生物质新能源

生物质能源：腐朽与神奇间摇身一变

欧阳平凯，中国工程院院士，现任江苏省科协主席、南京工业大学校长，是我国生物化工工程研究和工程教育领域的先行者。长期从事生物工程研究，创建了我国第一个生物化工专业，先后主持多项国家973项目和国家自然科学基金重点项目，为我国生物技术、化工领域的发展做出了开创性的贡献。荣获过国家科技进步一等奖，国家技术发明二等奖，各种省部级奖项以及联合国科技创新奖等。

核心提示

生物质有高低之分，像大豆、玉米等都属于高品位生物质，而农作物秸秆、禽畜粪便、生活污水和工业有机废水、城市固体废物等则属于低品位生物质，简称低生物质。发展低生物质能，不仅能解决能源问题，同时还能解决水污染问题。生物质能取代化石能源，能让城市变得更漂亮、更环保、更适宜居住，呼吁全民共同参与到推动生物经济发展的大军中来。

我今天报告的题目是《生物质能源的现状与展望》，这个内容不光是国内，也是国际上的现状和展望。但是重点我想还是结合中国以及江苏的实际情况，从科学普及的角度，讲一些生物能源的背景、现状以及可再生能源将来发展的前景。

瑞典要建“无油国家”

近一二百年的强度开采与消费使不可再生的化石资源渐趋枯竭。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。另一方面，无节制地使用化石能源，给环境和生态造成了严重污染和破坏。寻找可再生的替代资源和能源已是大势所趋。

现代的生物质产业，是指利用可再生的有机物质，如农作物、树木等植物及其残体、畜禽粪便等有机废弃物，通过工业加工转化，进行生物基产品、生物材料和生物能源生产的一种新兴产业。大自然每年产生1600多亿吨的生物质，是人类取之不尽的资源。在各种可再生资源中，生物质资源是最稳定、高效同时也最环保的一种资源。因为生物质的生产过程是一个环境净化的过程，可以吸收空气中的二氧化碳，吸收有机污染。所以，世界科学界都把生物质资源作为重要的替代资源。美国、日本、加拿大、欧盟都制定了各自的生物质产业发展计划，美国提出要摆脱对中东的依赖，瑞典提出要建无油国家。

现今我们所了解的生物能源的最基本来源是生物质。生物质包括植物、动物及其排泄物、垃圾及有机废水等几大类。从广义上讲，生物质是植物通过光合作用生成的有机物，它的能量最初来源于太阳能，所以生物质能是太阳能的一种，生物质是太阳能最主要的吸收器和储存器。太阳能照射到地球后，一部分转化为热能，一部分被植物吸收，转化为生物质能；由转化为热能的太阳能能量密度很低，不容易收集，只有少量能被人类所利用，其他大部分存于大气和地球中的其他物质中；生物质通过光合作用，能够把太阳能富集起来，储存在有机物中。基于这一独特的形成过程，生物质能既不同于常规的矿物能源，又有别于其他新能源，兼有两者的特点和优势，是人类最主要的可再生能源之一。

生物质具体的种类很多，植物类中最主要也是我们经常见到的有木材、农作物（秸秆、稻草、麦秆、豆秆、棉花秆、谷壳等）、杂草、藻类等。非植物类中主要有动物粪便、动物尸体、废水中的有机成分、垃圾中的有机成分等。在农村，这类东以前西许多都被当做废物而废弃，不仅浪费资源而且也污染环境。现在，有了生物能源的运用，可以提高资源利用率。

生物质能源的最重要的特点在于其既是保障能源安全的重要途径之一，又兼具减轻环境污染的特点。在这一点上，作为生物质能源家族一员的能源作物更是表现得淋漓尽致。如甜高粱，不仅可以通过能量转换替代 化石液体燃料，保障能源安全，同时还能保障粮食安全，而且还能吸收二氧化碳，加工过程中无污染，原料得以物尽其用生物质能源还在于它是可再生能源领域唯一可以转化为液体燃料的能源。它不仅具有资源再生、技术可靠的特点，而且还具有对环境无害、经济可行、利国利农的发展优势。并且生物质能源还可以有效促进能源农业的发展，能够助推社会主义新农村建设的发展。能源作物的大面积种植可以开发利用闲置的荒漠地、盐碱地，有利于这些质地差的土壤逐渐改良，更有利于农业产业结构调整，

还可以培育出致力于可再生能源利用领域的新型农民。不仅如此，它还可以吸纳农村剩余劳动力，增加农民收入，农民的收入来源也变得更加多元化。这对于广大农民来说无疑是一个好消息。生物能源是一种可再生的清洁能源，开发和使用生物能源，符合可持 续的科学发展观和循环经济的理念。因此，利用高新技术手段开发生物能源，已成为当今世界发达国家能源战略的重要内容。

微生物在新能源方面的应用

1. 生物燃料：微生物可以利用植物或光合作用产生的生物质来生产生物燃料，如乙醇、丁醇等。

2. 生物氢：通过微生物的代谢活动，可以将有机物转化为氢气，作为一种新的可再生能源。

3. 生物电池：微生物可以在电极上进行电化学反应，产生电子和质子，产生电能，这种新型的电池被称为生物电池。

4. 生物可降解材料：微生物可以生产具有生物可降解性的聚合物材料，并在环境中自然分解，成为一种新型的无污染环保材料。

5. 生物制氢：一些特定的微生物可以利用太阳能或化学能来产生氢气，同时可以通过废弃物等废弃物产生的氢气来生产更多的氢气。

6. 生物除臭：微生物可以分解有机物和硫化物等，从而降低垃圾堆场和排污处所等产生的臭气。

7. 生物吸附：微生物可以用来吸附某些污染物质，如重金属、有机物等，减少其对环境的污染。

总之，微生物在新能源方面的应用还非常广泛，这些应用领域的不断扩大，将有望推动新能源的发展和应用。

生物工程在新能源领域有多种应用。以下是一些生物工程在新能源方面的应用示例：

1. 生物质能源：生物工程可以通过利用植物和微生物来生产生物质能源，例如生物质燃料、生物质发电和生物燃料电池等。生物质能源是可再生能源的一种，通过利用植物的生长过程中吸收的太阳能量，将植物或其废弃物转化为生物质燃料，提供热量或电能。

2. 生物燃料：生物工程可以改良植物或微生物，使其能够高效地产生生物燃料，如生物柴油和生物乙醇。这些生物燃料可以替代传统的石油燃料，降低对化石能源的依赖，减少温室气体排放。

3. 生物气体：生物工程可以利用微生物发酵作用产生生物气体，例如沼气和生物氢气。沼气是由有机废弃物发酵过程中产生的，可以用作燃料供暖或发电。生物氢气是通过利用某些细菌或藻类的光合作用能力，将太阳能转化为氢气而得到的。

4. 微生物燃料电池：生物工程可以利用微生物燃料电池技术，在微生物的代谢过程中直接将化学能转化为电能。这种技术可以使用废弃物或可再生资源中的有机物作为燃料，同时产生电能。

5. 生物太阳能电池：生物工程可以使用光合作用能力强的微生物或植物来制造生物太阳能电池。这些生物太阳能电池利用光合作用将阳光转化为电能，并可用于替代传统的硅基太阳能电池。