生物能源课程PPT

生物技术与能源
10.2 未来石油的替代物——乙醇
10.2.5 纤维素发酵生产乙醇 生产乙醇原材料化学降解技术 生产乙醇原材料酶解法降解技术 葡聚糖内切酶(ED)、 纤维二糖水解酶(CHB) β-葡萄糖酶(GL) 微生物混合发酵法
巴西种植甘蔗发展乙醇燃料
10.2.5 纤维素发酵生产乙醇
生物技术与能源
10.5.1.1 产氢的微生物
常见产氢的非光合微生物 厌氧菌： 巴氏梭菌、产气微球菌、雷氏丁酸杆菌、克 氏杆菌等。 兼性厌氧菌： 大肠杆菌、嗜水气单胞菌、软化芽胞杆菌、 多粘芽胞杆菌等。
生物技术与能源
10 生物技术与能源
10.5 未来新能源 10.5.1 氢能 10.5.1.1 产氢的微生物 生物质制氢技术 以生物质为原料利用热物理化学原理与技术制 氢，如生物质气化制氢，超临界转化制氢，高温 分解制氢；基于生物质的甲烷、甲醇、乙醇转化 制氢。 利用生物途径转换制氢,如微生物发酵、直接 生物光分解等。
麻风树(小桐子、青桐木 ）
生物技术与能源
10.3 植物“石油”
10.3.2 油料植物 常见产油的植物 向日葵、棕榈、椰子、花生、玉米、白菜、 香蕉、胡萝卜、棉籽、油菜子和巴巴苏坚 果 提高植物产油量的途径 增加脂肪酸合成底物来提高油脂合成水平。 增加油脂合成途径的关键酶的基因表达。
生物技术与能源
—甲烷
10.4.2 应用举例 我国是沼气生产最大量的国家，生产量高 达7×106生物气单位，相当于22×106吨煤 的能量。 印度也是一个生产沼气的大国。按印度现 有沼气的发展计划及规模，预测到2015年 前，可建立1千万～2千万个沼气池，到时 印度的燃料源很可能以沼气为主。
酵母菌
生物技术与能源

减少温室气体排放
生物质燃烧过程中产生的二氧化碳可被植物吸收。
促进农业发展
利用农作物残渣和废弃物可增加农民收入。
生物质能源利用的挑战与限制
技术限制
生物质能源的转化和利用过程仍面 临技术挑战。
生态问题
大规模采集生物质可能导致森林破 坏和生态系统平衡失调。
资源限制
生物质能源的供应取决于可获得的 废弃物和农产品。
《生物质能源化利用》 PPT课件
生物质能源是指利用植物和动物等有机物质转化成的可再生能源。
生物质能源的定义
生物质能源是指利用植物和动物等有机物质转化成的可再生能源。它可以来 自废弃物、农作物残渣、生活垃圾和木材等。
生物质能源的来源
1 农作物残渣
2 生活垃圾
3 木材
包括庄稼植物的剩余部分， 如稻壳、玉米秸秆等。
生物质能源的未来发展趋势
技术创新
研究人员致力于改进生物质能源的转化和利用技术。
可持续生产
未来生物质能源发展应注重生态平衡和气候变化需求。
生物质能源利用的案例分享
1
瑞典Mälarenergi热电厂
这家热电厂使用木材和废弃物作为燃料，向城市供应热能和电力。
2
巴西São Paulo发酵厂
该发酵厂利用生活垃圾发酵产生生物气体，供应城市的燃气需求。
3
美国Cornell University实验室
这个实验室研究如何将农作物残渣和废弃物转化为有用的能源和化学品。
废弃食物、纸张和其他有机 材料是生物质能源的一部分。
来自森林和林业废弃物，如 锯末、树皮和木屑。
生物质能源的利用方式
烧制
将生物质进行燃烧，产生热能或 电能。
发酵
通过微生物的作用，将有机物质 转化为生物气体或生物醇。

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一、固化成型技术
❖ 固化成型技术是指以无定形的生物质（如木材屑末下脚料、植物庄稼秸秆、各 种糠渣谷壳等）为原料，经过一定的温度和机械压力作用下，利用固化成型设 备挤压制成颗粒型、棒型、块型等燃料，便于集中利用，从而改善生物质原有 性能、提高热效率，
❖ 进一步脱烟碳化后可制成清洁炭，达到高效、清洁、CO2 低排放的优点，是一 种简单可行的生物质能源生产技术，
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生物质能源现状
人类对能源的需求趋势改变 ，生物质能源具有资源丰富、可再生、低污染等 优点。
与传统燃烧方式相比，现代生物质能源的利用更多的是借助热化学、生物化 学等手段，通过一系列先进的转换技术，生产出固液气等高品位能源来代替 化石燃料，为人类生产生活提供电力、交通燃料、热能、燃气等终端能源产 品。
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沼气发酵过程中的基本条件
❖ 适宜的发酵温度 ①常温发酵10℃—30℃，在这个温度条件下，产气率可为0.15-0.3m3/m3d; ②中温发酵30℃—45℃，在这个温度条件下, 池容产气率可达1m3/m3d; ③高温发酵45℃—60℃，在这个温度条件下，池容产气率可达2-2.5m3/m3d左右
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沼气发酵原料
❖ 可作为沼气发酵原料的有机物种类繁多, 如禽畜粪便、 作物秸秆、 食品加工 废物和废水, 以及酒精废料等, 其主要化学成分为多糖、 蛋白质和脂类。
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沼气发酵过程—液化阶段
发酵细菌分泌胞外酶将发酵原料中的大分子有机物质水解，经过发酵作用将 它们转化为乙酸、 丙酸等有机酸和醇类及少量氢气、 二氧化碳。
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沼气发酵工艺

物或纤 维原料生产 的生物燃料 相反，某些 微藻类植物 自然而然的 产生和积累 天然燃料。 因此，藻类 将成为以后 生物能源一 个有潜力的 发展方向。

用玉米等食物生产乙醇来作为汽车等机
械的动力，这一做法不仅导致全球玉米等价
格随之飙升，而且还引发了一系列粮食与能
源间抉择的道德问题。

所以用木材、能源作物(如芒草、柳枝稷
生物质能源与石油能源比较
12 10
低可能价格 可能价格 高可能价格
能源价格($/GJ)
8 6 4 2 0
生物质燃气 生物质电能
石油能源
生物质乙醇 生物质柴油
工艺类型

生物乙醇的特点：不仅能够部分或全部替 代汽油，而且能够改善燃料性能、减少污染 排放，具有清洁、安全、可再生等优点。
用作燃料的乙醇主要为无水乙醇，它的乙 醇含量> 99.3 % ，需要采用特殊的脱水提纯 工艺，可与汽油按一定比例混合使用，并且 在酒精用量≤25 % 的范围内可直接利用原有 的汽油发动机。
4.BTL（Biomass-to-Liquid) 主要是将伐材或废木材高温加热使之气化， 然后利用这种气体合成的液体燃料。美国、日 本和欧盟都正在开发有关的技术。 这几种主要生物燃料中，世界各国目前推 进使用的都是生物乙醇 ，其中美国和巴西做 得最好。
位于美国科罗拉多州温莎市的前沿能源公司的生物燃料工厂
等)和纤维质的废弃物来生产乙醇就显得更有
前途，也是以后生物燃料发展的主方向。
许多国家的科学家都在研制如何使用纤维素来生 产生物燃料，这样可以减少对农产品的消耗。
使用生物乙醇的碳平衡
所谓CO2平衡，意思是使用生物燃料所产 生的CO2正好就是作为生物燃料原料的植物 在生长过程中所吸收的CO2，不会使大气中 的CO2再有增加。 虽说是生物燃料，但是，生产植物原料需 要使用农业机械，在工厂加工需要消耗电力， 在运输过程中需要使用燃料，都在燃烧石油。