在全球紧密聚焦可持续发展与生物经济的澎湃浪潮中，合成生物学与生物制造宛如两颗璀璨夺目的明星，正以磅礴之力成为引领时代变革的关键驱动力。麦肯锡曾做出极具前瞻性的预测，到本世纪末，合成生物学将广泛且深入地渗透至占全球三分之一以上的制造业领域，有望创造出高达 30 万亿美元的惊人价值。这一预测数字，犹如一座巍峨的里程碑，清晰地彰显出合成生物制造所蕴含的巨大潜力，其未来发展前景不可限量，令人满怀期待。
在美国，生物燃料产业宛如初升的朝阳，正焕发出蓬勃的生机与活力。鉴于未来几年市场对于可再生柴油和可持续航空燃料的需求呈现出持续上扬的态势，睿咨得能源通过精准的数据分析与模型预测指出，到2035 年，美国生物燃料的产量将从 2023 年的 85 万桶 / 日一路攀升至 130 万桶 / 日，增长率高达 53%。这一显著的增长趋势，无疑预示着美国生物燃料产业即将步入一个全新的快速发展阶段。
当前，美国能源领域的生物技术正经历着一场深刻的变革，呈现出迅猛发展的态势，且展现出多元化的发展路径。在这一进程中，微生物燃料电池技术取得了令人瞩目的显著进展。科研人员通过对特殊微生物展开细致入微的筛选工作，并运用先进的基因改造技术，使得这些微生物能够更为高效地分解有机物质，进而产生电能。更为惊喜的是，一些新型的微生物菌株相继被发现，它们能够在更为广泛的环境条件下稳定工作，甚至可以巧妙地利用污水、农业废弃物等看似无用的物质作为原料，这一突破性发现极大地拓展了燃料来源的多样性，同时显著提高了能源转化效率，为能源领域的可持续发展开辟了一条全新的道路。
与此同时，生物制氢技术也迅速崛起，成为科研领域的热点研究方向。借助先进的合成生物技术，科学家们精心设计出能够进行高效光解水制氢或发酵制氢的生物体系。通过对藻类等生物进行精准的基因编辑，成功增强了其光合作用效率和氢气产生能力，为实现大规模、低成本的制氢目标提供了切实可行的技术路径，有望在未来彻底改变能源供应格局。
美国在生物能源领域的战略布局同样具有深远的影响力。美国政府始终坚定不移地持续加大对生物能源研发的资金支持力度。例如，美国能源部投入了巨额资金用于生物燃料生产工艺的优化研究工作，其核心目标在于全面提高生物柴油、生物乙醇等传统生物燃料的品质与产量，同时尽可能降低生产成本，以此增强这些生物燃料在市场中的竞争力。在2024 年 8 月，美国农业部正式宣布了一项具有重大战略意义的投资计划，旨在通过在 26 个州有条不紊地实施 160 个项目，全面加强其国内生物燃料的生产能力，并大力推动清洁能源的广泛应用。今年 1 月，美国能源部生物能源技术办公室和美国环境保护署再度携手，宣布提供 600 万美元的专项资金，全力支持关于提高生物燃料生产技术性能和降低生产成本的相关研究项目，为生物能源领域的技术创新注入了强大动力。
在具体的行动策略方面，美国积极主动地推动生物能源与传统能源系统的深度融合。一方面，大力鼓励企业投入资源，研发适配生物燃料的发动机技术与能源存储技术，以此提升生物能源的利用效率与稳定性，确保其在实际应用中能够发挥出最大效能；另一方面，精心构建生物能源产业集群，通过政策引导、资源整合等手段，促进产学研之间的深度合作与资源共享，加速生物能源技术从实验室的理论研究走向商业化的实际应用，缩短技术转化周期，让先进的生物能源技术能够更快地造福社会。
通过实施上述一系列举措，美国不仅致力于全方位保障自身的能源安全，推动国家可持续发展战略目标的实现，同时也在全球生物能源技术发展的汹涌浪潮中，勇立潮头，扮演着关键的引领者角色。睿咨得能源提供的数据清晰地显示，到2035 年，美国将在全球生物燃料市场中占据主导地位，其产量预计将占到全球生物燃料总产量的 40%，而欧洲则将紧随其后，成为第二大生物燃料生产地区。
随着生物制造产业的蓬勃兴起，如同为正面临能源转型严峻挑战的石油公司指明了一条新的发展方向。生物制造所具备的可持续性与多元化发展特质，与石油公司寻求战略转型的迫切诉求实现了精准对接。壳牌、道达尔能源、bp、埃克森美孚、雪佛龙和埃尼等众多国际知名石油公司纷纷公开表示，已将生物燃料纳入其更为广泛的能源转型战略规划之中，将其视为实现企业可持续发展的重要一环。
在全球范围内，众多石油公司已全面且深入地涉足生物制造全产业链。在生物燃料领域，凭借其在化工工程与能源生产领域长期积累的丰富技术经验，它们成功地将生物质原料转化为生物柴油、生物乙醇等可再生燃料。这一创新性举措不仅显著降低了对传统化石燃料的依赖程度，更为巧妙的是，完美契合了当前清洁能源市场需求持续增长的大趋势。诸多国际石油公司在生物燃料生产基地建设和技术研发合作方面毫不吝啬投入重金，经过不懈努力，已取得了显著成效。部分石油公司的生物燃料产量呈现出逐年稳定上升的良好态势，在其能源供应结构中已逐渐占据了一席之地。以埃克森美孚为例，该公司制定了详细的发展计划，计划于2025 年在加拿大斯特拉斯科纳炼厂正式投产生物燃料，初期产能设定为 2 万桶 / 日。与此同时，埃克森美孚还规划启动另外 12 个生物燃料项目，志在实现到 2030 年日产 20 万桶生物燃料的宏伟目标。
在生物化工领域，同样不乏石油公司的身影。它们或是积极与生物技术企业展开强强联手，通过优势互补，共同攻克技术难题；或是凭借自身强大的研发实力，自主开展技术攻坚，成功生产出生物塑料、生物润滑剂等高附加值化学品。相较于传统石化产品，这些生物基化学品具有更高的环境友好性与可降解性，更加符合当下绿色环保的发展理念。部分公司已顺利将生物基化学品产品推向市场，并在市场推广过程中收获了良好的市场反馈与经济效益。
中国的石油企业也紧跟时代步伐，稳步推进在生物制造领域的战略布局。在生物燃料方面，中国石油充分依托自身强大的科研实力与坚实的产业基础，积极主动地开展生物柴油等新型生物燃料的研发与生产试点工作。中国石油在部分地区开展的试点项目已初步实现了规模化生产，所生产的产品质量完全达标，并已成功应用于当地交通运输等领域，为生物燃料的广泛应用积累了宝贵经验。在生物化工领域，中国石化与国内顶尖高校及科研机构展开深度合作，携手攻克关键技术难题，全力加速生物塑料等产品的产业化进程。通过建设示范生产线，不断提升产品产量，同时积极拓展市场渠道，与下游企业构建起长期稳定的合作关系，为生物基产品的广泛应用筑牢根基。
需要清醒认识到的是，无论是国外的石油公司，还是国内的石油企业，在生物制造产业的发展征程中都面临着诸多严峻挑战。一方面，与传统油气技术相比，生物制造技术具有更高的技术门槛与复杂性，这就要求石油公司在技术研发与专业人才培养方面必须投入大量的资金与时间成本，持续进行技术创新与人才储备；另一方面，当前生物制造产业链尚不成熟，市场规模也相对有限，这在一定程度上限制了投资回报预期，使得企业在发展过程中面临较大的经济压力。此外，政策法规的动态变化与激烈的市场竞争等不确定性因素，也迫切需要石油公司全方位提升风险应对能力，建立健全风险预警机制与应对策略，唯有如此，才能确保企业在生物制造这片充满机遇与挑战的新“蓝海” 中乘风破浪，稳健前行。
我国生物燃料的发展前景极为广阔，充满希望。生物制造所蕴含的巨大潜力，使其迅速成为国际竞争的前沿阵地。近年来，我国在生物制造研究领域取得了令人瞩目的显著进展，在底层工具、关键技术等多个方面均取得了重要突破，在一些前沿领域的探索甚至走在了世界前列。中国的石油企业也积极投身其中，在借鉴美国及其他国家先进经验的基础上，结合自身实际情况，探索出了一条具有中国特色的发展道路。
在能源供给层面，生物制造产业展现出了惊人的潜力。通过先进的合成生物技术，生物燃料能够深度转化生物质资源，成功生产出生物柴油、生物乙醇等清洁能源产品，这些产品在投入使用后，能够显著减少温室气体排放量，为推动我国能源绿色转型发挥重要作用。例如，在我国部分地区，先进生物炼制厂巧妙利用废弃油脂等原料生产生物柴油，并将其与传统柴油按一定比例混合使用，有效降低了交通领域的碳排放量。中国石油在四川成都大邑县成功将生物天然气并入城镇燃气管网，这一创举不仅为中国在生物天然气领域的发展注入了新的活力，同时也标志着中国石油在新能源领域的布局不断深化，为保障国家能源安全、推动能源结构优化做出了积极贡献。中国石化则积极推进可持续航空燃料的生产工作。2020 年 8 月，我国首套 10 万吨 / 年生物航煤生产装置在中国石化镇海炼化顺利建成，2022 年 5 月进行首批规模化试生产，这一标志性事件标志着我国自主研发生物航煤从规模化生产阶段成功迈向规模化应用阶段，为我国航空领域的绿色发展奠定了坚实基础。这些生动的案例充分展示了我国将生物制造深度融入现有能源体系的坚定决心与卓越成效。
从生产方式创新的角度来看，合成生物可将微生物巧妙改造成一个个高效的“生物工厂”，这些 “生物工厂” 能够把简单的碳源转化为氢气、甲烷等能源物质。这种创新的生产方式具有原料广泛且可循环利用的显著优势，有望彻底突破我国对化石资源的长期依赖，为实现能源的可持续供应开辟新的途径。我国石油企业也充分认识到这一发展趋势，积极与科研院校展开深度合作，汇聚各方智慧与力量，努力在生物制造能源生产技术上取得重大突破，为实现规模化生产创造有利条件。
然而，在生物燃料的规模化推广进程中，我们也面临着一些亟待解决的挑战。首先，公众对生物燃料的认识普遍不足，信任度较低，这在一定程度上阻碍了生物燃料的市场推广。其次，企业由于担心设施适配性等问题，往往不愿轻易改变现有的能源使用方式，这也给生物燃料的广泛应用带来了一定阻力。回顾美国在推广生物能源的初期，也曾遭遇过类似的困境。但他们通过开展大量的科普宣传活动和建设示范项目等方式，逐步改变了公众和企业的观念，为生物能源的推广奠定了良好的社会基础。我国的石油企业可以充分借鉴美国的成功经验，加大科普宣传力度，通过举办各类科普活动、建设示范项目等方式，提高公众对生物燃料的认知度与信任度；同时，在能源基础设施升级改造过程中，积极探索生物能源与传统能源的融合应用模式，降低企业对设施适配性的担忧，为生物燃料的规模化推广创造有利条件。
此外，生物能源技术转化效率较低的问题也是制约我国生物制造能源产业发展的关键因素之一。美国、巴西等国家在生物能源技术研发投入、生物质原料收集体系构建以及基础设施完善等方面积累了丰富的成功经验。我国可以积极借鉴这些国家的先进做法，进一步加大研发投入力度，建立健全生物质原料收集预处理产业体系，完善生物燃料相关设施建设，努力突破技术瓶颈，推动我国生物制造能源产业实现跨越式发展。
当我们将目光聚焦到航运业时，减碳已成为行业发展的必然趋势。航运业作为国际贸易的重要支柱，承担着全球大约90% 的货物运输任务，其在全球经济发展中发挥着举足轻重的作用。然而，不容忽视的是，航运业所产生的温室气体排放对气候变化的影响也日益凸显，受到了国际社会的广泛关注。在这样的背景下，生物燃料凭借其大多能与现有发动机技术相契合，且能有效降低燃料全生命周期的温室气体排放量的显著优势，被视为航运业实现脱碳目标的重要途径。
当前，全球多国航运业纷纷制定了雄心勃勃的减碳计划。以欧盟为例，其计划将2030 年温室气体排放量降低至 1990 年的 55%，即实施 “Fit for 55” 减排计划，该计划中涉及航运业的内容包括将欧盟碳排放交易体系（EU ETS）纳入航运业以及出台欧盟海运燃料法案（FuelEU）等重要举措。
自2024 年 1 月 1 日起，航运业正式被纳入欧盟碳排放交易体系。所有进出欧盟港口且总吨位超过 5000 吨的大型客货船舶，均被要求严格监测、报告其二氧化碳排放数据。这一举措对航运业的低碳转型产生了深远影响，意味着航运公司需要向欧洲主管部门缴纳碳配额（EUA）（每排放一吨二氧化碳缴纳一个碳配额）。倘若航运公司不能尽快采取有效的降碳措施，其运营成本将大幅上升，这无疑给航运业带来了巨大的压力与挑战。
欧盟海运燃料法案（FuelEU）于 2025 年 1 月 1 日正式生效。海事界普遍认为，从长远来看，FuelEU 对航运业的影响比欧盟碳排放交易体系更为深远。该法案旨在通过政策引导，激励船东使用全生命周期温室气体强度较低的替代燃料。具体要求为：2025 年，船舶燃料温室气体强度降幅需达到 2%（与 2020 年相比），到 2030 年降幅达到 6%，2035 年降幅达到 14.5%，而到 2050 年，则降幅需达到 80%。这一系列严格的目标要求，无疑为航运业的绿色转型指明了方向，同时也对生物燃料等替代能源的发展提出了更高的要求。
与此同时，国际海事组织（IMO）也发布了航运业减排目标，即到 2050 年实现温室气体净零排放。其中，到 2030 年，全球海运每单位运输活动的平均二氧化碳排放量与 2008 年相比至少降低 40%，并努力争取降低 70%；到 2040 年实现温室气体排放总量与 2008 年相比减少 70%，并争取达到 80%。这些国际层面的减排目标，进一步凸显了航运业减碳的紧迫性与重要性。
在这样的大背景下，生物燃料受到了航运业的广泛青睐。事实上，人类对生物燃料的使用历史可以追溯到几千年以前。在从农耕文明向工业文明的演进过程中，煤炭、石油、天然气等化石能源逐渐成为人类社会的基础能源，而生物燃料则退居为补充能源。直到20 世纪 70 年代的两次石油危机，让人们深刻认识到以棕榈油等为原材料的生物燃料替代化石能源的重要意义。当前，随着全球各国碳中和目标的确立与实施，生物燃料再次成为能源转型舞台的焦点，重新走到了时代发展的前沿。
目前，国际航运业主要使用的燃料依然是柴油等常规化石燃料。为了有效应对逐步攀升的碳成本以及未来潜在的更严格的减排要求，航运公司纷纷加快布局生物柴油、生物甲醇等绿色航运燃料，力求以这些新型燃料替代传统化石燃料。例如，航运巨头马士基在其可持续发展报告中明确指出，其碳中和路径包括大力应用生物柴油、绿色甲醇、绿氨等绿色燃料。
尽管燃烧生物燃料本身仍会产生二氧化碳，但值得注意的是，生物质在生长过程中会吸收大气中的二氧化碳，而在燃烧后释放出的二氧化碳实际上是其生长过程中所吸收的，从整个碳循环的角度来看，不会对环境造成额外的碳排放。无论是国际通用的碳排放核算规则，还是国际航运以及欧盟的碳排放核算规则，都明确规定生物质燃烧产生的碳排放量不计入碳排放总量中。这也就意味着，包括生物柴油、绿色甲醇等在内的生物燃料，从碳排放的角度而言，是名副其实的“零碳燃料”。
综合多方面因素考量，在可预见的未来，生物燃料或将成为国际航运公司减排的重要选择。首先，大量包括农业和林业残留物在内的生物质资源具有广泛的可获得性，这为生物甲醇等生物燃料的生产提供了可持续的原料保障，确保了原料供应链的稳定。其次，生物质气化和催化转化技术的不断进步，正在持续提高生物燃料生产的效率和效益，使得生物燃料的生产成本逐步降低，市场竞争力不断增强。航运业尤其对生物甲醇作为一种潜在的低碳船用燃料表现出浓厚的兴趣，因为生物甲醇完全符合更为严格的排放法规要求，能够帮助航运公司顺利应对日益严格的环保标准。再次，各国政府纷纷出台支持生物质技术开发和部署的政策和激励措施，这进一步加速了生物质绿色甲醇产业的发展进程。中试和示范工厂的不断开发建设，对于验证技术可行性、优化生产工艺以及扩大生产规模至关重要，为生物燃料的大规模商业化应用奠定了坚实的基础。
总而言之，生物质燃料在航运业的发展趋势呈现出积极向好的态势，越来越多的研究成果和商业化实践都在为其在航运领域以及其他各个领域的更广泛应用铺平道路。
然而，需要特别注意的是，目前全球范围内尚未形成通用的生物燃料认证标准。在众多认证标准中，应用最广泛的当属ISCC 标准，即国际可持续发展和碳认证。这一标准又进一步细分为 ISCC EU、ISCC plus、ISCC CORSIA 等多个子标准，分别适用于不同的应用场景。例如，获取 ISCC EU 认证的生物燃料产品可以顺利进入欧洲市场，而获取 ISCC Plus 认证的产品则能够得到国际海事组织的认可等。ISCC 标准的总体要求较为严格，规定燃料的原料来源必须为生物质或城市垃圾等可再生资源，且其全生命周期内的碳排放必须控制在指定限额以下。简而言之，船东使用的燃料必须以废弃物或生物质为原料，且在制备过程中的碳排放量小于一定基准值。以绿色甲醇为例，符合 ISCC 标准限定的工艺路线主要有两种：一是全生物质合成制备绿色甲醇，二是生物质生成二氧化碳或一氧化碳后与绿电制氢耦合成绿色甲醇。这两种工艺路线与目前主流航运公司的减排路径高度契合，为航运业应用生物燃料提供了明确的技术指导与标准规范。
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