能源和环境的和谐发展是社会进步的必然趋势，构建清洁低碳且安全高效的能源及化工体系是新时代削弱负环境效应和能源发展的重要措施。为实现我国提出的碳中和”承诺，须通过节能减排、植树造林及使用可再生能源等措施，减少或抵消碳排放。生物质不仅是一种重要的可再生资源，也是一种碳中性的载体。因此，创新、高效、绿色、经济地开发生物质资源，对实现“碳中和”具有非常重要且不可替代的推动作用。

目前，生物质的利用主要借鉴石油及煤等成熟产业技术，采用热解、气化、发酵等技术进行能源化高效利用，多以碳原子高利用率为重要考量指标。然而，生物质与煤、石油等化石资源最大的区别在于其极高的含氧量，初始氧含量超过45%。为了实现类化石基燃料的高效制备，往往需要通过加氢脱氧技术降低其氧含量，此过程需要碳损失或氢投入，从而导致目标产物的产率过低和投入成本增加，使得生物质基燃料的竞争力不强。从化学势能角度，传统煤和石油基产品的化学裂解技术是将有序化大分子裂解为小分子的熵增化学热力学过程，从而损失了部分化学势。

长期以来，生物质资源的高含氧量被认为是生物质能源化利用的缺点。克服这样的缺点，关键在于如何利用氧原子。重新审视“氧原子”的地位，把“脱氧”换为“用氧”，充分地利用氧原子实现高值产品定向合成，可以大大提高生物质利用过程的原子经济性和系统技术经济性。

从元素和化学结构的角度来看，生物质中的氧主要分为可用氧和不可用氧，其中可用氧对于制备高值化学品至关重要。此外，一些高值含氧化学品的定向制备过程也可投入外部氧，如气氛氧（氧气、空气等）和化学结构氧（活性含氧官能团）。生物质中氧赋存形态呈现出的多样化，导致了生物质基高值含氧产品的多样化。这就决定了产品需要以化学品、燃料及材料的多联产形式呈现。而这样的产品组合形式，对于提高技术路线经济性及抵御市场变化风险都大有裨益。此外，考虑到生物质原始化学结构的复杂性，需要生物质大分子的定向转化或借助平台化合物进行分子结构重构，可实现局部热力学熵增最小化或熵减的化学势高效利用过程。

在“碳中和”大背景下，提出高效利用生物质可用氧的策略，耦合具有化学热力学优势的工艺路径，可实现较高的原子经济性和系统技术经济性，是生物质创新且高效利用的新视角、新思路。生物质转化为能源产品可以实现零排放，而生物质转化为化学品和材料则为负排放。因此，“十四五”期间，充分有效利用生物质中的氧实现燃料、化学品及材料联产，一定可以在实施“碳中和”战略目标中发挥出重要且不可替代的作用。

（作者系中国科学院广州能源研究所所长）