生物質能是自然界中有生命的植物提供的能量，屬再生能源。這些植物以生物質作為媒介儲存太陽能。當前較為有效地利用生物質能的方式有：

1)制取沼氣。主要是利用城鄉有機垃圾、稭稈、水、人畜糞便，通過厭氧消化産生可燃氣體甲烷，供生活、生産之用。

2)利用生物質制取酒精。在當前的世界能源結構中，生物質能所占比重較小。

生物質能以其可再生性、來源廣泛性和環境友好性備受世界各國關注，近年來得到了快速發展。但是與傳統的化石能源相比，生物質能源的開發利用在整體上還處于發展初期階段，研究開發和生産成本較高，技術上不夠成熟，産業化程度不高，應用範圍還不夠廣泛。

　　研究采用美國科學引文索引（SCI）和德溫特世界專利索引數據庫（DWPI)）作為數據源，數據檢索日期為2019年12月15日。檢索結果表明，截至2019年12月，全球生物質能源領域公開的SCI文獻52 777件，公開的專利文獻169 770件，其中授權專利59 156件。本研究采用全球生物質能源的SCI文獻和授權專利進行分析，主要包括發展趨勢、國家技術實力、主要研發機構、核心文獻和專利，希望對我國生物質能領域的科技創新和政策制定提供參考。

　　1.發展趨勢分析

　　數據表明，全球生物質能源領域的SCI文獻量和授權專利量基本持平，均為5萬多件。從文獻量和專利量的年度分布來看（圖1），全球生物質能源領域的發展可以分為以下幾個階段：

一是2000年以前，SCI文獻量和專利量都非常少，且SCI文獻無論從總量還是增長率都高于專利量，因此這期間主要是生物質能源領域的理論基礎研究階段，屬于技術萌芽期;

二是2001-2010年，SCI文獻量和專利量都呈現緩慢增長趨勢，且專利量逐步與SCI文獻量持平，因此該期間是生物質能源領域的理論基礎研究和産業應用研究的同步發展初期，屬于技術發展初期;

三是2011年以來， SCI文獻量和專利量呈現迅速增長趨勢，且專利量的增長率高于SCI文獻量，因此這期間是生物質能源領域的理論基礎研究和産業應用研究的同步發展期，屬于快速發展期。

圖1 生物質能源文獻與專利年度公開量

2.國家技術實力分析

　　全球生物質能源SCI文獻量排名前10的國家是美國、中國、德國、印度、意大利、英國、加拿大、西班牙、巴西和法國；授權專利量排名前10的國家是美國、中國、日本、德國、荷蘭、加拿大、法國、英國、丹麥、瑞士。這些國家是全球生物質能源領域技術實力較強的國家，其文獻量和專利量見表1。分析表明，美國在基礎理論研究和産業應用研究方面，均明顯領先于其他國家，特别是在産業應用研究方面，是全球生物質能源領域技術實力最強的國家；中國、德國、英國、加拿大、法國、日本、荷蘭、丹麥和瑞士這9個國家也是全球生物質能源領域綜合實力較強的國家，理論基礎研究和産業應用研究都較強，屬于第2梯隊；印度、意大利、西班牙、巴西的基礎研究較強，但是産業應用研究相對較弱，屬于第3梯隊。

　　3.主要研發機構

　　全球生物質能源SCI文獻量和授權專利量排名前10位的機構見表2。數據表明，全球生物質能源領域基礎研究實力最強的機構均為科研機構和大學，主要來自美國、中國、法國、印度、德國、瑞典和丹麥，這與國家技術實力分析的結果是一緻的。生物質能源領域基礎研究實力最強的是中國科學院和美國能源部，其文獻量明顯高于其他機構；其次是美國農業部、美國加州大學、法國國家科研中心、印度理工學院和德國國家研究中心聯合會。全球生物質能源領域産業應用研究實力最強的機構均為企業，來自美國、丹麥、荷蘭、德國4個國家。生物質能源領域産業應用研究實力最強是美國先鋒良種公司（PIONEER HI-BRED），其次是美國 Xyleco 公司和丹麥Novozymes公司。總體來看，參與全球生物質能源領域基礎研究的國家既包括歐美發達國家也包括中國、印度等發展中國家；但是從全球生物質能源的實際産業化來看，歐美發達國家的企業仍然處于絕對主導地位。

表2 生物質能源文獻與專利量排名前10的機構

　　4.核心文獻與專利分析

　　在全球生物質能源SIC文獻中，排除綜述性文章，被引次數最多的是2007年發表于國際著名期刊《Fuel》（2018年SCI影響影子為5.128）的文章《半纖維素、纖維素和木質素的熱解特性》（Characteristics of hemicellulose, cellulose and lignin pyrolysis）。該研究采用差示掃描量熱法（DSC）研究了生物質3種主要組分（半纖維素、纖維素和木質素）的熱解特性。該研究表明：半纖維素和纖維素的熱解速度較快，而木質素更難分解且産生的固體殘留物重量占比非常高。從熱解過程中的能量消耗來看，纖維素不同于半纖維素和木質素，前者的熱解是吸熱的，而後者是放熱的。３種組分熱解後的主要氣體産物相似，包括CO2、CO、CH4和一些有機物。半纖維素具有較高的CO2産率，纖維素具有較高的CO産率，木質素具有較高的H2和CH4産率。通過對生物質３種主要組分的深入研究，可以更好地了解生物質熱解釋放的氣體産物。

　　在全球生物質能源授權專利中，被引證次數最多的是美國齊凱姆公司(ZEACHEM)2000年申請、2003年授權的專利“US6509180”，共被引證596次。該專利自公開以來，直到2019年一直都有被引證記錄，表明該專利技術具有持續影響力，其中2010-2012年是該專利被引證的高峰期。該專利在美國、歐洲、澳大利亞、中國、波蘭、西班牙、日本、墨西哥、新西蘭、奧地利、巴西、德國12個國家和地區進行了專利布局。該發明是一種高收率生産乙醇的方法，同時生産很有價值的聯産品。聯産品可以包括玉米油和含有發酵中生産得到的生物質的高蛋白動物飼料。與現有技術相比，該發明使用發酵或化學轉化的組合極大地增加了從碳水化合物源獲得乙醇的産出率。此外還可以生産用作動物飼料的很有價值聯産品。值得注意的是，該專利在中國的同族專利“CN00804895.9”已于2015年因未繳年費而終止專利權，因此該專利技術在中國已不受保護，可以免費使用。

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