【生物质精炼】芬兰和瑞典造纸行业生物质精炼发展情况

由于北欧地区林业资源较为丰富，芬兰和瑞典浆纸行业发展生物质精炼起步相对较早，技术水平也比其他地区高。不过目前经营和在建木纤维生物质精炼项目仍不算很多；已有项目中，芬兰大多处于待运营阶段，瑞典大多处于规划阶段。能源、化工、林浆纸等行业是发展生物质精炼的中坚力量。

在芬兰和瑞典，多数生物质精炼厂的主要目标是生产用于交通运输行业的生物质能源。因为据两国研究发现，北欧国家目前暂时还没有发现比生物质能源更具有高附加值的产品，其中最受到生物质精炼厂关注的就是浆纸企业开始探索利用溶解浆生产纺织纤维，这一环节加快了木纤维的循环，也加速了生产流程的内部循环。

表1和表2列举了芬兰和瑞典部分重点生物质精炼项目，尽管有一些还处于规划中，或者刚刚投产，但是它们对于造纸行业及相关企业向生物质精炼领域过渡提供了一定的参考。

1  芬兰：浆纸行业向生物质精炼过渡领域以生物能源为主

1.1生物质精炼领域应减少基于粮食作物的原材料

    欧盟曾于2003年发布了生物质燃料指令，为生产生物质燃料开发了市场，但是第一代生物质燃料受到了人们的诟病，主要是因为它增加了对农作物的需求，迫使人们砍伐森林和排干湿地来种植粮食。此外它还会造成粮食价格的通胀。因此，后来欧盟委员会发布了修订后的可再生能源指令（RED），并建议从2021年逐步淘汰基于粮食作物的生物质燃料，欧盟还计划引入国家数据库，以确保燃料的可追溯性，并减少欺诈的风险。修订后的RED，加强了现有的欧盟生物质能源可持续性标准，并将其扩展到基于生物质和沼气的热能和电力领域。

    更具体地说，该指令包括以下四个新要求：第一，改进生物质燃料的可持续性标准，包括要求（新型）先进生物质燃料比化石燃料排放的温室气体排放量至少降低70%。第二，为了确保木材燃料生产的可持续性，并考虑到间接土地利用变化（ILUC），制定了关于森林生物量的可持续性新标准。第三，欧盟的可持续性标准涵盖范围扩大到大型热电厂（20MW以上）中使用的固体生物质和沼气。这意味着，与化石燃料相比，到2021年来自生物质的温室气体排放量至少要减少80%，到2026年将减少85%。第四，大型生物质发电厂（20MW以上）将需要使用高效的热电联产技术（效率高于80％）。因此，欧洲的政策优势也为浆纸行业及森林相关产业利用木质纤维以及木质素副产品生产生物质产品创造了十分有利的条件。

    芬兰发展生物质精炼的过程，非常注意合作与创新，将生物质炼油和纸浆生产联系在一起。当生产纸浆时，生产过程中分流，提炼原油，制作生物质燃料，将材料逐级利用、回收再生等，最大限度地利用生物质潜力。芬兰的生物质燃料尤其是用于交通的生物质燃料生产技术处于世界领先地位，在不同产业领域都率先进行融合。传统的林业、能源产业和化工产业，都融入了新的产业生态系统，在这个生态系统中，树木被精炼制成传统和新式林业产品、能源、生物质燃料和化学品。

 1.2  芬兰三巨头发展木质纤维生物质精炼

    芬兰拥有丰富的森林资源，是几个主要生物质炼制项目的中心。2010年初，芬兰三大林业产业公司Stora Enso、UPM和Metsä集团致力于开发木材生物质柴油原料生产。人们对森林生物质精炼厂生产燃料的潜力寄予厚望，这些公司积极寻求国家和欧盟来对这些设施的公共投资支持。然而，这些工艺的技术和盈利能力都面临挑战，三家公司都暂时停止了木基生物质柴油的开发。后来，中国凯迪公司计划在芬兰北部建造一家生物质精炼厂。在这种大趋势下，芬兰浆纸企业都表示，已经感受到了行业对芬兰北部原材料的竞争压力。

后来，UPM转而使用妥尔油为原料生产生物质柴油，妥尔油是一种制浆造纸行业副产品，UPM的芬兰Lappeenranta生物质精炼厂（UPM’s Lappeenranta Biorefinery）是世界上第一家从妥尔油商业生产生物质柴油的企业，投资1.79亿欧元(合15亿人民币)，年生产能力10万吨。2012年夏天动工，2年工期，2015年1月开始生产。由于妥尔油是一种造纸工艺副产品，该副产品只占木材产量的百分之几，因此，妥尔油的工业用途相互竞争，也受到原材料供应方面的批评。在价值链中利用妥尔油的化学品生产商认为，妥尔油是一种有价值的原材料，应该用作材料的投入，而不是能源。然而，UPM认为妥尔油应被视为造纸行业废弃物材料，它的开发属于二次使用，是对行业有利的。

    2017年，Metsä在芬兰中部Äänekoski投资12亿欧元的生物质制品工厂开始运营，这是芬兰森林工业史上最大的一笔投资。出于某些原因，Metsä总是避免称该厂为“生物质精炼厂”，但是其运营和产品都与其密切相关。该厂研发创新型技术，提高资源利用效率，开发更加干净的生产技术。不再使用化石燃料，在最大限度保护环境的前提下，尽最大可能提高能源和原材料的使用效率。作为一个纸浆生产企业，将继续努力提高产品质量和改善运营。公司负责人表示，虽然这是一个生产产品工厂，但是本质上还是纸浆厂。由于纸浆厂具有很长的生命周期，Metsä Fibre公司对于该工厂的规划考虑了相当遥远的未来，几年之内，多个生物质产品将会投入生产。随着Äänekoski新一代生物制品浆厂工业化生态系统的发展和改进，浆厂将成为新一代生物制品生产的平台。生产工艺和产品路径也在不断积极地研究开发中，在生物质产品研发项目中最为重要的是木质素产品、纺织纤维和生物质复合材料。

2  瑞典：寻求多元化生物质精炼之路 

    相比芬兰侧重发展生物质能源，瑞典浆纸行业发展生物质精炼致力于走多元化之路。

    其中一个典型的案例就是位于瑞典Örnsköldsvik的Domsjö纸浆厂。Domsjö纸浆厂成立于1903年，主要生产亚硫酸盐纸浆，后来用溶解浆生产用于纺织行业的黏胶纤维。由于一些环境和技术原因，该厂生产的亚硫酸盐纸浆逐渐失去了市场竞争力。2011年后，公司改变了战略，转向开发新的产品市场。目前纸浆厂三个主要业务包括：用溶解浆生产黏胶纤维、生产木质素和乙醇燃料。木质素的生产能力大约是纸浆的一半，公司致力于将所有的木材和废渣都充分利用，使制浆造纸过程中不产生任何无用的副产品和废弃物。此外，在溶解浆和木质素产品的生产和推广过程中，传统的纸浆和造纸产品的附加值也有所增加。Domsjö Fabriker因其工艺和产品组合而享有盛誉，被誉为瑞典最具开拓力的生物质精炼厂之一。

    除了芬兰和瑞典，挪威和奥地利的部分纸厂在转型方面也颇具心得。在新形势下，为了应对市场竞争，挪威的Borregaard纸厂也开发了许多木质素为原材料的新产品，奥地利Lenzing集团利用木材中提取的半纤维素，为纺织行业提供了高附加值的生物质产品。

    虽然溶解浆绝不是新产品，但最近几年才开始研发了许多创新工艺。溶解浆的价格比纸浆高一些，即使产量较低，但产品的附加值也仍然保持高位。尽管制浆造纸企业生产溶解浆并不意味着已经真正步入生物质精炼领域，但是溶解浆的生产改变了原材料结构，为产品多元化创造了条件，为提高从黑液中提取木质素份额奠定了基础。目前，StoraEnso、Enocell和Södra Cell等林浆纸企业都已涉足溶解浆生产领域。

文章来源：2019年3月第5期《中华纸业》