木质原料制取先进生物燃料正处在大_省略_化的前夜_迎接生物能源第二波浪潮_程序
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部编语文六下表里的生物课后练习(含答案)1学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________评卷人得分一、选择题1.下列词语书写有误的一项是()A.灿烂呈现模形骑马B.城镇必须幻想诱人C.攻击海参推动铁矿D.官府滋润刀剑威武2.将下列选项中的词语依次填入文中括号里,最恰当的一组是()立春过后,大地渐渐从沉睡中(),冰雪(),草木(),各种花儿次第()。
A.苏醒熔化开放萌发B.苏醒溶化萌发开放C.苏醒融化萌发开放D.萌发融化苏醒开放3.我那时以为凡.能发出声音的,都是活的生物。
()A.总共B.大概C.所有的D.平常的4.下列各句中,没有语病的一项是()A.当灵感迸发、文思泉涌时,美妙的文辞会源源不断地流泻到笔下,这都源于写作者平时注重知识和生活的积累为基础。
B.建筑被称为凝固的历史和音乐,从一片瓦、一块砖、一扇窗、一道门、一条梁、一根柱、一个台阶中,都可以看到历史的原貌,闻到文化的氛围。
C.我们欣赏古代诗词,应该全面了解作者的生平以及他所处的时代和环境,真正走进作品,去获得独特的审美体验。
D.最近发生在校园里的一些违法案件,教育部要求地方有关部门,对侵犯少年儿童权益、损害少年儿童身心健康,要从严查处并依法打击。
5.选出下列句子中没有语病的一项()A.《我的老师》这篇课文的作者是魏巍写的。
B.山村里,满山遍野到处都是果树。
C.我们讨论了并且听了老红军的报告。
D.每个学生都应该养成上课认真听讲的好习惯。
6.下列句子不是比喻句的是()A.这简直是一幅水墨山水画。
B.他的手像老树皮一样。
C.他看上去好像生病了一样。
D.老师是培育人才的园丁。
评卷人得分二、语言表达7.按要求写句子。
1.我以日始出时去人近,而日中时远也。
(翻译句子)______________________________2.整个上午我就跟在母亲腿底下:去吗?去吧,走吧,怎么还不走啊?走吧……(照样子,以“害怕”为主题写句子)_______________________________3.这可真是奇怪呀,栗子跌进锅里,不久就得粉碎,那是他知道的。
说明文“生物能源”阅读答案阅读下面的文章,完成14~15题。
生物能源在我国农村被广泛使用。
直接燃烧秸秆做饭烧水是最普遍的使用方式,但这种方式,资源利用率低,污染严重。
随着生物能源技术的发展,利用农村丰富的秸秆资源,为农户乃至县镇居民生活提供清洁、高效的生物能源已成为可能。
在A市J庄我们参观了户用秸秆气化炉的使用。
这种气化炉比家用的液化气罐大不了多少,它通过燃气管和焦油滤清器接到灶台上。
滤清器由两个串联的圆柱体小罐(直径约10厘米、高约30厘米)组成,能解决气化过程中因焦油含量高而导致管道堵塞和二次污染的问题。
这种气化炉适用燃料广泛,秸秆、树枝、杂草都可粉碎使用。
这类燃料的热值比原煤低一些,但一般原煤燃烧有20%~30%的灰分,而这种炉子的灰分只有2%~3%。
一个四口之家,只需一吨秸秆(干物质)就能满足一年烧水做饭的能源所需。
生物质发电,也是开发利用生物能源的重要途径。
生物质直接燃烧发电和生物质气化发电的技术,目前都比较成熟。
国外重点发展的是较大规模的直燃发电系统。
在S县我们参观了国家发改委核准的一个直燃发电示范项目。
该项目去年并网发电,已稳定运行9个多月,累计发电量达1.5亿千瓦时,实现了我国生物质发电规模化发展过程中零的突破。
利用生物能源还可直接制取液态燃料。
在D县我们参观了一个通过秸秆酶解来生产燃料乙醇的示范项目。
秸秆本身包含维生素、半纤维素和木质素,如不将它们分离开是没犯法酶解的。
以前用酸解法分离,产生大量废水,环保问题很难解决,现在用汽爆工艺代替了酸解工艺。
汽爆之后,就可利用其中的纤维素进行酶解(酶解所用的纤维素酶是自行研制的)。
酶解后纤维素就变成葡萄糖,同时加入酵母,就将葡萄糖变成工业乙醇,然后提纯、脱水,就生产出燃料乙醇。
汽爆所用燃料,可全部使用秸秆废渣。
两吨渣子可顶一吨原煤,基本不含硫,很清洁。
这个示范项目的几个关键技术已通过中国科学院技术鉴定。
农村生物能源供给使用系统的构建,需要综合考虑的问题还很多,但无疑具有广阔前景。
社科文阅读(12分)第二代生物燃料——草油①现在,我们都应该清醒地认识到,对石油过分依赖,会让国家安全、经济安全及环境安全遭受威胁。
但文明不能因此停下前进的步伐,我们必须找到新的能源来保障世界运输系统的顺利运转。
以非粮原料或农业废弃物为原料转化的液态燃料——纤维素生物燃料有利于环境安全,技术可行性强,近期内最有希望替代传统化石能源。
②生物燃料可以用植物或植物制品为原材料。
目前,第一代生物燃料以可食用作物为原料,主要包括玉米、大豆(美国)、甘蔗(巴西)。
用可食用作物制造生物燃料是最简单可行的,因为把这些可食用作物转化为燃料的技术是现成的。
然而,第一代生物燃料并非长久之计,原因很简单:没有足够的耕地能够满足发达国家10%的液态燃油原料需求。
③第二代生物燃料主要以纤维素质材料为原料,如富含纤维素、生长迅速的草本植物,可转化为草油的原料有很多,从木材废料(锯木屑、木质建筑残片)到农业废弃物(玉米秸秆、小麦茎秆),再到“能源作物”[生长迅速、纤维含量高、专门种植用作草油原料的草本和木本植物]。
这些原料作物耕作成本低、量大,更关键的是,这些作物的种植生产不会干扰和危及粮食生产。
大多数能源作物能够在不能用作农田的边际土地上快速生长。
还有一些能够在被废水或者重金属污染的土壤中生长并净化土壤,如生长周期较短的灌木柳树。
④纤维素类植物生物质(指某一系统中全部或特定的生物总量)丰富,能够可持续地收获,来制造生物燃料。
美国农业部和能源部的研究显示,在不减少作为人类食物、动物饲料及出口生物质份额的前提下,美国每年能够生产13亿吨(干重)生物质。
如此大量的生物质每年至少能够产生1,000亿加仑(约3,790亿升)草油,大约相当于每年美国汽油、柴油消耗总量的一半。
放眼全球,每年纤维素类生物质生产量能够转化的生物燃料相当于340亿~1,600亿桶原油,已经超过了目前全球每年30亿桶原油的消耗量。
纤维素类生物质能够转化成任何类型的燃料,如乙醇、普通汽油、柴油,甚至航空燃油。
高二语文试题及答案高二语文试题一、选择题(18分,每小题3分)1、下列词语中加点字的注音有错误的一组是()a.牛虻 (mng) 氓 (mng ) 魍魉(wǎng) 欺罔(wǎng)b.草菅人命(jiān) 绾结(wǎn) 猪倌(guān) 管理(guǎn)c. 枢纽(shū) 抠门(kōu) 沤肥(u) 伛偻(gōu)d. 慑服(sh) 蹑手蹑脚(ni) 镊子(ni) 嗫嚅(ni)2、下列词语中加点字的读音全都相同的一组是()a.蹭蹬瞪眼澄沙凳子b. 淬火士卒仓猝憔悴c. 竿子旗杆干支宵衣旰食d.翁媪日晕氤氲面有愠色3、下列词语中加点字的读音全不相同的一组是()a.点缀辍学啜泣掇拾b. 绷脸蹦跳崩溃绷带c. 作坊油炸柞蚕昨天d. 蹉跎磋商嗟叹参差4、下列词语中加点字的注音有错的一组是()a. 漱口(sh) 色厉内荏(rěn) 浣纱(hun) 否极泰来(pǐ)b. 孵化(fū) 哨卡(kǎ) 杉篙(shā) 龋齿(yǔ)c.平仄 (z) 铺板(p) 鱼腩部队(nǎn) 虎踞龙蟠 (pn)d.压轴戏(zhu) 囹圄(yǔ) 垄沟(lǒng) 涎皮赖脸(xin)5、下列词语中加点字的注音全对的一组是()a.粗糙(cāo) 卓越(zhu) 肖像(xio) 侮辱(wǔ)b.不妨(fāng) 街坊(fāng) 脂肪 (fng) 妨碍(fǎng)c. 载体(zǎi) 载重(zi) 角逐(ju) 角力(jiǎo)d. 哈达(hǎ) 哈哈镜(hā) 混乱(hn) 混水摸鱼(hn)6、下列词语中加点字的注音有错误的一组是()a. 数落(shǔ) 数伏(shǔ) 数见不鲜(shu) 数说(shǔ)b. 熨斗(yn) 熨贴(y) 尉迟(姓氏)(y) 太尉 (wi)c.一打 (d) 苏打 (d) 一沓针(d) 拖沓 (t)d.颜色 (s) 掉色 (s) 应届(yīng) 应允(yīng)二、(12分,每小题3分)阅读下面文字,完成7~10题。
【初中说明文阅读】《“石油植物”领衔燃油新时尚》阅读答案石油植物领衔燃油新时尚①近来,作为代替石油的燃料,人们倾注的热点最多的是生物燃料。
生物燃料是以甘蔗或玉米等为原料,制造出用于汽车的燃料。
人们也把这类可以直接生产“石油植物”领衔燃油新时尚① 近年来,作为一种替代石油的燃料,“生物燃料”成为人们关注的焦点。
“生物燃料”是一种由甘蔗或玉米制成的汽车燃料。
人们也把这些可以直接生产工业燃料油或通过发酵和加工生产燃料油的工厂称为“石油工厂”。
②那么,利用石油植物生产的生物燃料与汽油相同吗?不管使用什么原料,如果能够生成乙醇,则其性质是一样的。
换言之,不管玉米还是甘蔗,还是其他石油植物,如果生成的是生物乙醇,那么,原材料的差异是不会影响性质的。
③ 生物乙醇燃烧产生的能量约占汽油的60%。
因此,汽油中混合的生物乙醇越多,单位体积释放的能量就越少。
例如,与普通汽油相比,混合了10%生物乙醇的混合汽油仅释放普通汽油96%的能量。
这个数字反映在燃油消耗率上,即普通汽油可以行驶100公里,而等量的混合汽油只能行驶96公里。
④在成本方面,生物燃料的成本比汽油要高。
因为生物乙醇必须经过播种、培育、收割、加工等阶段。
但石油是不可再生的能源,一旦用尽,便不能再生,它的枯竭是不可避免的。
而生物燃料可以通过栽培、种植,能够无止境地重新生产。
⑤ 由于温室气体二氧化碳的不断增加和全球变暖,人们越来越重视生物燃料,希望用生物燃料代替石油,从而减少温室气体二氧化碳的排放。
以生物乙醇为例,1000升生物乙醇能减少多少二氧化碳?从整个地球的角度来看,每千升生物乙醇减少的二氧化碳排放量为1094千克。
使用生物燃料不仅可以减少化石燃料的消耗,还可以减少化石燃料燃烧时排放的二氧化碳。
⑥石油植物是新一代的绿色洁净能源,在矿物质能源给当今生态环境带来严重污染的情况下,应用石油植物对保护环境十分有利。
石油植物全身是宝,它不仅能在生产过程中消耗二氧化碳、降低温室效应。
生物能源和循环经济未来可持续发展的方向之一是生物能源和循环经济。
生物能源是指利用生物质来生产能源的方式,而循环经济则是指以“废为宝”、“循环利用”为理念来达到可持续发展的目的。
这两种发展方向可以相互融合,互为促进。
本文就生物能源和循环经济的关系、发展前景及其应用进行探讨。
生物能源生物能源是一种绿色、可再生、低碳的能源形式,通过将生物质转化为能源来实现。
生物质是指从生物体中获得的有机物,包括木材、秸秆、麦草、畜禽粪便等。
利用生物质来生产能源有许多优点:首先,生物能源是可再生的。
相比于化石能源,生物质是一种非常丰富的资源,得益于种植、养殖业的发展,我们可以获得数以万计的生物质资源。
此外,利用生物质生产能源不会对全球能源储量造成影响。
其次,生物能源是一种绿色的能源形式。
生物质在进行生产过程中,会释放一定的二氧化碳,但在生长过程中吸收的二氧化碳数量相对于释放的二氧化碳数量更多。
因此,通过利用生物质来生产能源,在一定程度上可以达到减少碳排放的效果。
最后,生物能源生产对生态环境的破坏较小。
相比于开采石油、煤炭等化石能源的过程,生物能源的生产过程更加人性化,且生产过程的废弃物可以进一步用于循环经济。
循环经济循环经济是在可持续发展理念下逐步形成的一种生产和消费方式,主要是促进企业倡导可持续发展,用尽可能少的资源制造更多的产品和服务,通过改善产品的生命周期来达到减少环境污染、减少能源消耗的目的。
循环经济最重要的概念是“废为宝”,即将一个产品的生命周期延长,并将早期垃圾的资源转化为可用资源。
循环经济通过将废弃物转化为资源的过程,实现了减少环境污染的目的,同时在社会经济方面也能创造更多的就业机会。
循环经济的最重要特点是回收循环、再生利用。
通过回收和处理废弃物,可以真正实现循环经济的目标。
例如,将废弃的电器和电子设备重新加工成可用的材料可以节省成本,同时减少废弃物量。
生物能源与循环经济的融合生物能源与循环经济有许多地方相互联系,因此它们之间的融合也是自然而然的。
制造生物燃料的新方法阅读答案生物燃料目前成为一种十分热门的可再生绿色能源,世界各国都在大力发展生物燃料,不少科学家开始研究生产生物燃料的一些新方法。
昆虫学家斯科特•盖博说,活着的树木之所以枝杆坚硬,是因为有一种叫木质素的物质。
木质素形似塑料,包裹在树木纤维素的外面。
许多昆虫可以分解纤维素,却无法分解木质素。
而亚洲天牛就可以分解木质素。
亚洲天牛分解木质素后,留下能发酵生成乙醇的纤维素。
美国能源部现在更倾向以纤维素作为生物燃料的原料,那些不适宜种植粮食的荒山、荒坡和荒滩,都可以种植一些适合恶劣环境生长的树木和草本植物,这不但可以用来生产生物燃料,还可以增加植被覆盖率,减少水土流失。
用微生物制造生物燃料是很古老的创意,几千年前的中国人就会用酵母菌造酒。
美国麻省理工学院的一个学生研究小组,发明了一种用微生物发酵废弃植物纤维产生电能的生物燃料电池,它可专门用来为手机充电。
这个科研小组研制的电池名为“生物伏特”,它利用一种特殊细菌在分解植物纤维时将电子释放出来从而产生电能。
美国亚利桑那州立大学最近还宣布,他们已与英国石油公司和亚利桑那科学基金会结成合作伙伴关系,共同开发可再生生物柴油。
据悉,这一研究工作的重点将放在如何利用一种特殊优化的光合细菌来生产生物柴油上。
利用可再生光合细菌生产柴油可以省去成本高昂、复杂繁琐的加工进程。
另外,由于这种细菌的培养只需要太阳能和环境控制生产设备,所以在干旱贫瘠的土地上也能大规模地养殖。
这种细菌生物柴油生产占地很小,可以建在发电站附近,利用发电站废弃的植物纤维作为原料。
美国威斯康星大学麦迪逊分校的科学家表示,水果中的单糖可以转化成一种被称为二甲基呋喃的燃料。
二甲基呋喃有一系列优点:和同样体积的乙醇相比:二甲基呋喃燃烧后产生的能量要高40%,和目前使用的汽油相当;二甲基呋喃不溶于水,因此不用担心吸潮问题;二甲基呋喃的沸点要比乙醇高近20摄氏度,在常温下是更稳定的液体,在汽车引擎中则被加热挥发成气体。
我国适宜发展的生物质能源有五大战略产品中国科学院院士、中国工程院院士和第三世界科学院院士石元春:以中国丰富的生物质资源估算,可以在15年内建设一个年产1亿吨的绿色油田。
根据我国的实际情况和借鉴国外经验,我国适宜发展的生物质能源有五大战略产品,按重要性排序依次是燃料乙醇、成型燃料、工业沼气、生物塑料和生物柴油。
我国生产燃料乙醇的资源十分丰富,是发展生物质能源的首选产品。
我国在发展生物质能源这个新兴产业与美欧国家的起步时间差别不大,但在基础工作、国家和企业的推进力度,以及提出的发展指标和速度上差距很大。
因此,国家应尽快从政策上引导和支持发展生物质能源。
北京林业大学校长、中国工程院院士尹伟伦:我国已进入依靠生物质发展的时代,这符合世界的潮流。
对解决资源短缺,实现能源替代将发挥重要作用。
非粮的提法正确,但还要用粮,不与粮食争地,要在耕地外去找。
土地开发利用要与生态建设相结合,防止水土流失,产生新的问题,必须走与生态环境和谐发展的道路。
纤维素乙醇作为未来的发展方向,强调不够。
目标要像“十五”期间以陈化粮为原料那样启动纤维素乙醇,加大投入力度,为生物质能源长远发展打下基础。
清华大学核研院新能源技术研究所副所长李十中教授:近阶段,全世界实现石油替代主要通过两个途径来实现,一是煤制油,二是发展生物质能源。
而由于煤制油不过是一次性能源之间的转化,无法从根本上保证能源的可持续供应。
世界上许多国家都将发展生物质能源作为国家能源战略的重点。
国家财税政策对生物质能源产业的扶持,其最大意义在于,将会强力助推石油替代战略,减轻石化资源消耗与生态环境压力。
中国社会科学院数量经济与技术经济研究所副研究员闫林:虽然,世界上可再生能源种类繁多,可以替代石油作动力燃料的却少之又少。
生物燃料是目前惟一进入市场,可替代石油燃料的大宗可再生能源。
因此,作为汽油添加剂的生物酒精和生物柴油是替代石油的首选。
我们需要冷静地分析需要哪些自然条件与制度条件,以及在我国搞技术开发和推广的可行性。
2022届湖北省黄冈市蕲春县实验高级中学高三一模语文试题一、非连续性文本阅读阅读下面的文字,完成下面小题。
材料一生物质炭是作物秸秆、果木修剪枝条、农产品下脚料、动物粪便等各种来源的废弃生物质在厌氧环境下发生热解反应生成的黑色固体。
早在2006年,科学家提出将生物质炭施于土壤,以提高土壤肥力。
这一思想源于亚马孙河流域黑色肥沃土壤的发现。
南美洲的亚马孙河流域是世界上最大的热带雨林区,因高温多雨,该地区土壤有机质分解快,导致土壤快速退化而贫瘠。
但就是在这样一个土地广泛贫瘠的地区,零星分布着非常肥沃的土壤。
科学家研究发现,这种土壤的特征是存在大量的黑色炭颗粒。
它是2 500多年以前当地原住民将植被开垦后的林木废弃物土法炭化后混入土壤中的。
21世纪以来,全球掀起了对这种人为黑色肥沃土壤的研究热潮,也拉开了农业生物质炭研究的序幕。
土壤健康是农业可持续发展的基石。
健康的土壤拥有持续生产力,能够维持空气和水环境质量,并促进植物、动物和人类健康。
中华五千年农耕文明孕育出了诸如秸秆养畜——畜粪肥田——土地生产的闭合循环农业管理模式,在这种模式下土壤地力得以持续。
随着化肥工业兴起和我国城镇化快速推进,这一闭合循环模式被打破:化肥逐渐取代有机肥,规模化养殖取代分散式养殖,导致秸秆不再养畜和薪用,畜禽粪污产生集中、农牧脱节、种养分离,秸秆和粪污回田之路被阻断。
秸秆和畜禽粪便变成了污染物,严重影响了农村生态环境和农业可持续发展。
由于有机质得不到有效补充,土壤面临板结、结构变差、盐碱化等退化问题。
设施农业中,大水大肥和高强度的土地利用模式,进一步加剧了连作障碍、土壤微生物菌群失衡等问题,土壤健康状况令人担忧。
尽管各级政府一直引导和推动秸秆与畜禽粪污的回田利用,但收效甚微,农业废弃物利用难和土壤退化的问题并没有从根本上解决。
因此我们提出了基于作物秸秆热裂解的生物质炭科技与工程构想,以此作为我国农业实现绿色和可持续发展的新途径。
藻类为生物燃料辟蹊径阅读答案科技的进步帮助人类解决了许多难题,但也“制造”出许多原本不是问题的问题。
比如,粮食应该给人吃还是给车“吃”。
这个不是问题的问题,近些日子却成了人们争议的焦点。
据英国《卫报》本月初报道,世界银行的一份报告指出,自2002年至今年2月,全球一揽子粮食价格上涨了140%,而促成这一涨势的因素中,能源和化肥价格上涨因素只占15%,另外75%的推动因素,则要“归功于”美国与欧盟大力开发生物燃料。
油价高涨和随之而来的燃料危机,迫使人类不得不减少对石油等不可再生能源的依赖,生物燃料在一些国家便有了市场。
不过,近期国际粮价的陡然上涨,生物燃料对粮食资源的占用又招致了很多批评的声音。
一些人指责说,一方面是数亿人口陷入缺粮危机,甚至有很多人食不果腹;另一方面,有的国家却拿着穷人的口粮如玉米等农产品生产生物燃料,让富人开着跑车兜风。
这样的现实让人难以接受!在世界粮价暴涨这一事实中,不管生物燃料的推力实际上有多大,它目前面临的处境都很尴尬,似乎有点进退两难。
而英国《金融时报》近日发表的《藻类的祸害与恩惠》的文章,倒是有可能给困境中的生物燃料解套。
这篇文章说,由于人类活动等原因造成的水体富营养化,每到夏季,藻类在河流、湖泊和近海“为害”的消息频繁见诸各国媒体。
然而,藻类在适宜条件下疯狂繁殖的特性,却可使其成为制取生物燃料“极富吸引力的原料”。
英国藻类学会会长、敦提大学教授杰弗里•科德乐观地认为:“世界上很多地方的海藻,都为可持续的生物燃料生产提供了潜在的可能性。
”利用藻类生产生物燃料,其益处远不止于“除害”。
用大豆、玉米等农作物制取生物燃料,不仅会刺激这些农作物自身的价格,而且生产工艺也比较复杂。
与农作物或纤维原料不同,某些藻类植物天生就具有产生和积累天然燃料的特性。
此外,藻类不仅能作为原料制取生物柴油,用于内燃机的加热或发电,而且还可以进一步合成化学品或制造药品。
栽培藻类非常容易,这种单细胞有机体只需要阳光、水和二氧化碳就能生长。
木质原料制取先进生物燃料正处在大规模产业化的前夜——迎接生物能源第二波浪潮程序1,石元春2(1.中国农业大学生物质工程中心,北京100193;2.中国农业大学,北京100193)[摘要]近年来在欧美国家和地区出现了一批基于热化学平台、糖平台和羧酸盐平台的新型液、气生物燃料企业。
其原料和技术路线与先前第一代生物燃油乃至第二代纤维素乙醇所采用的水解-发酵或酯交换工艺完全不同。
突出的特点是使用木质纤维类原料,因而能将原来不能充分利用的木质素及半纤维素所含的能量(约占总能的四成)也转化入最终的生物合成油/气之中。
从而为大规模利用林木类废弃/剩余物、能源林/灌木和木变油/气提供了前所未有的机遇。
当前这些技术绝大部分已通过中试和示范规模的验证,经济可行性较强,正处于大规模产业化的前夜。
用它们制取的多种先进生物燃料还有两个非常大的优点,即均属于所谓的“直接使用”类燃料,能以任何比例与常规汽、柴油掺混,或完全单独用于现有的发动机(不用改装发动机),亦无需像乙醇那样须有专用的储运设施;且均有70%~90%的CO2减排效果。
我国在此领域也出现了好的苗头,在迎接全球生物能源第二波浪潮的激烈竞争中须也能够占有一席之地。
[关键词]热化学平台;糖平台;羧酸盐平台;木质纤维类生物质;直接用的生物燃料;产业化[中图分类号]TK6[文献标识码]A[文章编号]1009-1742(2015)01-0011-081前言近年来,由于主、客观的原因,我国刚开始成长的林业生物质能产业陷入了困境。
林业剩余物成型颗粒的热/电利用、以木本油料为原料的第一代生物柴油和木质纤维类生物乙醇这三类品种不是市场或原料受限,就是经济效益一直不过关。
与此相反的是,在若干欧美国家和地区,多种新型的木质纤维类先进生物燃料的开发和新兴产业却欣欣向荣,值得引起高度关注。
Biomass-to-liquid(BTL,生物质变油)是从coal-to-liquid(CTL,煤变油)演变而来的专业词,近年来在欧美能源界被广泛应用。
它泛指将一切形式的生物质从淀粉类、植物油脂类、纤维类到木质类原料转化为各种生物能源的过程。
本文所讨论的是专指用木质纤维类原料通过非水解-发酵过程转化为新型先进生物燃料的途径。
为了通俗易懂,特将通过这种方式制取生物燃料称为“木变油/气”。
世纪之交之际,欧美诸国都相继制定关于扩大应用生物能源的法律。
《美国国家能源安全法》规定,到2022年须使用3.6×1010加仑(1加仑(美)= 3.785412L,折1×108t)生物燃油,其中须有1.6×1010加仑的第二代纤维素乙醇。
但由于对第二代生物燃油特别是纤维素乙醇的研发近年来遭受重挫,很多国家的学者开始寻求新的途径。
针对玉米乙醇在原料、净能产出及CO2减排量上的缺陷和严重局[收稿日期]2014-02-20[作者简介]程序,1944年出生,男,江苏无锡市人,教授,主要研究方向为农业生态学和生物质能;E-mail:chengxu@限性,以及曾被寄予厚望的木质纤维类(主要是秸秆和草)乙醇近十年来的研发进展速度远低于预期,美国国家环境保护局(EPA)在2009年提出了“先进生物燃料”的概念。
它是指除玉米乙醇和植物油基生物柴油这些所谓的“第一代生物能源”以外的一类新型生物燃料。
其生命周期温室气体排放量要比化石燃料低至少50%;但技术成熟度尚未完全达到商业化生产、应用的程度。
它包括呋喃类油、生物合成天然气、生物丁醇、二甲醚类油和基于费托(FT)合成的BTL柴/汽油,木质纤维类乙醇也被归入先进生物燃料之列[1]。
必须强调的是,即便纤维素乙醇产业化的瓶颈最终能突破,今后其推广应用仍存在很大的不确定性。
首先,要使用纤维素乙醇必须有专门生产的配套发动机,否则只能以小比例(小于15%)掺混到常规汽油中,因而用量有限,这是由乙醇的化学组分及发动机燃烧特性决定的。
其次,乙醇需要专门的储运基础设施,造价昂贵(迄今为止,全球化石燃油的输送、分配设施的建设已投资了几千万亿美元)。
与此同时,已有的商业化生物燃料技术包括纤维素乙醇,均难以解决能量占原料总能量50%左右的木质素和半纤维素的利用问题。
在上述背景下,能克服上述两大缺陷,特别是能充分利用木质纤维类原料的“直接应用燃料”(指能以任何比例直接用于常规发动机)和热化学等转化法走上了历史舞台,并迅速在用木质纤维类原料裂解提质/合成法制取生物燃油和生物合成天然气等先进生物燃料方面取得重大进展。
可将其通俗地译作“木变油/气”。
2生物质气化-合成转化的各种热化学途径生物能源通过热化学途径转化是制备新型先进生物燃料最主要的方式之一。
生物质的热裂解/气化是指在中、低温(300~700℃)热(裂)解时,会有气、液(部分混合气体冷却形成)、固三类物质产生,其比例随温度和反应时间而异。
为了提高制液体生物燃料的收率和保证流程顺利运行,要尽可能减少焦油和生物炭的生成。
而在1000℃以上发生的则是完全气化,除了少量的灰,产生的全是多种气体的混合物,即所谓的合成气。
合成气经净化和调制后只剩H2和CO,可以进而合成一系列品种的生物能源(及中间产物)。
最主要的合成技术是20世纪二三十年代问世的FT催化合成法。
BTL技术克服了CTL技术耗水量巨大、CO2排放量较多的致命弊端。
需要开发的关键性技术包括能够适应多种生物质原料和快速、大量入料的高效气化炉,粗合成气的净化和调制,高效、持久性催化剂以及合成粗油的精炼,涉及合成和气体重整、裂化和加氢等一系列精炼过程。
最终产品可为生物合成柴/汽/煤油、石蜡和液化石油气(LPG),以及副产物热和电。
生物质能的约50%能够转化为燃油能,比化石燃油温室气体减排90%。
2.1欧洲先进生物能源产业的研发近年来,国际上主要是发达国家出现了一批基于热化学平台、糖平台乃至羧酸盐平台的新型液、气生物燃料。
它们的共同点是原料均为木质纤维类生物质,而且均因取得技术上的重大突破和历经多年的中试乃至半工业化试验而获得连续运转的成绩,正在摆脱经济效益方面的制约,已接近实现最终的商业化。
在热化学转化木质纤维类原料制取先进生物燃料方面,以林木资源非常丰富的芬兰、瑞典、挪威和德国为首的北欧国家一马当先。
2.1.1热化学生物能源合成的一种常见途径——精炼裂解粗油生物质热裂解时产生的液态部分(由混合气体冷却形成)称为生物油或裂解粗油,热值为20~ 22MJ/kg,脱硫后可作为低档的燃料油(类似于石油炼制的后段产物重油)用于锅炉和发电,是一种初级利用形式。
其高级利用形式则是经过精制和提质,成为化石燃料的替代物——车用燃油。
英荷皇家壳牌集团(Shell)早在1997年就成功研发了基于加氢脱氧(HDO)过程的生物油技术,1999年通过了产能20kg/h生物燃油的中试验证。
芬兰的Green Fuel Nordic Oy于2011年投资1.5亿欧元在芬兰建设3家精炼生物粗油的工厂。
年消耗1×106m3林木剩余物,年产能合计2.7×105t生物粗油。
其生物质热裂解采用Envergent Technologies LLC 提供的RTP TM技术,能最大限度地将生物质转化成生物油(≥75%)而很少形成生物炭和生物可燃气,且不依赖高温和高压(因而节能)。
首家在Soinlahti (Iisalmi)的精炼生物粗油的工厂已于2013年动工[2]。
然而精炼生物裂解粗油的技术路线有着若干严重的缺陷:总酸值(TAN)过高(100~250);热值偏低;含氧量过高(40%),要降至车用燃油理想的1%以下难度很大;化学成分和性质不稳定,易分层变质;含水率高达20%;与石油类燃油相融性差;由此导致其需要专用(用特殊材料制备)的储运和精炼设备,同时在精炼时需要加入相当于生物粗油量3%~5%的氢;另外,裂解需提供高温高压条件,因而成本高昂[3]。
2.1.2木质气化-合成生物柴油德国科林工业技术有限责任公司(Choren)自20世纪末即开发出核心技术——Carbo-Ⅴ气化技术,能将各种植物和动物废料转化为合成气;其独特的双反应器式气化炉彻底解决了焦油/结焦堵塞和炭沉积的难题,在全球处于领先地位,早在2003年在世界上第一次生产出用木屑合成的液体柴油;在与Shell合作后,建成年产1.5×104t生物质制油的半工业化装置;2009年试车成功,2011年完成各项生产性测试[4]。
2012年9月,Choren将Carbo-Ⅴ气化技术转让给德国林德集团(Linde)。
后者与芬兰Forest BtL Oy合作,正在芬兰的Kemi建设一座年消耗能源灌木/林业废弃物1.2×106t、年产1.3×105t的生物合成柴油/石脑油工厂(气化炉功率480MW),计划于2016年底投产。
该项目得到欧盟(EU)低碳技术投资计划(NER300)的财政支持,总投资5.3亿欧元,年消耗木片1.5×106t。
据称届时将是全球同类项目中产能最大的项目。
2.1.3两步法生产木质气化-合成生物汽油为克服能量密度很低的生物质原料大量、远距离运输花费高额成本的致命缺陷,德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)研制出Bioliq®工艺,采用了分散的原料收集并先将原料初加工成能量密度大幅提高的能源中间载体粗生物油,再集中精炼制的技术路线,有效地解决了高运输成本问题。
由KIT和催化剂研究所合作、德国鲁奇(Lurgi)公司参与的BTL合成汽油中试厂于2011年投产。
原料为林木剩余物、秸秆和油棕树叶。
日产生物合成汽油2t[5]。
2.1.4用造纸黑液气化-合成法生产车用二甲醚燃料造纸仅利用纤维素(约占原料总量的40%),因而造纸黑液含占原料总量25%的木质素与占原料总量20%的半纤维素。
气化-合成生物二甲醚(bioDME)技术能将生物质含总能量的70%转化到二甲醚中。
瑞典Chemrec公司研发出造纸黑液气化的专利技术。
其在瑞典北部Pitea的Smurfit Kappa牛皮纸板厂(年产7×105t,以林木为原料)内建立的bioDME 中试厂于2010年投产,年产1800t bioDME和甲醇。
造纸黑液气化-合成的bioDME在液化后作为车用燃料[6]。
由于中试厂自2010年以来的成功运行,2011年1月欧盟批准了瑞典能源署对在Domsjo Fabriker炼油厂内兴建的bioDME工业化生产试验厂给予的5亿瑞典克朗的补贴(总投资30亿瑞典克朗)。
建成后将年产1×105t bioDME。
2.1.5木质原料生产气化-合成汽油奥地利的ANDRITZ Carbona公司(拥有气化炉和生物合成气净化和调制专利技术)与芬兰UPM Kymmene公司和瑞典的E.ON能源公司合作,在其气化专利技术基础上,用木质原料生产生物合成汽油,使用美国燃气技术研究院(GTI)转让的U-GAS 气化技术在芝加哥建成了5MW产能(3000t/a生物合成燃油)的中试厂[7]。