生物能源与粮食安全研究综述

基于生物质的能源利用技术研究综述引言：随着全球能源需求的不断增长和对环境保护的日益关注，基于生物质的能源利用技术逐渐成为解决能源和环境问题的重要途径。

生物质能源利用技术以可再生的生物质资源为基础，通过热化学、生物化学和生物能源转化等方式，将生物质转化为燃料、电力和热能。

本文将综述基于生物质的能源利用技术的研究进展和应用前景。

一、生物质能源利用技术的分类1. 热化学转化技术热化学转化技术主要包括生物质气化和生物质燃烧。

生物质气化将生物质在高温下进行热解，生成可燃性气体，如合成气和焦油。

生物质燃烧则将生物质直接燃烧，产生热能和电力。

这些技术在能源供应和环境保护方面具有重要意义。

2. 生物化学转化技术生物化学转化技术主要包括生物质发酵和生物质液化。

生物质发酵通过微生物的作用，将生物质转化为生物燃料，如生物乙醇和生物柴油。

生物质液化则是将生物质在溶剂的作用下，转化为液体燃料。

这些技术在可再生能源开发和替代石化能源方面具有潜力。

3. 生物能源转化技术生物能源转化技术主要包括生物质生物气体化和生物质生物电化学转化。

生物质生物气体化利用微生物的作用，将生物质转化为生物气体，如甲烷和氢气。

生物质生物电化学转化则是利用微生物的电活性，将生物质转化为电力。

这些技术在能源转换效率和环境友好性方面具有优势。

二、基于生物质的能源利用技术的研究进展1. 技术改进与创新近年来，基于生物质的能源利用技术取得了许多重要的研究进展。

例如，生物质气化技术在催化剂和反应器设计上进行了改进，提高了气化效率和产物质量。

生物质发酵技术通过菌种筛选和发酵条件优化，提高了生物燃料的产量和质量。

生物质生物电化学转化技术通过电极材料和微生物的优化匹配，提高了电能转化效率。

2. 应用前景与挑战基于生物质的能源利用技术在能源供应、环境保护和可持续发展方面具有广阔的应用前景。

生物质能源可以替代传统的化石能源，减少二氧化碳等温室气体的排放，降低对环境的影响。

生物能源的研究和应用随着环保意识的提高和可再生能源的发展，生物能源已经成为了一个备受关注的领域。

生物能源指的是利用有机物质来发电、生产燃料和化学品等能源产业。

在这个领域中，生物质能、生物燃料和生物气体等都是常见的应用方式。

那么，本文将探讨生物能源的研究现状和应用前景。

一、生物能源的研究现状生物能源的研究在国内已经有了一定的进展，其中最为重要的便是生物质能的开发。

生物质能是指以植物、农作物、动物粪便等作为原料的能源，其开发利用已经成为了我国极为重要的能源领域之一。

目前，生物质能的研究主要集中在生物质能利用技术、生物质能资源产业化、生物质能政策等方面。

其次，生物燃料也是生物能源领域的一个重要分支。

生物燃料指的是针对石化燃料的替代品，如生物柴油、生物乙醇、生物甲醇等。

生物燃料的研究主要集中在其生产过程、成本和效率等方面。

最后，生物气体也是生物能源领域中的重要成果之一。

生物气体是指通过微生物作用将可生化质转化为甲烷气体的过程。

生物气体在我国的应用与发展依旧处于初级阶段，主要集中在生活垃圾和家禽粪便等的发酵处理过程。

总的来说，生物能源领域还有很多待开发的空间，尤其是在技术和产业化方面，还要更加深入地研究。

二、生物能源的应用前景从目前的趋势来看，生物能源在未来十年中有望成为全球能源产业的重要组成部分。

其主要得益于以下几个方面：1. 可再生性生物能源的可再生性非常好，将其应用于能源产业之后可以有效减缓石化能源的消耗。

2. 削减碳排放生物能源的发展可以有效降低化石燃料的使用，从而减少CO2等温室气体的排放，对环境也有好处。

3. 经济性与传统燃料相比较，生物燃料的成本相对较低，同时大部分生物质可以在本地获得，节约了运输和加工成本。

4. 就业产业化生物能源不仅能够提供能源，还可以成为一项就业产业。

它需要耕作、种植、采摘、收获、加工等环节，可以带来更多的就业机会。

总之，生物能源的应用前景还是非常广阔的，而且主要就是在可再生性、减少碳排放、经济性和就业产业化等方面享有优势。

生物质能源的研究与利用随着人类对环境和能源的关注不断加深，生物质能源作为一种绿色、可再生的能源越来越受到重视。

生物质能源是指以动植物的有机物为原料制成的能源，包括生物质热能、生物质燃料、生物质电能等多种形态。

生物质能源具有清洁、可再生、丰富等优点，是未来可持续发展的重要能源之一。

本文将从生物质能源的来源、制备、利用等方面进行探讨。

一、生物质能源的来源生物质能源的来源包括植物、农林剩余物、城市垃圾、畜禽粪便等多种有机物。

其中，植物是最主要的来源，包括能源作物、森林、荒地草木等。

能源作物包括小麦秸秆、玉米秸秆、柞蚕豆秸秆、稻草等农作物残余物和木本植物的树皮、枝干等。

森林方面，包括林木间伐、木屑、锯末等；荒地草木方面，包括禾本科植物、麻科植物等，这些植物具有旺盛的生长能力和适应性，在可持续发展中具有重要的作用。

二、生物质能源的制备生物质能源的制备包括生物质热能、生物质燃料、生物质电能等多种形态，主要有以下几种方法：1.生物质热能的制备生物质热能的制备主要有四种方式：燃烧、气化、液化和热解。

其中，燃烧是最常用的一种方式，将生物质放入炉内进行燃烧，可以产生高温高压的热能，用于供暖、发电等。

气化和液化主要是将生物质分解为气体和液体，经过提纯后可用于燃料或制造化学品。

2.生物质燃料的制备生物质燃料的制备主要有两种方法：生物质颗粒和生物质酒精。

生物质颗粒是将生物质经过颗粒化处理后，形成颗粒状燃料，可以用于发电、供暖、烹饪等方面。

生物质酒精则是利用生物质中的糖分发酵制成的酒精，可以作为燃料或生物柴油的原料。

3.生物质电能的制备生物质电能的制备主要有两种方式：生物质发电和生物质气体化电生成系统。

生物质发电是将生物质燃烧或气化后，获得热能和气体，通过蒸汽轮机或内燃机等设备转化为电能。

生物质气体化电生成系统则是将生物质在高温下气化成气体，通过内燃机转化为电能。

三、生物质能源的利用生物质能源的利用主要分为工业领域和生活领域两个方面。

生物质能源开发技术综述生物质能源是指用生物质作为原料，通过化学或物理方法进行能源转化和利用的能源形式。

生物质作为能源的优势在于其来源广泛、可再生、环保等特点。

随着环保意识的不断提高，生物质能源的开发利用也越来越受到关注。

本文将对生物质能源的开发技术进行综述。

一、生物质能源的形式和分类生物质能源包括固体、液体和气体三个形式。

固体生物质主要指各种植物的秸秆、薪材、木屑等，利用热能或压力等手段进行转化和利用；液体生物质主要是指各种农作物、林木等生物原料提炼出的液体燃料，如生物柴油、生物乙醇等；气体生物质主要是指通过厌氧发酵等方法生产出的生物气体，包括沼气、生物质气等。

根据生物质来源的不同，生物质能源分为木质生物质、草本生物质、农业废弃物生物质和城市垃圾生物质等四种类型。

木质生物质主要指由乔木、灌木等森林资源提供的生物质，其产生量较大，能够成为较为重要的生物质原料；草本生物质主要指由各种草地、稻田等地方生长的草本资源提供的生物质，具有生长快、利用方便等特点；农业废弃物生物质主要指由农业生产中废弃的秸秆、麦秸、稻草等农作物残材提供的生物质，是生物质资源的重要来源；城市垃圾生物质是指城市居民生活垃圾、厨余垃圾等在分类处理后提供的生物质资源，为生物质能源的多元化发展提供了新的思路。

二、生物质能源的转换技术生物质能源的转换技术主要包括生物质气化、生物质液化、生物质燃烧、生物质发酵、生物质压榨等几种方法。

1. 生物质气化技术生物质气化技术是将生物质原料在缺氧的情况下加热到高温，使生物质材料发生气化反应，产生大量的可燃性气体和固体物质的一种技术。

气化产生的气体主要是一氧化碳、氢气和甲烷等，固体物质主要是生物质灰和焦炭等。

生物质气化技术具有能够充分利用生物质资源、减少环境污染等优点。

2. 生物质液化技术生物质液化技术是将生物质材料经过化学反应，使其转化为液体能源的一种技术。

液化的生物质能源主要是生物质油、生物乙醇等。

粮食安全论文(精选5篇)粮食安全论文【篇1】作为拥有14亿多人口的大国，保障粮食安全对中国而言是治国理政的头等大事，必须居安思危，坚持底线思维、增强忧患意识。

要认识到，我国粮食供求仍长期处于“紧平衡”状态，粮食品种供给结构性短缺，种业自主创新能力有待提高，部分农产品对外依存度高等问题依旧存在。

最近一段时间以来，面对复杂多变的国内国际环境，我国发展面临的内部和外部形势日趋复杂严峻。

越是风疾雨骤，越是惊涛骇浪，就越要绷紧粮食安全这根弦，切实提高农业综合生产能力、筑牢大国粮食安全根基。

从国内需求研判，我国粮食呈现供需结构性矛盾。

改革开放以来，我国粮食消费需求从“吃得饱”向“吃得好”逐渐转变的同时，也使得粮食供需关系出现了两对结构性矛盾。

一是低端产量过剩与高端供给不足的矛盾，二是口粮安全与改善型需求的矛盾。

到，我国人均国内生产总值将达到中等发达国家水平，居民收入持续增长必然导致食物消费结构进一步向高质量改善型需求升级，粮食供需结构性矛盾将会越发突出。

从国内供给研判，粮食增产空间面临硬约束。

一是耕地面积持续减少。

耕地是保障粮食安全的根本，是我们赖以吃饭的家底。

第三次全国国土调查数据显示，我国现有耕地面积距离18亿亩的耕地红线越来越近。

二是耕地质量明显下滑。

由于高强度利用，我国耕地基础地力也呈现下降态势，东北黑土地退化、南方耕地酸化、北方耕地盐碱化等问题尤为突出。

三是农民种粮积极性不高。

粮食是一种特殊商品，社会效益高但经济效益相对较低，农民种粮积极性不足。

部分农村地区出现耕地撂荒、耕地“非农化”、耕地“非粮化”等现象。

从国际供给研判，国际粮食供应链稳定性不容乐观。

新冠疫情蔓延和国际形势的持续紧张对全球粮食供应体系造成很大冲击和影响，国际粮价出现大幅波动，给世界粮食安全带来了不确定性。

我国部分农产品例如大豆对进口的依赖度较高，且进口对象国家高度集中，国际形势变化必然对我国粮食进口产生较大影响，从而影响我国粮食供给的稳定性和安全性。

生物能源的研究生物能源是指利用生物质作为能源来源的一种可持续发展的能源形式。

随着能源需求的不断增加和能源危机的日益加剧，生物能源研究成为人们关注的热点之一。

本文将从生物能源类型、生物能源的应用和发展前景等方面，对生物能源的研究进行探讨。

一、生物能源类型生物能源主要包括生物质能、生物气能和生物油能。

生物质能是指利用植物、木材、农作物和废弃物等生物质材料进行能源转化的过程，其具有广泛的来源和可再生的特点。

生物气能是指利用生物质材料通过生物化学反应或者热化学反应得到的气体燃料，如生物甲烷和生物氢气等。

生物油能是指利用植物油、动物脂肪或微藻等油源来制取燃料，如生物柴油和生物液化石油气等。

二、生物能源的应用生物能源的应用范围广泛，包括交通运输、家庭供暖、电力生产等领域。

在交通运输领域，生物柴油作为一种可替代石油燃料的生物能源，可以减少碳排放和空气污染。

在家庭供暖领域，利用生物质能源进行燃烧取暖，能够有效利用农业废弃物和木材等资源，减少污染排放，实现能源的可持续利用。

在电力生产领域，利用生物质能源进行发电，能够替代传统的火力发电，降低碳排放并减少能源消耗。

三、生物能源的发展前景生物能源的发展前景广阔。

首先，生物能源具有可再生性，不依赖于有限的化石能源资源，可以实现能源的可持续发展。

其次，生物能源的利用可以减少碳排放和减缓全球气候变化。

与传统能源相比，生物能源利用过程中产生的二氧化碳可以被植物吸收，形成生物循环，减少对大气环境的污染。

再次，生物能源的开发利用与农业、林业和环保产业相结合，能够促进农村经济的发展和农民增收。

此外，新型生物能源技术的研究和应用，如微藻燃料、生物电池等，也为生物能源的未来发展提供了更多的可能性。

总结起来，生物能源的研究和应用具有重要的现实意义和发展潜力。

通过科学的研究和创新技术的应用，我们可以实现对生物能源资源的高效利用，减少对化石能源的依赖，推动能源产业的绿色发展。

相信随着技术的不断进步和人们环保意识的增强，生物能源必将在能源领域发挥越来越重要的作用，为人类创造更加清洁、可持续的能源未来。

第29卷,第4期 中国农业资源与区划Vol .29,No .4,pp 1-4 2008年8月 Chinese Jour nal of A g ricultural Resources and Regional Pla nning A ugust ,2008 生物液体能源发展对我国农业发展和粮食安全的影响＊杨　军,仇焕广,黄季焜(中国科学院农业政策研究中心,北京　100101)摘　要　阐述了全球生物液体能源的发展是导致近期世界粮食价格持续上涨的主要原因;我国2005～2006年是大米、小麦、玉米的净出口国,但大豆进口快速增长;我国目前所采取的政策,虽然短期内控制了部分农产品价格,但会不断积累价格上涨的风险;应准许粮食价格适当上涨,同时对城市低收入者适当补贴。

关键词　生物液体能源　农业发展　粮食安全　中国收稿日期:2008-06-09　杨军为副研究员　仇焕广为副研究员　黄季焜为研究员＊国家社科基金(07BJY062)和国家自然科学基金(70741034)对本研究的资助。

一、全球生物液体能源发展及其影响随着石油价格不断攀升,世界生物液体能源在全球范围内快速发展。

为了保证能源安全和降低温室气体排放,欧美等发达国家,以及巴西、印度和中国等发展中国家都积极发展生物燃料。

全球生物液体能源产量迅速提高,其中,燃料乙醇产量由2001年的49亿加仑快速增长到2006的130亿加仑,年均增长21.4%;生物柴油也由2001年的2.8亿加仑增加到2006年的19亿加仑,年均增长46.9%。

目前很多国家都制定了生物液体能源中长期发展规划,其生产将进一步显著提高。

根据食物和农业政策研究所(FA -PRI )2008年的一项预测报告,全球燃料乙醇产量在2017年将达到323亿加仑,生物柴油的产量将达到49亿加仑[1]。

目前,生物液体能源主要以粮食作物和油料作物为生产原料,生物液体能源的快速发展将显著提高对原料作物需求,将对世界粮食生产、贸易和价格产生显著影响。

我国生物能源的发展现状及展望 姓名：高达元 学号：20090940106 班级：0901

摘要：能源问题是当今世界五大亟待解决的问题之一。而生物能源作为未来能源的主力军，它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，所以在未来的发展中具有不可替代的地位。但是，就现阶段而言，一些技术上的瓶颈仍然难以突破，这极大地限制了生物能源的发展。本文概括地介绍了生物能源发展历程以及面对的问题，希望能对读者了解新能源的基本信息有所帮助。

关键词：生物能源；技术；现状；发展 1 引言 毫无疑问，能源安全是一个国家经济发展、社会安定、战略发展的安全保障基础之一。虽然我国煤炭资源产量以及总量居世界首位，但这几年从俄罗斯以及一些国家进口也越来越多。对于贫乏的石油资源来说，对外进口的依赖就更大了。所以这警示着我国能源发展在未来必须走出以传统的化石能源为依托的模式，走上一条绿色、生态、安全、循环、可再生的道路。对此，生物能源无疑是必备选择。 一般来说，生物能源是指通过生物的活动，将生物质、水或其他无机物转化为沼气、氢气等可燃气体或乙醇、油脂类可燃液体为载体的能源。目前，生物能源转化的重要途径主要有生物制氢、乙醇发酵、生物柴油和沼气发酵等。 在国家发展规划中，政府把生物能源作为能源发展的重要对象，并投入了大量经费，从事研究、生产工作。就近阶段而言，一些生物发电厂纷纷立项，准备投入生产，例如湖南汉寿投资3亿元建生物能源发电厂；广西利用蔗渣发电等。由此可见，在接下来的一段时间里，生物能源的研究与应用将如雨后春笋般地蓬勃发展。

2 生物能源的发展现状 （一）生物能源状况及利用情况 能源发展经历了三代技术，第一代主要是以粮食作为生物能源来生产生物乙醇。例如玉米、甘蔗等。但这要与人竞食，故在发展时，有极大限制，在我国，有些生物能源公司还是可以利用甘蔗等进行生物发电，给局部地区带来了便利；第二代主以生物质的发酵或机械作用来生产乙醇或生物柴油等，但是，在实现生物能源转化过程中，还没有找到一种十分高效低成本的方式，所以，在生产应用方面，还不太成熟。但在一些其他国家，生物柴油等技术发展得已经比较成熟了。第三代以海藻为原料来，但这仅仅停留在实验阶段，不能投入实际生产。 据统计，中国种植的生物能源资源(包括淀粉、植物油、纤维素、半纤维素、木质素)高达7亿t，其中1.5亿t（煤当量）可转化为多种形式的能源。林业废弃物为2亿t（煤当量）。适于能源作物的潜在种植面积可满足年产0.5亿t生物液体燃料的原料需求。按照一定的折算系数计算出的农作物秸秆产量，总量达6.2亿t。但具体分析，农作物秸秆的利用主要分布在农村，而且多用于发酵产沼气。目前，中国沼气池的推广应用规模居世界首位，2010年，估计已达到2600万口。 中国生物能源的应用技术研究，从20世纪80年代以来一直受到政府、企业和科研人员的重视，在生物质固体、液体和气体燃料方面均开展了研究开发工作，但利用方面仍处于初级阶段。 （二）生物能源转化的重要途径 一、燃料酒精 目前燃料酒精的生产方法根据原料区分有：糖类、谷物淀粉类和纤维素类。用糖类如糖蜜生产酒精是工艺最为简单、成本最为低廉的方法。以谷物淀粉作原料生产酒精是北美和欧洲等国广泛使用的方法。以植物秸秆等纤维素为原料生产酒精是最具挑战性的课题。目前用纤维素制造乙醇的关键问题是纤维素原料的预处理和高效的发酵工艺。 目前纤维素原料的预处理技术主要有化学法和酶法。化学法一般采用酸水解法。目前应用抗酸膜将纤维素物质酸解物 中的糖和酸分离，一方面获得由纤维素降解产生 的糖，另一方面则 回收盐酸和硫酸。利用这一技术，从木材酸解生产葡萄糖的费用与淀粉水解生产葡萄糖的费用大体相当。 酶法水解的关键是纤维素酶的成本。而利用秸秆等农作物发酵制备酒精的另一个 问题是如何利用植物纤维原料中的戊糖（约占20%-30%）。20世纪80年代以前人们认为木糖（戊糖）不能被酵母发酵，直到1980年Wang等提出木糖可以被一些微生物发酵生成酒精后，国际上掀起了一股木糖酒精发酵菌株 的研究热潮，迄今已发现100多种微生物可代谢木糖生成酒精，包括细菌、丝状真菌和酵母。特别是生物基 因工程 的发展，产生了大量可利用木糖的基因工程菌。 二、生物柴油 生物柴油是采用来自动物或植物脂肪酸单酯包括脂肪酸甲酯、脂肪酸乙酯及脂肪酸丙酯等与甲醇（或乙醇）经酯交换反应而得到的长链脂肪酸甲（乙）酯，是一种可以替代普通石油柴油的可再生的清洁燃料。和普通柴油相比，生物柴油具有以下优点：以可再生的动物及植物脂肪酸单酯为原料，可减少对石油的需求量和进口量；环境友好，采用生物柴油的尾气中有毒有机物、颗粒物和二氧化碳和一氧化碳的排放量分别为普通柴油的10%、20%和10%，无二氧化硫和铅等有毒物的排放；混合生物柴油可将排放物的含硫量较低。 利用油脂原料合成生物柴油的方法；用动物油制取的生物柴油及制取方法；生物柴油和生物燃料油的添加剂；废动植物油脂生产的轻柴油乳化剂及其应用；低成本无污染的生物质液化工艺及装置；低能耗生物质热裂解的工艺及装置；利用微藻快速热解制备生物柴油的方法；用废塑料、废油、废植物油脚提取汽、柴油用的解聚釜，生物质气化制备燃料气的方法及气化反应装置；以植物油脚中提取石油制品的工艺方法；用等离子体热解气化生物质制取合成气的方法，用淀粉酶解培养异养藻制备生物柴油的方法；用生物质生产液体燃料的方法；用植物油下脚料生产燃油的工艺方法，由生物质水解残渣制备生物油的方法，植物油脚提取汽油柴油的生产方法；废油再生燃料油的装置和方法；脱除催化裂化柴油中胶质的方法；废橡胶(废塑料、废机油)提炼燃料油的环保型新工艺，脱除柴油中氧化总不溶物及胶质的化学精制方法；阻止柴油、汽油变色和胶凝的助剂；废润滑油的絮凝分离处理方法。 三、生物制氢 生物制氢是指生物质通过气化和微生物催化脱氢方法制氢以及在生理代谢过程中产生分子氢过程的统称。制氢方法很多，主要有生物发酵制氢、细菌发酵产氢、藻类产氢、串行流化床生物质气化制氢、高效微生物制氢及氢能-电能转化、利用农作物生物质制氢及氢能发电等。 总体上来说，生物制氢技术尚未完全成熟，在大规模应用之前尚需深入研究。目前的研究大多集中在纯细菌和细胞固定化技术上，如产氢菌种的筛选及包埋剂的选择等。在上述生物制氢方法中，发酵细菌的产氢速率最高，而且对条件要求最低，具有直接应用前景；而光合细菌产氢的速率比藻类快，能量利用率比发酵细菌高，且能将产氢与光能利用、有机物的去除有机地耦合在一起，因而相关研究也最多，也是具有潜在应用前景的一种方法。非光合生物可降解大分子物质产氢，光合细菌可利用多种低分子有机物光合产氢，而蓝细菌和绿藻可光裂解水产氢，依据生态学规律将之有机结合的共产氢技术已引起人们的研究兴趣。混合培养技术和新生物技术的应用，将使生物制氢技术更具有开发潜力。 目前存在问题及发展前景主要有：如何筛选产氢率相对高的菌株、设计合理的产氢工艺来提高产氢效率；高效制氢过程的开发；发酵细菌产氢的稳定性和连续性；混合细菌发酵产氢过程中彼此之间的抑制、发酵末端产物对细菌的反馈抑制等。