综述：从再生性区域可持续性的角度探讨路边生物质的价值化：一项范围综述

《Biomass and Bioenergy》：Roadside biomass valorization through a regenerative territorial sustainability lens: A scoping review

生物质残余物资源化是绿色转型关键路径，其中欧洲6.5万公里路网年产生500万-1300万吨路边植被，目前多通过厌氧消化等技术实现能源转化，但存在技术导向、社会政治维度缺失等问题。需构建再生型区域可持续性框架，整合多层级治理、适应性政策与在地化规划，推动生物质从维护废弃物向再生型区域资源转型，实现生态修复、制度学习与在地循环价值创造。

　　

洛雷娜·埃斯皮诺萨·佩雷斯（Lorena Espinoza Pérez）| 布鲁内尔·马尔什（Brunelle Marche）| 安德烈亚·埃斯皮诺萨-佩雷斯（Andrea Espinoza-Pérez）| 莫里西奥·卡马戈（Mauricio Camargo）| 奥斯卡·C·巴斯克斯（óscar C. Vásquez）

洛林大学（Université de Lorraine），ERPI，南希（Nancy），F-54000，法国

摘要

生物质残渣的利用日益被视为推动绿色转型和减少对化石能源和材料依赖的战略途径。在这一背景下，未被充分重视的生物资源在发展循环经济和地方性价值链中发挥着关键作用。路边植被是通过常规道路维护产生的，是一种反复出现且在当地可获得的生物质流，尽管其在可再生能源生产、养分循环和区域生物经济战略中具有潜在价值，但仍未得到充分利用。在欧洲，道路网络长度超过650万公里，每次修剪可产生约500万至1300万吨生物质，其中大部分仍被视为废物。

本文对这一新兴领域进行了综述，分析了43篇经过同行评审的研究，通过原创的“再生性区域可持续性框架”（Regenerative Territorial Sustainability Framework，简称R-TSF）探讨了技术路径、方法论方向和可持续性维度。研究结果表明，目前的研究主要集中在厌氧消化、热液转化和热化学转化等过程上，并进行了严格的环境评估，但在社会、政治和治理维度上的整合尚显不足。

综合来看，当前的方法仍以技术为中心，更注重转化效率而非多利益相关者的协调和区域整合。要迈向再生性生物经济战略，需要将路边生物质的利用与跨市镇治理、适应性监管框架以及连接能源、交通、废物和生物多样性目标的地方性规划相结合。

总体而言，该综述表明，路边生物质可以从维护废弃物转变为一种能够支持生态恢复、促进机构学习并创造地方性循环价值的再生性区域资源。

引言

过去二十年里，全球范围内开展了许多脱碳努力[1]。然而，尽管可再生能源技术取得了进展，但其供应仍无法满足不断增长的能源需求[2]。到2050年，食品、能源和水资源的需求预计将增加50%以上，而二氧化碳排放量必须减少80%才能确保环境、社会和政治的稳定[3]。

在这种背景下，生物质废物的可持续利用作为化石基材料和能源的可再生替代品变得至关重要[4]。通过将废弃物转化为燃料、生物化学品和工业原料等产品，其利用符合循环经济原则[5]。虽然生物质燃料在氧化和热力学性能上不如石油基燃料稳定，但它们仍然是可再生且环保的替代品[6]。因此，生物质废物的利用不仅为工业系统的脱碳提供了机会，也为将基于生物的循环经济策略嵌入地方性发展提供了途径，从而有助于生态恢复和社会再生[7,8]。这一转变体现了生物经济概念的扩展——从注重效率的可持续性转向再生性区域整合，其中物质循环、生态系统过程和治理动态相互促进。

生物质废物的利用包括将其转化为能源、燃料、化学品和材料的生化及热化学途径[9,10]。其中，能源回收仍是主要方向[11]。不过，最近的研究显示出向综合和混合利用系统发展的趋势，通过结合生化与热化学方法提高产量并多样化产品[12,13]。这种级联方法通过优先考虑高价值应用来最大化资源效率[14]。这些混合和多产出系统逐渐被视为循环生物经济的关键组成部分，它们将材料效率与区域循环性相结合，以支持低碳和地方性的工业生态系统。

尽管取得了这些进展，但仍存在诸多障碍限制了大规模应用，特别是在扩大规模、政策协调和市场整合方面。生物质的异质性、成分变化、水分含量和能量密度等因素继续影响工艺效率和经济可行性[15]。更根本的是，技术、制度和区域领域之间的割裂阻碍了连贯的区域价值链的形成。因此，创新必须超越工艺效率，涵盖利益相关者参与、治理协调和区域协同，使基于生物的价值链能够融入可持续的区域系统[16, [17], [18]]。这些新兴观点强调了将循环经济目标与区域发展战略相结合的必要性，以促进再生性和有韧性的区域生态系统。

这种演变反映了概念上的转变：可持续性讨论正从减少影响转向系统性更新。除了技术优化外，再生性发展旨在通过循环性和支持生命的过程来振兴生态和社会系统[19]。它将可持续性重新定义为促进人类系统与自然系统的共同进化，强调活力、适应性和互惠性[8]。

在这种背景下，生物质废物的利用不仅可以作为资源回收的手段，还可以作为区域再生的催化剂，通过能源和物质流动促进生态系统、社会结构和制度实践的更新。然而，将这些原则实际应用于生物质废物价值链的过程中仍面临挑战，表现为价值链不成熟、治理碎片化以及能源生产、农村发展、粮食安全和生态系统恢复之间的整合不足[17,18]。此外，对生物质废物需求的增长凸显了寻找能够支持生物经济扩展的新来源和未充分利用的资源的必要性。

在未被充分利用的生物质资源中，路边植被提供了将本地获取的非食用木质纤维素生物质转化为清洁、经济且高价值燃料、化学品和能源的潜力。仅在欧洲，道路网络长度就达650万公里[20]，根据欧盟27国和瑞士的最新评估，这些植被产生的生物质量约为95拍焦耳（约230万吨油当量）[21]。路边植被主要出于可见性和安全考虑进行维护，同时也为生态系统和社会带来好处，如支持生物多样性、提升景观质量并创造地方价值[22, [23], [24]]。

根据多项欧洲国家的法规，修剪和刈草等维护作业是必须进行的，由此产生了大量的草本和木质废弃物[25]。这些废弃物通常被丢弃自然分解，但它们是一种可获得的生物质流，虽然不受市场需求影响，却有可能抵消维护成本并提供可再生能源和材料[24,26,27]。

然而，生物质利用面临技术和监管限制。路边生物质的组成因地点和季节而异，通常含有高水分、灰分，并可能受到金属或塑料的污染[28]。为确保稳定的转化效率，往往需要干燥、筛分、去除杂质或共消化等预处理步骤[29]。

当前研究探索了多种利用途径——生化、热化学、热液转化和材料转化[26,30]。在欧洲，厌氧消化是最成熟的技术[24]，而热解和气化虽然能量产出较高，但需要严格的污染物控制[31]。热液处理作为一种高效方法，适用于潮湿的路边生物质，具有较低的处理成本和环境影响[29]。材料利用（如提取纤维或色素）也符合循环经济原则[18,32]。

从治理角度来看，可持续的路边生物质利用处于环境管理、能源转型和公共基础设施政策的交汇点。其有效利用依赖于市镇、区域机构和承包商之间的多层次协调[18,30]。

将路边废弃物从“维护残留物”重新定义为“区域生物资源”为可持续和再生性发展开辟了新途径。作为嵌入公共基础设施系统中的分布式但可预测的生物质流，路边生物质可以作为循环经济倡议的本地原料，同时带来栖息地连续性、传粉者支持和土壤养分恢复等生态效益[22, [23], [24]]。因此，其利用可以同时促进脱碳、生态恢复和地方创新——这些都是再生性区域系统的核心支柱。“区域”一词的使用强调了资源可用性、生态功能、治理安排和社会经济动态是由特定地点的特征共同塑造的。换句话说，路边废弃物不仅在当地可获得，其生产、管理和潜在用途也嵌入了基础设施、机构和社区实践的区域系统中。实现这一潜力需要全面理解支撑这一领域的技术、治理机制和可持续性维度。

丁（Ding）等人和马尔什（Marche）等人的研究发现，尽管研究兴趣日益增加，科学文献仍然碎片化，主要集中在厌氧消化的环境和技术研究上，对社会、政治和区域整合的关注不足。因此，需要一个系统性框架来整合这些维度，并将路边废弃物纳入再生性区域生物经济战略中。

概念框架——从区域可持续性到再生性发展

传统上，可持续性是通过“三重底线”（经济、社会和环境维度）来概念化的[33, [34], [35]]。虽然这一框架为评估发展过程提供了基础，但在应对当前社会环境转型的系统性、复杂性和多尺度特性时存在明显局限。

数据收集和文献选择

文献检索于2026年3月左右进行，使用了Scopus和Web of Science（WoS）数据库。

检索策略采用迭代式综述方法，分为两个阶段。首先进行了初步探索性搜索（R1），使用广泛的搜索词条来识别相关研究和文献中反复出现的术语。基于这一初步结果，进一步制定了扩展的搜索方案（R2）。

出版物趋势分析

43篇综述论文的时间分布显示，过去十年中关于路边生物质利用的研究逐渐增加（见图3）。2012年至2018年间，每年发表的文章数量相对较少（1至2篇），2020年达到高峰（7篇），此后几年研究活动保持稳定。

从技术中心型系统到区域生态系统

综述表明，路边和交通基础设施作为第二代生物质来源具有巨大潜力。然而，根据现有文献，当前关于路边生物质利用的科学和技术研究仍以技术为中心，主要集中在转化效率、过程优化和环境性能的分析上。

结论

本文通过“再生性区域可持续性框架”（R-TSF）总结了当前关于路边生物质利用的研究，指出该领域在技术上较为先进，但在概念上仍存在碎片化。大多数研究关注环境性能和过程效率，而社会、政治和治理维度则被忽视。

CRediT作者贡献声明

洛雷娜·埃斯皮诺萨·佩雷斯（Lorena Espinoza Pérez）：概念构建、形式分析、研究设计、方法论开发、可视化设计、初稿撰写及审稿编辑。布鲁内尔·马尔什（Brunelle Marche）：概念构建、项目监督、撰写及审稿编辑。安德烈亚·埃斯皮诺扎-佩雷斯（Andrea Espinoza-Pérez）：概念构建、项目监督、撰写及审稿编辑。莫里西奥·卡马戈（Mauricio Camargo）：概念构建、项目监督、撰写及审稿编辑。奥斯卡·C·巴斯克斯（óscar C. Vásquez）：概念构建、项目监督、撰写及审稿编辑。