生物质能源的开发利用
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生物质能源开发利用技术浅析目录一、内容综述 (2)1.1 生物质能源的重要性 (3)1.2 生物质能源开发利用的现状与挑战 (4)二、生物质能源概述 (6)2.1 生物燃料的定义与分类 (6)2.2 生物质能源的来源与特点 (8)2.3 生物质能源的利用途径 (9)三、生物质能源开发利用技术 (10)3.1 生物质燃烧技术 (11)3.2 生物质气化技术 (13)3.3 生物柴油制备技术 (14)3.4 生物乙醇制备技术 (15)3.5 油脂类生物质转化技术 (16)四、生物质能源产业现状与发展趋势 (17)4.1 全球生物质能源产业发展概况 (18)4.2 中国生物质能源产业发展现状 (20)4.3 生物质能源产业的发展趋势与前景 (21)五、生物质能源开发利用的环保问题与对策 (23)5.1 生物质能源环境效益分析 (24)5.2 生物质能源发展中的环境问题及解决措施 (25)5.3 生物质能源产业的可持续发展策略 (27)六、结论与展望 (28)一、内容综述生物质能源作为一种可再生的清洁能源,在全球能源结构转型和应对环境问题方面具有重要意义。
生物质能源的开发利用技术涵盖了从植物纤维原料到生物质发电、生物燃料等多个领域,具有广泛的应用前景。
生物质纤维原料的开发利用是生物质能源领域的重要方向之一。
通过高效转化技术,将农业废弃物、林业废弃物等转化为生物纤维材料,不仅提高了资源的利用率,还降低了环境污染。
利用竹子、稻草等农作物残渣制作纸张、纺织品等,既实现了资源的循环利用,又减少了废弃物的处理压力。
生物质发电技术是另一个研究热点,通过燃烧生物质产生热能,进而转化为电能,为电网提供清洁电能。
生物质发电技术包括直燃发电、气化发电、生物质气化等,其中直燃发电技术成熟且应用广泛,但受限于燃料来源的可持续性;气化发电技术则具有较高的能量转换效率,但技术复杂、投资成本高。
生物质燃料也是生物质能源开发利用的重要组成部分,生物质燃料是指通过物理、化学或生物方法将生物质转化为固态、液态或气态的燃料。
生物质能的开发利用随着全球气候变暖和环境污染日益严重,人类越来越重视可再生能源的开发和利用。
生物质能是一种绿色、可再生、且来源广泛的能源,包括木材、农作物废弃物、动物粪便、城市垃圾等可以被用作能源的有机物质。
生物质能的开发利用可以减少对不可再生能源的依赖,同时也可以有效地解决环境问题。
在本文中,我们将探讨生物质能的开发利用以及未来发展的前景。
1. 生物质能的开发生物质能的开发可以分为两种方式:直接燃烧和生产生物质能燃料。
直接燃烧是利用生物质能源进行热能、电能转换的最传统的方式。
直接燃烧的能源来源包括木材、农作物秸秆等。
在直接燃烧过程中,生物质能会产生一定的废气和固体残留物,因此需要进行废气处理和固体残留物的处理。
生产生物质能燃料是将生物质能转化为燃料,以便更方便地运输和储存,同时也可以减少直接燃烧过程中产生的废气和固体残留物。
其中,最常用的生物质能燃料是生物柴油、生物乙醇和生物气体。
生物柴油的生产过程大致分为油醇法、酯交换法和热解法等,各有不同的优缺点。
生物乙醇的生产主要是以玉米、小麦、甜菜根、甘蔗等为原料,通过微生物发酵技术获得。
生物气体则是利用微生物将废弃物贡献为沼气,再通过净化和脱硫等处理得到能源。
2. 生物质能的利用生物质能的利用可以分为三个领域:能源领域、工业领域和农业领域。
(1)能源领域生物质能在能源领域的应用主要包括电力和热能的生产。
其主要方式是通过直接燃烧、生物质能燃料燃烧和生物质能燃料发电等方式。
生物质能发电是在生物质能燃料的基础上进行的一项技术,目前已经在一些国家得到了较好的应用。
发电设备主要有直接燃烧发电装置、燃气轮机和发电车等。
发电装置与传统电力发电设备十分类似,只是在燃料的投入和使用上不同而已。
(2)工业领域生物质能在工业领域的应用主要包括热能的利用和生物质能燃料的生产。
由于工业生产需要大量的能源支撑,生物质能的使用可以有效地减少对不可再生能源的依赖,同时也可以降低环境污染。
生物质能源的开发及利用一、引言随着经济的快速发展和人类对环境保护意识的日益增强,生物质能源的开发及利用越来越受到人们的关注。
生物质能源作为一种清洁、可再生的能源,在未来能够为我们提供更加可靠的能源来源。
二、生物质能源的概念生物质能源是指通过生物质转化过程产生的可再生能源,包括各种植物、动物以及海洋生物的废弃物、剩余物、种子等。
通过生物质能源的利用,可以实现从废弃物到能源的有效值。
三、生物质能源开发的途径1.生物质的热解生物质热解是指生物质在高温下或者缺氧状态下,通过热分解反应产生热量和一系列气体和液体燃料。
生物质的热解可以通过干馏、焙烧和气化等方式完成。
热解的产物可以直接作为燃料或者用于化工合成。
2.生物质的发酵生物质发酵是指通过微生物的代谢活动将生物质中的有机物质转化成可燃气体和液体燃料的过程。
生物质发酵包括固态发酵和液态发酵两种方式。
固态发酵可以将农作物秸秆、农业废弃物和城市垃圾等转化为有机肥料和燃料。
液态发酵则可以将沼气、乙醇等作为燃料或者化学原料。
3.生物质的液化生物质液化是指将生物质加热、溶解、升压和催化后,转化为液体烃类燃料的过程。
生物质液化因其产物类似于石油产品而被称为“人造石油”。
生物质液化具有产物多样、实现能量资源再生等优点。
四、生物质能源开发的技术难点尽管生物质能源拥有成熟的技术开发经验,但仍然面临着一些技术难点:1.生物质采集、运输和储存的技术难点生物质能源的采集和储存需要考虑到生物质种类、采集和储存过程的干扰、储存实验等因素,需要建立完善的生物质采集、运输和储存技术体系。
2.生物质转化技术的优化生物质转化技术需要考虑到生产过程中的能源利用效率,化学反应速率等参数,需要针对植物种类、原料性质、工艺流程等因素进行优化。
3.生物质能源经济性的提升生物质能源的经济性需要考虑到生产成本、市场需求和政策扶持等因素,挖掘生物质能源应用市场,降低生产成本等是促进生物质能源发展的关键。
五、未来展望生物质能源作为一种清洁、可再生的能源,将会在未来扮演更加重要的角色。
生物质能源的开发与利用随着全球能源需求的不断增长以及环境问题的日益严重,可再生能源的开发与利用变得愈发重要。
生物质能源作为一种可再生的清洁能源,因其资源丰富、环境友好等特点,受到了广泛关注和重视。
本文将全面探讨生物质能源的定义、资源类型、转化技术、市场现状以及未来的发展方向。
生物质能源的定义生物质能源是指来源于生物质(植物、动物及微生物)所产生的能量。
它包含了各种有机物质,主要来源于农作物、林木、生物废弃物等。
通过燃烧、发酵、气化等方式,将生物质转化为热能、电能、燃料等形式的能源。
其最大的特点是能减少温室气体排放,有助于应对全球气候变化。
生物质能源的资源类型生物质能源资源种类繁多,主要可以分为以下几类:农林废弃物农业生产过程中产生的大量植物残渣、秸秆等被称为农林废弃物。
这些废弃物不仅数量庞大,而且含有丰富的有机成分,可以经由多种技术进行有效转化。
能源作物近年来,专门种植用于生产生物能源的作物逐渐兴起,如甘蔗、玉米、大麻等。
这些高产作物能够有效吸收二氧化碳,是实现可持续发展的重要资源。
动物粪便动物养殖业的发展带来了大量粪便,这些粪便不仅是环境污染源,也是很好的生物质能源。
通过厌氧发酵,可以将其转化为沼气,实现资源的循环利用。
水生植物如藻类及某些水草等,水生植物吸收二氧化碳和养分,快速生长,是潜在的生物质能源基地。
利用水生植物可开展多样化的开发活动。
生物质能源转化技术生物质转化技术是将原料转变为可用能源的关键环节,主要包括以下几种方式:燃烧技术直接燃烧是最古老也是最简单的转化方式。
通过燃烧产生热能,可以用于供暖或发电。
这种方法技术成熟,但存在效率低和排放污染等问题。
热解技术热解是一种加热过程,通过无氧或缺氧环境下加热生物质,以产生可燃性气体(木气)、液体(焦油)及固体(炭渣)。
这种方法具有高效转化率及污染小的优点。
气化技术气化是在高温、高压条件下,使生物质部分变为合成气体,这些气体可以进一步加工成甲醇、氢气或其它化学品。
生物质能源的利用与开发生物质能源是指从生物质来源如植物、动物和微生物等中提取的可再生能源。
生物质能源是一种环保、经济、可持续开发的能源,其开发和利用具有重要的社会和经济价值。
一、生物质能源的种类生物质能源确包括了许多类型的能源,如下:1.生物质固体燃料:生物质固体燃料是从植物和树木中提取的。
木柴、木屑、秸秆、麦草、谷壳等都属于生物质固体燃料。
2.生物质液体燃料:生物质液体燃料是通过种植植物或使用微生物生产的生物质转换为液体燃料,例如生物柴油和生物乙醇等。
3.生物质气体燃料:生物质气体燃料是通过在一个低氧环境中加热生物质生产的气体,例如甲烷和氢气,这些燃料可以用来供电或生产热能。
二、生物质能源的利用生物质能源被广泛地应用于家庭、商业和工业领域。
其应用包括了以下几个方面:1.用于发电:生物质能源被广泛地应用于发电,可以用来为整个社会提供可靠的能源。
生物质能源的发电可以用于热电联产或者独立发电。
2.用于供热:生物质能源可以被用来作为供热,在工业、商业和民用生活中广泛地应用。
3.用于生产燃气:通过在一个低氧环境中加热生物质可产生甲烷和氢气等燃料,这些燃料可以用来供电或生产热能。
三、生物质能源的开发生物质能源作为一种环保、经济、可持续的能源,其开发和利用具有重要的社会和经济价值。
以下是一些方法和技术,可帮助开发生物质能源的过程:1.种植大豆:大豆是一种富含蛋白质和油脂的植物,其能够通过榨取油脂生产生物柴油。
种植大豆有助于提高生物柴油的产量。
2.改良干扰生物:通过测定生物的遗传信息,对特定的生物重新设计或改造,使其更好的达到生产生物质能源的效果。
3.扩大种植面积:大面积种植生物质能够大量提高生物质能源的产量。
在大面积地种植生物质的基础之上,加快生物质能源的利用速度,提高其生产效率。
4.生产发酵废弃物:在生物质转化过程中所产生的发酵废弃物可以被利用为燃料或肥料,从而减轻了生产过程中的环境污染问题。
四、生物质能源的优势和局限生物质能源是一种环保、经济、可持续开发的能源,其有如下优势:1.可再生的:生物质能源来源于可再生能源之类的植物、动物和微生物等,这意味着其不会被用完。
生物质能源的开发利用和环境效应随着全球能源需求的增长以及对传统化石燃料的担忧,生物质能源作为一种可再生、环保的替代能源逐渐成为研究与开发的热点。
本文将从生物质能源的开发利用以及其对环境产生的效应两个方面进行探讨。
一、生物质能源的开发利用1. 多样化的原料来源生物质能源的原料来源十分丰富多样,包括废弃物、农作物残留物、木材、生活垃圾等,这为生物质能源的开发提供了广阔的空间。
例如,废弃物可以通过生物质气化技术转化为可用的生物气体,农作物残留物则可以用于生物质发电,实现能源的可持续利用。
2. 低碳排放生物质能源的开发利用能够显著降低温室气体的排放。
相比于化石燃料,生物质能源的燃烧过程中产生的CO2排放量较低。
尤其是利用生物质发电,可以实现碳中和,对于减缓气候变化具有重要意义。
3. 经济效益生物质能源的开发利用能够促进农村经济发展和农民增收。
农作物残留物可以作为原料进行利用,从而为农民提供新的收入来源。
同时,生物质能源在农村地区建设相关产业能够创造就业机会,提升当地人民的生活水平。
二、生物质能源的环境效应1. 正向效应生物质能源的利用对环境具有显著的正向效应。
首先,生物质能源开发可以减少对化石能源的依赖,从而减少对石油、天然气等资源的开采和利用。
其次,利用废弃物和农作物残留物可以有效减少垃圾填埋和焚烧,降低环境污染的风险。
此外,生物质能源的开发能够促进生物多样性的保护,保护和改善生态环境。
2. 潜在问题尽管生物质能源具有许多环保优势,但也存在一些潜在问题需要引起重视和解决。
首先,生物质能源的大规模开发可能导致农作物竞争和土地利用冲突,进而影响粮食安全和生态平衡。
其次,生物质能源的生产过程中可能涉及大量的水资源,如果不加以合理管理,可能引发水资源短缺和环境问题。
总之,生物质能源的开发利用和环境效应密切相关,需要在实践中不断探索和完善。
在开发利用生物质能源的同时,应注重资源的合理利用和环境的保护,确保生物质能源的可持续开发和利用。
生物质能源的开发和利用近年来,全球能源消耗不断增加,环境问题也随之加剧。
为了解决能源和环境问题,许多国家开始大力推广生物质能源的开发和利用。
生物质能源是指从植物、动物、微生物等生物体中获得的能源。
其中,最常见的就是木材、秸秆、废弃物和植物油等。
生物质能源有许多优点,比如来源广泛、可再生、碳中和等。
生物质能源的开发和利用分为两大类:直接利用和转化利用。
直接利用主要是指使用生物质本身作为能源,比如直接燃烧木材、秸秆等做为燃料,或者通过发酵得到生物质燃气等。
转化利用则是将生物质转化成为其他形式的能源,比如利用生物质发电、制取生物柴油等。
目前,生物质能源的开发和利用已经成为全球热议的话题。
很多国家纷纷出台政策和措施,推动生物质能源的发展。
比如欧盟将生物质能源作为清洁能源的重要一环,并制定了“洁净能源包”计划,致力于到2030年将可再生能源的比重提高到32%以上。
中国也在积极推进生物质能源的开发和利用,制定了一系列政策和计划,比如“十三五”规划中提出要将非化石能源比重提高到15%,并探索发展生物质能源等可再生能源。
在生物质能源的开发和利用中,生物质发电是一个非常重要的领域。
生物质发电是将生物质转化成为电能的过程,其核心技术是生物质燃烧发电技术。
该技术基于生物质的燃烧过程,通过燃烧产生的高温高压蒸汽驱动发电机发电。
生物质发电具有清洁、可再生、低成本等优点,被誉为“最具前景的新能源”。
除了生物质发电,生物柴油也是一个重要的生物质利用途径。
生物柴油是由生物质原料转化而来的一种柴油燃料,其核心技术是生物质转化技术。
该技术基于生物质的化学反应过程,将生物质转化成为液体或气体燃料。
生物柴油具有低碳排放、可再生等优点,是逐渐替代传统石油柴油的重要选择。
当然,生物质能源的开发和利用也存在着不少挑战。
比如生物质资源不足、开采成本高等问题。
为了克服这些问题,需要推广新的生物质资源利用技术和方法,加强生物质资源的开发和管理。
总的来说,生物质能源是一个广阔的领域,有着广泛的应用前景。
生物能源的开发与利用生物能源是指从生物质中提取的可再生能源,包括生物质能、生物油、生物气等形式。
生物能源的开发与利用是解决能源安全和环境污染问题的关键举措。
本文将从生物质能开发、生物油利用和生物气应用三个方面来探讨生物能源的开发与利用。
一、生物质能开发生物质能是指通过生物物质的直接或间接转化获得的能量形式。
生物质能的开发主要包括生物质发电和生物质燃料的生产利用。
1. 生物质发电生物质发电是将生物质燃烧产生的高温高压蒸汽,通过汽轮机驱动发电机发电。
这种方式不仅能够有效利用生物质资源,减少森林伐木和煤炭使用,还能减少温室气体排放,具有环保和可持续性。
目前,生物质发电已经在一些国家得到广泛应用,如瑞典、芬兰等。
2. 生物质燃料的生产利用生物质燃料是利用生物质资源制备的可再生能源,主要包括生物质颗粒、生物质液体燃料和生物质气体等形式。
生物质颗粒是将废弃农作物、农业废料和林木废料等进行粉碎、压制和干燥处理制成的固体燃料,广泛用于居民取暖、工业锅炉和发电厂。
生物质液体燃料是将生物质进行气化、压制和脱氧处理得到的液体燃料,可广泛应用于交通运输、热电联产和工业生产。
生物质气体主要是指通过生物质发酵、厌氧消化或生物质气化等技术获得的可燃气体,可用于取暖、烹饪和热电联产等领域。
二、生物油利用生物油是指通过生物质热解或压榨等方式从植物中提取得到的油类物质,比如生物柴油、生物煤油和生物润滑油等。
生物油具有可再生性和低碳排放的特点,逐渐成为替代传统石油产品的重要能源。
1. 生物柴油生物柴油是利用农作物、油料植物或废弃动植物油脂经过加工制备的具有与传统柴油相似性能的替代燃料。
生物柴油可在柴油机中直接使用,能够减少温室气体排放和空气污染,对改善空气质量和缓解能源压力具有重要意义。
2. 生物煤油生物煤油是通过生物质热解或压榨等方式从植物中提取得到的煤油类物质。
生物煤油不仅能够替代传统煤油产品,还可作为添加剂应用于煤炭和油气勘探中,提高燃烧效率和提纯效果。
生物质能源的开发与利用生物质能源是指利用植物、动物和微生物等生物体储存的化学能转化成的能源,包括生物质固体燃料、生物质液体燃料和生物质气体燃料。
随着全球能源需求的增长和对替代传统化石能源的需求,生物质能源作为一种可再生能源,其开发和利用备受关注。
本文将对生物质能源的开发与利用进行探讨。
生物质资源的开发生物质来源广泛生物质资源广泛分布于大气层、陆地和水域中,包括植物秸秆、农林废弃物、城市垃圾、食品加工废弃物、畜禽粪便等。
这些资源可以作为原料,利用适当技术转化成生物质能源。
生物质能源的利用形式生物质能源可以通过直接燃烧、气化、发酵等技术途径转化成燃料或发电,也可以制备生物柴油、生物乙醇等液体燃料,应用于交通运输和工业生产领域,同时也可以作为燃料添加剂。
生物质能源的优势可再生性与化石能源相比,生物质能源具有可再生性,不会枯竭。
科学合理地开发和利用生物质资源,有助于实现可持续发展。
降低温室气体排放生物质能源的燃烧过程不会增加温室气体排放量,有助于减缓全球变暖的影响。
增加农民收入合理开发农作废弃物等农业资源,可以增加农民收入,缓解农村劳动力过剩和资源浪费问题。
生物质能源的挑战技术壁垒目前,生物质气化、液化等技术尚未得到大规模商业应用。
这些技术的成熟度和经济效益还存在一定差距,需要进一步提升。
资源分散性由于生物质资源分布广泛且分散,收集和利用成本较高,部分资源无法有效利用或处理。
竞争性在当前市场环境下,生物质能源仍然面临着来自传统化石能源的激烈竞争,价格压力较大。
生物质能源的未来发展方向技术创新加大对生物质气化、液化技术的研发力度,提高技术成熟度和经济效益,推动其商业化应用。
政策支持政府应出台更多支持可再生能源发展的政策,鼓励企业加大投入,并给予相应补贴和扶持。
国际合作国际间可以加强在新能源技术和开发利用领域的合作交流,共同推动新能源产业的健康发展。
结论随着人们对环保可再生资源需求的提高,生物质能源必将成为未来可持续发展的主要方向之一。
生物质能源的开发利用与环境效益评价随着能源需求的不断增加和传统能源的逐渐枯竭,人们开始关注可再生能源的开发利用。
生物质能源作为一种重要的可再生能源,具有很高的开发潜力和环境效益。
本文将从不同角度探讨生物质能源的开发利用和其对环境的影响进行评价。
一、生物质能源的开发利用1. 定义和特点生物质能源是指从植物、动物和微生物所产生的可再生有机质中提取能量的过程。
其特点包括资源广泛,包括农作物秸秆、木材废料、食物残渣等;二氧化碳排放少,属于低碳能源;可替代化石能源,具有可持续性。
2. 开发利用技术生物质能源的开发利用主要包括生物质燃烧、生物质发酵和生物质转化为液体燃料等技术。
生物质燃烧用于发电和供暖,生物质发酵用于生产生物气体和生物酒精,生物质转化为液体燃料用于交通运输领域。
3. 发展前景随着技术的不断创新和政策的支持,生物质能源的开发利用前景广阔。
生物质能源作为可再生能源的重要组成部分,将在未来发挥更大的作用,并逐步取代传统的化石能源。
二、生物质能源的环境效益评价1. 减少温室气体排放生物质能源的燃烧过程中产生的二氧化碳可以被植物再次吸收,形成一个封闭的循环。
相比于化石能源的燃烧,生物质能源的利用可以减少温室气体的排放,对于缓解全球气候变化具有积极作用。
2. 降低空气污染生物质能源的燃烧过程中产生的污染物含量较低,对大气环境的影响相对较小。
与化石能源相比,生物质能源的利用可以减少细颗粒物、硫氧化物和氮氧化物等有害物质的排放,改善空气质量。
3. 促进生态保护和可持续发展生物质能源的开发利用需要大量的植物和农作物秸秆等有机资源,这促使人们对森林资源和农田生态系统的保护更加重视。
通过推动生物质能源的发展,可以促进生物多样性保护和可持续农业的发展。
4. 促进农村经济发展生物质能源的开发利用为农村地区带来了新的经济增长点。
农民可以通过种植能源作物和销售秸秆等农作物废料获得额外的收入,提高农民的生活水平。
三、生物质能源的挑战和对策1. 资源可持续性问题生物质能源的开发利用需要大量的植物和农作物秸秆等资源,如果过度开采可能会导致土地退化和生态环境破坏。
摘要:针对生物质能源的开发利用对于中国发展的重大意义,从生物质能源的概念入手,综述和探索了国内外生物质能源的发展状况,展望了中国生物质能源开发的广阔前景,并进一步提出了生物质能源今后发展的方向和办法。
关键词:生物质能源;开发;利用Abstract:Aimingatthegravesignificanceofbiomassenergytoeconomicdevelopment,thispaper,startingfromtheconceptofbiomassenergy,synthesizedanddiscussedthenationalandinternationaldevelopment,reviewedtheexpansiveforeground,andbroughtforwardtheorientationandmeasuresforthefuturedevelopmentintheend.Keywords:biomassenergy;exploitation;utilization20世纪70年代以来,面对常规矿物能源的日益枯竭和环境的逐渐恶化,世界许多国家将目光逐渐转移到了具备可再生、环保、可转化等优点的生物质能源上。
改革开放以后,中国也逐步迈上了发展生物质能源的轨道。
进入21世纪,谁能把握住生物质能源开发利用的先机,谁将在未来的国际竞争中立于不败之地。
因此,应该提高对发展生物质能源重要性的熟悉,为顺利开展生物质能源的开发利用创造有利环境。
1生物质能源的概念生物质是一种通过大气,水,大地以及阳光有机协作产生的可持续性资源。
生物质假如没有通过能源或物质方式被利用,将被微生物分解成水,二氧化碳以及热能散发掉。
生物质产业是指利用可再生或循环的有机物质,包括农作物、树木、能源作物和其他植物及其残体、畜禽粪便、有机废弃物等为原料,进行生物基产品、生物燃料和生物能源生产的产业。
生物质能是以生物质为载体的能量,即通过植物光合功能把太阳能以化学能形式在生物质中存储的一种能量形式。
碳水化合物是光能储藏库,生物质是光能循环转化的载体,生物质能是惟一可再生的碳源,它可以被转化成许多固态、液态和气态燃料或其它形式的能源,称为生物质能源。
煤炭、石油和天然气等传统能源也均是生物质在地质功能影响下转化而成的。
所以说,生物质是能源之源。
2生物质能源开发利用的必要性2.1缓解能源、环境危机的必然选择煤、石油、天然气等矿物燃料是工业社会的核心能源,但它们是不可再生资源,储藏量有限。
据国际能源机构统计,煤、石油、天然气可供开采的年限分别只有240年、40年和50年。
随着人类经济社会的飞速发展,能源消耗的速度越来越快,尤其是矿物燃料消费的不断增加,导致了对它们的过度开采,使得价格日益上涨并渐趋枯竭;同时,高强度的利用使多余的能量和碳素大量释放,打破了自然界的能量和碳平衡,造成臭氧层破坏、全球气候变暖、酸雨等灾难性后果,引起了国际社会的极大忧虑。
假如没有新的能源来取代常规能源在能源结构中的主导地位,21世纪必将发生严重的、灾难性的能源和环境危机。
处在一体化的国际大环境之下,中国的能源形势也十分严重。
改革开放以来,中国经济迅猛发展,虽然经济增长方式正在由粗放型向集约型转变,但对于矿物能源的需求量仍和日俱增,然而中国的常规能源储备和开发利用潜力却不容乐观,每年尚需要从国外大量进口石油,潜在的能源危机将逐步威胁中国经济的快速发展。
同时,中国的环境压力也在不断加大。
环境友好型经济已被纳入国家的发展战略,生态型、循环型能源的开发利用也已被提上重要的发展议程。
为缓解双重危机,人们把视线聚焦到可再生能源身上。
太阳能、风能、小水电等虽然是可再生能源,但不能进行物质生产,而生物质既能贡献能量,又能像煤炭和石油那样生产出千百种化工产品。
如燃料乙醇和车用普通汽油相比,一氧化碳的排放可降低7,碳氢化合物可减少48;生物柴油富含氧,和普通柴油混合使用,可使燃烧更加充分,据检测,生物柴油无毒,能进行生物降解,添加20的生物柴油,可减少排放二氧化硫70,降低空气毒性90[1];使用生物塑料能解决白色污染新问题。
同时生物质能源以作物秸秆、畜禽粪便、农林废弃物、城市有机垃圾等为原料,使之无害化和资源化,将植物蓄存的光能和物质资源深度开发和循环利用,符合发展循环经济的理念。
因此,生物质能源既能满足缓解能源危机的需要,又符合保护环境、实现可持续发展的要求,是中国进行可再生能源开发利用的必然选择。
2.2保障国家平安的现实需要随着能源危机的逐步扩大,各国对本国常规能源资源的保护和对国外能源市场的争夺将日益升级,极不利于世界的和平和稳定。
据有关专家预计,到2010年,中国石油进口依存度可能会进一步上升。
固然,发展生物质能源不是获得新能源的唯一途径,人类可以发展核能源,甚至可以通过高技术手段从外太空获得能源,但后两者蕴藏着巨大的风险。
首先,核能源的发展极可能给世界带来新的不稳定因素,甚至直接威胁到人类的生存环境;其次,各国家或集团受技术水平的限制,在有限的外太空区域内进行能源开发,将不可避免地引发新的国际争端。
能源平安已经成为国家平安不可分割的重要组成部分,能源新问题直接关系到中国经济的快速增长以及社会的可持续发展和稳定。
相比之下,生物质能源则是能生产出其它能源的最平安、最稳定的能源。
目前,许多国家,尤其是发达国家,都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术,以保护本国的矿物能源资源,为实现国家经济的可持续发展提供根本保障。
20世纪90年代以来,美国在生物质能源方面的探究经费逐步加大,按照美国能源署的要求,到2010年混合性生物柴油(90常规柴油和10生物柴油)的产能要从现在的100万吨提高到1200万吨。
欧盟委员会提出,到2020年,运输燃料的20将用生物燃料替代[2]。
中国在生物质能源发展方面也作出了积极部署。
据推算,利用中国现有生物质资源的一半,以生物质为原料生产燃料乙醇、生物柴油、生物基塑料各达年产1200万吨生产能力计,每年相当于建设一个大庆油田,并可减少1.6亿吨二氧化碳净排放量,相当于2003年进口石油量的55或从俄罗斯进口量的9倍并节约150亿美元外汇,可以大大减轻中国外交、援助、贷款的压力,降低遭讹诈、受制于人的危险,减少资金投入和政治外交代价付出。
从这些意义上说,发展生物质能源无疑是保障国家能源平安、国防平安和经济平安的大战略。
2.3解决“三农”新问题的良好途径“三农”新问题是中国经济发展的根本性新问题,对它解决的质量将直接影响着中国经济社会发展的全局,全国上下都给予了足够的重视。
生物质产业利用中国丰富的农林废弃物和非农田为原料和基地,生产出市场前景广阔、环境友好和高附加值的能源及生物化工产品,既帮助解决中国部分农村剩余劳动力的就业新问题,又能够实现农业和农民增收,是解决“三农”新问题的一条有效途径。
据推算,只要利用中国50的低质地,生产能源作物,发展生物质能源,就可以实现年产值约1万亿元,加上秸秆、畜禽粪便等,生物质产业就可以催生1000个生物质能源企业,带动500万农户,促进5000万农业劳动力转移,实现农民增收400亿元[3]。
同时,生物质能源如沼气等还能为农民提供价廉、清洁的燃料,使4000万农户生活用能效率提高2~3倍。
除此之外,发展生物质产业还能有效降低秸秆露地燃烧、畜禽粪便污染、石油基地膜等对环境的污染。
3生物质能源的利用目前状况3.1国外生物质能源的利用概况生物质能源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注,许多国家都制定了相应的开发探究计划。
美国已做出到2010年生物基产品要由2001年占总产品量的5增加到12,燃料乙醇由占运输燃料总量的0.5提高到4的规划;日本和印度分别制订了“阳光计划”及“绿色能源工程计划”。
其它诸如丹麦、荷兰、德国、法国、加拿大、芬兰等国,多年来一直在进行各自的探究和开发,并形成了各具特色的生物质能源探究和开发体系,拥有着各自的技术优势。
国外对生物质能源的开发主要利用了沼气技术、生物质热裂解气化技术、生物质液体燃料技术等。
1)沼气技术此技术主要是利用厌氧法处理禽畜粪便和高浓度有机废水,是发展较早的生物质能利用技术。
20世纪80年代以前,发展中国家主要发展沼气池技术,以农作物秸秆和禽畜粪便为原料生产沼气作为生活燃料。
发达国家一直以来则主要发展厌氧技术,以处理禽畜粪便、垃圾和高浓度有机废水。
目前,印度、菲律宾、泰国等发展中国家也建设了处理禽畜粪便的大中型沼气应用示范工程。
2)热裂解气化技术早在20世纪70年代,美国、日本、加拿大、欧共体等发达国家就开始了对生物质热裂解气化技术的探究和开发。
其中,流化床气化技术由于具有床内气固接触均匀、反应面积大、反应温度均匀、气化强度大等优点,从1975年以来一直是科学家们关注的热点[4]。
到20世纪80年代,美国已有19家公司和探究机构从事生物质热裂解气化技术的探究和开发;加拿大12个大学的实验室在开展生物质热裂解气化技术的探究;菲律宾、马来西亚、印度、印尼等发展中国家也先后开展了这方面的探究。
1996年,芬兰坦佩雷电力公司在瑞典建立了一座废木材气化发电厂,装机容量为60MW,产热65MW。
瑞典能源中心在巴西建设了一座装机容量为20~30MW的发电厂,该电厂利用生物质气化、联合循环发电等先进技术处理当地丰富的蔗渣资源,效益可观。
3)液体燃料技术生物质液体燃料开发是一项备受关注的技术,因为生物质液体燃料包括燃料乙醇、生物质液化油、生物柴油等,可以作为清洁燃料直接代替汽油等石油燃料[5]。
在液化油应用方面,美国、新西兰、日本、德国、加拿大国家都先后开展了探究开发工作,其发热量达3.5×104kJ/kg左右,用木质原料液化的得率为绝干原料的50以上。
欧盟组织资助了3个项目,以生物质为原料,利用快速热解技术制取液化油,已经完成100kg/h的试验规模,并拟进一步扩大至生产应用,该技术制得的液化油得率达70,液化油低热值为1.7×104kJ/kg。
在燃料乙醇方面,巴西是开发应用最有特色的国家。
20世纪70年代中期,巴西为了摆脱对进口石油的过度依靠,实施了世界上规模最大的乙醇开发计划。
到1991年,乙醇产量达到130亿升,在980万辆汽车中,近400万辆为纯乙醇汽车,其余大部分汽车燃用的是20的乙醇汽油混合燃料,乙醇燃料已占汽车燃料消费量的50以上。
在生物柴油方面,德国发展比较快,现有23家生物柴油生产企业,拥有1717个生物柴油加油站,2004年生产能力已达到109.7万吨。
德国还将建成世界上最大的生物柴油装置。
美国也很重视生物柴油的开发利用,目前有4家生物柴油生产厂,总能力为0.30Mt/a。
马来西亚利用自身的资源优势,自1980年起就开始研发棕油生物柴油,并计划发放9张许可证建立棕油生物柴油厂。