由于北歐地區林業資源較為豐富,芬蘭和瑞典漿紙行業發展生物質精煉起步相對較早,技術水平也比其他地區高。不過目前經營和在建木纖維生物質精煉項目仍不算很多;已有項目中,芬蘭大多處于待運營階段,瑞典大多處于規劃階段。能源、化工、林漿紙等行業是發展生物質精煉的中堅力量。

在芬蘭和瑞典,多數生物質精煉廠的主要目標是生產用于交通運輸行業的生物質能源。因為據兩國研究發現,北歐國家目前暫時還沒有發現比生物質能源更具有高附加值的產品,其中受到生物質精煉廠關注的就是漿紙企業開始探索利用溶解漿生產紡織纖維,這一環節加快了木纖維的循環,也加速了生產流程的內部循環。
1、芬蘭:漿紙行業向生物質精煉過渡領域以生物能源為主
1.1生物質精煉領域應減少基于糧食作物的原材料
1.1生物質精煉領域應減少基于糧食作物的原材料
歐盟曾于2003年發布了生物質燃料指令,為生產生物質燃料開發了市場,但是第一代生物質燃料受到了人們的詬病,主要是因為它增加了對農作物的需求,迫使人們砍伐森林和排干濕地來種植糧食。此外它還會造成糧食價格的通脹。因此,后來歐盟委員會發布了修訂后的可再生能源指令(RED),并建議從2021年逐步淘汰基于糧食作物的生物質燃料,歐盟還計劃引入國家數據庫,以確保燃料的可追溯性,并減少欺詐的風險。修訂后的RED,加強了現有的歐盟生物質能源可持續性標準,并將其擴展到基于生物質和沼氣的熱能和電力領域。
更具體地說,該指令包括以下四個新要求:第一,改進生物質燃料的可持續性標準,包括要求(新型)先進生物質燃料比化石燃料排放的溫室氣體排放量至少降低70%。第二,為了確保木材燃料生產的可持續性,并考慮到間接土地利用變化(ILUC),制定了關于森林生物量的可持續性新標準。第三,歐盟的可持續性標準涵蓋范圍擴大到大型熱電廠(20MW以上)中使用的固體生物質和沼氣。這意味著,與化石燃料相比,到2021年來自生物質的溫室氣體排放量至少要減少80%,到2026年將減少85%。第四,大型生物質發電廠(20MW以上)將需要使用高效的熱電聯產技術(效率高于80%)。因此,歐洲的政策優勢也為漿紙行業及森林相關產業利用木質纖維以及木質素副產品生產生物質產品創造了十分有利的條件。
芬蘭發展生物質精煉的過程,非常注意合作與創新,將生物質煉油和紙漿生產聯系在一起。當生產紙漿時,生產過程中分流,提煉原油,制作生物質燃料,將材料逐級利用、回收再生等,大限度地利用生物質潛力。芬蘭的生物質燃料尤其是用于交通的生物質燃料生產技術處于世界領先地位,在不同產業領域都率先進行融合。傳統的林業、能源產業和化工產業,都融入了新的產業生態系統,在這個生態系統中,樹木被精煉制成傳統和新式林業產品、能源、生物質燃料和化學品。
1.2 芬蘭三巨頭發展木質纖維生物質精煉
芬蘭擁有豐富的森林資源,是幾個主要生物質煉制項目的中心。2010年初,芬蘭三大林業產業公司Stora Enso、UPM和Mets?集團致力于開發木材生物質柴油原料生產。人們對森林生物質精煉廠生產燃料的潛力寄予厚望,這些公司積極尋求國家和歐盟來對這些設施的公共投資支持。然而,這些工藝的技術和盈利能力都面臨挑戰,三家公司都暫時停止了木基生物質柴油的開發。后來,中國凱迪公司計劃在芬蘭北部建造一家生物質精煉廠。在這種大趨勢下,芬蘭漿紙企業都表示,已經感受到了行業對芬蘭北部原材料的競爭壓力。
后來,UPM轉而使用妥爾油為原料生產生物質柴油,妥爾油是一種制漿造紙行業副產品,UPM的芬蘭Lappeenranta生物質精煉廠(UPM’s Lappeenranta Biorefinery)是世界上第一家從妥爾油商業生產生物質柴油的企業,投資1.79億歐元(合15億人民幣),年生產能力10萬噸。2012年夏天動工,2年工期,2015年1月開始生產。由于妥爾油是一種造紙工藝副產品,該副產品只占木材產量的百分之幾,因此,妥爾油的工業用途相互競爭,也受到原材料供應方面的批評。在價值鏈中利用妥爾油的化學品生產商認為,妥爾油是一種有價值的原材料,應該用作材料的投入,而不是能源。然而,UPM認為妥爾油應被視為造紙行業廢棄物材料,它的開發屬于二次使用,是對行業有利的。
2017年,Mets?在芬蘭中部??nekoski投資12億歐元的生物質制品工廠開始運營,這是芬蘭森林工業史上大的一筆投資。出于某些原因,Mets?總是避免稱該廠為“生物質精煉廠”,但是其運營和產品都與其密切相關。該廠研發創新型技術,提高資源利用效率,開發更加干凈的生產技術。不再使用化石燃料,在大限度保護環境的前提下,盡大可能提高能源和原材料的使用效率。作為一個紙漿生產企業,將繼續努力提高產品質量和改善運營。公司負責人表示,雖然這是一個生產產品工廠,但是本質上還是紙漿廠。由于紙漿廠具有很長的生命周期,Mets? Fibre公司對于該工廠的規劃考慮了相當遙遠的未來,幾年之內,多個生物質產品將會投入生產。隨著??nekoski新一代生物制品漿廠工業化生態系統的發展和改進,漿廠將成為新一代生物制品生產的平臺。生產工藝和產品路徑也在不斷積極地研究開發中,在生物質產品研發項目中為重要的是木質素產品、紡織纖維和生物質復合材料。

2、瑞典:尋求多元化生物質精煉之路
相比芬蘭側重發展生物質能源,瑞典漿紙行業發展生物質精煉致力于走多元化之路。
其中一個典型的案例就是位于瑞典?rnsk?ldsvik的Domsj?紙漿廠。Domsj?紙漿廠成立于1903年,主要生產亞硫酸鹽紙漿,后來用溶解漿生產用于紡織行業的黏膠纖維。由于一些環境和技術原因,該廠生產的亞硫酸鹽紙漿逐漸失去了市場競爭力。2011年后,公司改變了戰略,轉向開發新的產品市場。目前紙漿廠三個主要業務包括:用溶解漿生產黏膠纖維、生產木質素和乙醇燃料。木質素的生產能力大約是紙漿的一半,公司致力于將所有的木材和廢渣都充分利用,使制漿造紙過程中不產生任何無用的副產品和廢棄物。此外,在溶解漿和木質素產品的生產和推廣過程中,傳統的紙漿和造紙產品的附加值也有所增加。Domsj? Fabriker因其工藝和產品組合而享有盛譽,被譽為瑞典具開拓力的生物質精煉廠之一。
除了芬蘭和瑞典,挪威和奧地利的部分紙廠在轉型方面也頗具心得。在新形勢下,為了應對市場競爭,挪威的Borregaard紙廠也開發了許多木質素為原材料的新產品,奧地利Lenzing集團利用木材中提取的半纖維素,為紡織行業提供了高附加值的生物質產品。
雖然溶解漿絕不是新產品,但近幾年才開始研發了許多創新工藝。溶解漿的價格比紙漿高一些,即使產量較低,但產品的附加值也仍然保持高位。盡管制漿造紙企業生產溶解漿并不意味著已經真正步入生物質精煉領域,但是溶解漿的生產改變了原材料結構,為產品多元化創造了條件,為提高從黑液中提取木質素份額奠定了基礎。目前,StoraEnso、Enocell和S?dra Cell等林漿紙企業都已涉足溶解漿生產領域。