技術以及秸稈全生物量利用技術；并研制國產(chǎn)化秸稈建材制造設備及產(chǎn)品，建成一條年產(chǎn)3萬m3的秸稈生產(chǎn)線；同時，研究林業(yè)剩余物與回收塑料發(fā)泡復合成型、輕質中空綠色型材等成套技術和裝備，制造發(fā)泡輕質建材產(chǎn)品，并建成年產(chǎn)1萬m3的發(fā)泡輕質建材示范廠。通過關鍵制造技術示范以及相關技術在建筑裝飾、輕型板材、裝飾角線、門套、整體門等方面的應用，推動高效利用農(nóng)作物秸稈資源，部分替代石油基材料。

4)生物質膠黏劑與其他生物質材料據(jù)中國膠黏劑工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2008、2009年我國膠黏劑的產(chǎn)量分別為583和646萬t。甲醛系樹脂膠引起的污染問題受到社會的廣泛關注，也為生物質膠黏劑的發(fā)展提供了契機。

我國生物質膠黏劑的研發(fā)，主要集中在單寧、淀粉、木質素，以及大豆蛋白質、油茶餅粕、木材液化產(chǎn)物利用等方面。與合成樹脂的性能相比，還有一定差距，在合成工藝、耐水、貯藏性能等方面的關鍵技術有待突破。同時，需要針對生物質膠黏劑的生產(chǎn)和應用制定新標準，以利于生物質膠黏劑的開發(fā)和推廣利用。此外，生物質基碳質吸附材料、功能生物質材料研究剛起步。

3.2林業(yè)生物質材料標準化現(xiàn)狀

全國林業(yè)生物質材料標準化技術委員會(SAC/T C416)自2009年成立以來，主要負責以灌木、椰棕、農(nóng)作物秸稈、木材廢棄物等原料，制造加工的材料，及以生物質原料經(jīng)化學、生物技術加工制成的材料與產(chǎn)品等領域的標準化工作。按照國民經(jīng)濟行業(yè)分類代碼(GB/T 4757)，以林業(yè)生物質為原料，生產(chǎn)專用化學產(chǎn)品，包含木材防護化學藥品、化學試劑、助劑等三大類。

林業(yè)生物質材料標準體系框架，由生物質材料基礎和綜合、生物質材料保護、生物基膠黏劑與合成高分子材料、重組材料與飾面材料、生物質復合材料、生物質制品等6大類構成，包括基礎通用標準、方法標準、產(chǎn)品標準和管理標準。

目前歸口管理的國家標準有4項：GB/T 21723-20085麥(稻)秸稈刨花板6、GB/T 23471-20095浸漬紙層壓秸稈復合地板、GB/T 23472-20095浸漬膠膜紙飾面秸稈板、GB/T24508-20095木塑地板6；林業(yè)行業(yè)標準2項：LY/T 1613-20045擠壓木塑復合板材、LY/T 1795-20085椰殼纖維板，其中LY/T 1613-2004需要修訂。

中國林學會生物質材料科學分會于2006年成立，連續(xù)召開了三次學術研討會，進行生物質材料基礎知識普及，確立了廣義的生物質材料概念，提出我國生物質材料科學九大研究領域：

1)生物質材料結構、組分與性能；

2)生物質材料性能、生物學形成與對材料性能的影響；

3)生物質材料保護與理化改良；

4)生物質材料的化學利用資源化；

5)生物質材料生物技術；

6)生物質重組材料設計與制備；

7)生物基復合材料設計與制備；

8)生物質材料先進制造技術；

9)生物質材料標準化研究。

4我國林業(yè)生物質材料產(chǎn)業(yè)存在問題與政策建議

4.1存在問題

1)產(chǎn)業(yè)和企業(yè)規(guī)模小

由于多種原因，生物質材料產(chǎn)業(yè)多呈小散亂的狀態(tài)，缺少大型骨干企業(yè)，產(chǎn)業(yè)集中度不高。

2)生物質原料收集季節(jié)性強，原料存儲成本高

農(nóng)作物秸稈原料生產(chǎn)的季節(jié)性強，收集時間短、收集范圍大，致使原料存貯成本高；木材廢棄物收集點雖多，但收集成本亦高，影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

3)生物質材料產(chǎn)品總體成本高，經(jīng)濟效益低

生物質材料加工多使用的異氰酸酯類膠黏劑價格高；加之原料收集、存貯成本高，使產(chǎn)品成本偏高，導致產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益普遍偏低。

4)產(chǎn)業(yè)發(fā)展缺乏政策支持

2007年，國務院辦公廳轉發(fā)了國家發(fā)展改革委5生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展十一五規(guī)劃，為我國生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展制定了規(guī)劃，并實施九大專項，但不包括生物質材料產(chǎn)業(yè)。缺乏國家政策支持，林業(yè)生物質材料產(chǎn)業(yè)難以健康持續(xù)發(fā)展。

5)科技投入不足，產(chǎn)業(yè)發(fā)展缺乏科技支撐

建立以可再生生物質資源為基礎的現(xiàn)代生物質材料科學技術體系，開展共性關鍵技術、高新應用技術和應用基礎等研究，為生物質材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供科技支撐。但目前研究投入嚴重不足，科學技術研究工作滯后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。

6)生物質材料標準化工作起步晚，標準制定缺乏前期科學研究

4.2政策建議

1)對生物質材料企業(yè)收購和儲存秸稈、木材廢棄物等原料所需要的流動資金進行貼息，對秸稈加工裝備進行退稅補貼。

2)繼續(xù)實施資源綜合利用增值稅即征即退政策，并盡快擴大到廢棄木材的回收利用。

3)將生物質材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展納入國家木材安全戰(zhàn)略，制定產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供指導。

4)設立生物質材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展關鍵技術科技專項研究，開展生物質材料結構、組成與性能、生物學形成及其對加工利用的影響、保護與理化改良、化學利用資源化、生物技術、生物質重組材料設計與制備、生物質基復合材料設計與制備、生物質材料先進制造技術、生物質材料標準化等研究，為生物質材料的產(chǎn)業(yè)化提供技術支撐。

5)加快開展生物質材料標準化工作，組建生物質材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新技術戰(zhàn)略聯(lián)盟，加強產(chǎn)學研合作。

6)發(fā)揮學會和協(xié)會作用，加強生物質材料科學技術的普及與推廣，促進生物質產(chǎn)業(yè)發(fā)展。