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2022年，美国启动了美国第一个全国性生物经济计划行政命令——国家生物技术和生物制造计划《National Biotechnology and Biomanufacturing Initiative》。就在刚刚的3月中旬，美国农业部 (USDA) 发布了生物经济计划的早期成果之：一份关于如何建立规模化生物制造所需的原材料供应链的报告——《建立有弹性的生物质供应：实现美国生物经济的计划》。该报告指出了美国的原材料潜力以及生物经济发展的瓶颈等。以下是知耕对该报告的详细分析：
01 美国可供利用的生物质将超预算
根据美国能源部2016年的估算，在考虑到传统生物质来源的情况下，到2040年，美国将拥有3.65亿吨生物质可供利用。这些主要包括木材和玉米乙醇，这是美国生物经济目前主要利用的传统原料，主要用于生物能源领域。
然而，这一数字仅考虑了传统生物质来源，而未考虑到许多新型的生物质来源，例如大型藻类、油籽作物、危险废物、城市木材废物等。这些新型来源的利用潜力还未完全发挥，但它们有望进一步增加美国的生物质供应。因此，到2040年，美国可用于生物制造的生物质总量可能会超过目前的估算。
02 生物质来源的可持续性
尽管美国已经有相当数量的传统生物质来源，如木材和玉米乙醇，但如果要实现生物经济的多样化和增长，这些传统生物质来源无法满足经济增长需求。因此，为了最大程度地提高原料供应，美国需要充分利用目前未利用的低价值非粮食作物。据美国能源部的预测，如果这些未开发的资源被利用开发，到2040年，美国的生物质供应量可能会增至12亿吨。这一潜在增量主要来自于林业的木质生物质、农业残留物、废物以及其他的生物质能源作物，如亚麻荠、矮芥菜和马铃薯等。这些作物的开发利用市场尚未成熟，但未来几十年市场格局将有所调整。因此，这些非传统生物质来源的利用对于实现生物经济的增长和多样化至关重要。
在扩大生物质供应时，必须考虑到可持续性的因素。这意味着需要确保生物质的利用不会对环境造成破坏性影响，并且必须在可持续水平上利用生物质资源。这包括考虑到土地利用变化、生物多样性的保护、水资源的管理以及碳排放的减少等方面。通过综合考虑这些因素，可以确保生物质资源的可持续利用，从而促进生物经济的可持续发展和增长。
03 新型生物质来源与发展潜力
新型生物质来源包括大型藻类、油籽作物、危险废物、自然灾害抢救、城市木材废物、公用事业维护处理以及非森林恢复处理的可销售生物质。这些潜在的来源具有巨大的供应潜力，可以进一步增加生物质供应。然而，需要注意的是，这些新型来源距离规模化市场准备程度还有很远的路要走。
2016年的供应链并没有考虑到这些新型生物质来源，因此对于生物质供应的评估并不全面。然而，在最新的2024年3月美国能源部的生物质供应库存更新中，这些新型来源已经被纳入考虑范围。尽管如此，在编制供应链报告时，尚未发布这些数据，这意味着未来需要更多的研究和数据收集，以充分了解和利用这些新型生物质来源的潜力。
04 生物质市场的建设
扩大生物质市场的建设是实现生物经济增长和可持续性的关键步骤。尽管非常规生物质来源可以增加工业可用原材料的数量，并且可以更可持续地扩大供应，但面临着一些挑战和障碍。
首先，扩大生物质市场可能会推高商品价格，从而影响粮食安全。这是因为更多的生物质用于非食品生物制造，导致粮食供应减少或价格上涨。因此，需要谨慎平衡生物质的利用，以确保不会对粮食供应造成负面影响。
其次，农民和供应商通常不会投入新的生产形式，除非他们确信有一个可以销售的市场，并且市场足够大以收回投资。
因此，政策制定者需要采取措施来促进生物质市场的发展，包括制定长期政策和监管指南，降低生产者的风险并激励参与。这可以通过提供激励计划、促进合作社和建设价值链、以及开发副产品市场来实现。此外，农业是一项高风险低回报的事业，种植新作物需要时间和资金投入。
因此，稳定的监管和政策环境对于鼓励生物质供应商参与生物经济计划至关重要。综上所述，通过建立良好的政策环境、提供激励计划和促进市场发展，可以降低生物质市场的风险，推动生物经济的增长和可持续发展。
05 木质生物质经济可行性
木质生物质经济面临市场需求波动和生产成本高的挑战。农民需要权衡供需平衡的风险，评估种植木质生物质的经济可行性。不稳定的预处理质量提高了生产成本，需要进一步研究和投资以提高经济性。爱达荷国家实验室的举措有望改善预处理过程，降低成本，提高生物质供应链的效益。
05 从农场到工厂的生物经济供应链
在生物经济供应链中，从农场到工厂的物流是至关重要的环节。有效的物流基础设施和流程能够确保生物质原料的有效收集、运输、分类和准备，从而增加其附加值。报告指出，区域生物质仓库在物流中扮演着重要角色。这些仓库可以聚集来自不同地点的生物质原料，并进行基本的预处理，将不同类型的生物质转化为可替代的原料。通过单点收集和预处理，区域仓库可以降低将生物质转移到集中式生物精炼厂的成本。而这些生物精炼厂通常应该位于交通便利的地理位置，例如交通枢纽附近。区域仓库的优势在于其地理位置的便利性，可以轻松访问多种原料来源，从而实现生物质原料的集中化处理。相比于在一个地区建设多个站点，区域仓库能够降低资本成本，提高物流效率。因此，建立和优化从农场到工厂的物流体系是实现生物质资源有效利用的关键步骤之一，有助于确保生物质最终能够为生物工业提供高质量、可持续的原料。
美国生物经济计划的实施确实面临一系列挑战，其中包括政策、经济和技术等方面的任务。
目前，生物经济计划的实施还处于规划阶段，至今只有少数任务已经完成，这表明该计划第的完成将需更多的努力和时间。
生物经济的规模化还受到原材料库和供应链基础设施规模的限制。因此，美国农业部的报告有助于解决供应链基础设施的问题，是实施生物经济计划、推动生物经济的重要一步。
除了供应链基础设施外，生物经济计划还需要得到其他政策领域的支持。例如，农业政策对于确定农作物种类、技术和经济支持至关重要，尤其是在面对日益不稳定的气候条件下，需要确保生物质产量能够达到预期目标。
因此，政策制定者需要在各个领域加强合作，共同推动生物经济计划的实施，以实现生物经济的可持续发展和增长。
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