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大美——生物能源


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生物能源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

生物质包括植物、动物及其排泄物、[2]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


 

第一,生物燃料是唯一能大规模替代石油燃料的能源产品,而水能、风能、太阳能、核能及其他新能源只适用于发电和供热。
第二,生物燃料是产品上的多样性。能源产品有液态的生物乙醇和柴油,固态的原型和成型燃料,气态的沼气等多种能源产品。既可以替代石油、煤炭和天然气,也可以供热和发电。
第三,生物燃料是原料上的多样性。生物燃料可以利用作物秸秆、林业加工剩余物、畜禽粪便、食品加工业的有机废水废渣、城市垃圾,还可利用低质土地种植各种各样的能源植物。
第四,是生物燃料的“物质性”,可以像石油和煤炭那样生产塑料、纤维等各种材料以及化工原料等物质性的产品,形成庞大的生物化工生产体系。这是其他可再生能源和新能源不可能做到的。
第五,生物燃料的“可循环性”和“环保性”。生物燃料是在农林和城乡有机废弃物的无害化和资源化过程中生产出来的产品;生物燃料的全部生命物质均能进入地球的生物学循环,连释放的二氧化碳也会重新被植物吸收而参与地球的循环,做到零排放。物质上的永续性、资源上的可循环性是一种现代的先进生产模式。
第六,生物燃料的“带动性”。生物燃料可以拓展农业生产领域,带动农村经济发展,增加农民收入;还能促进制造业、建筑业、汽车等行业发展。在中国等发展生物燃料,还可推进农业工业化和中小城镇发展,缩小工农差别,具有重要的政治、经济和社会意义。
第七,生物燃料具有对原油价格的“抑制性”。生物燃料将使“原油”生产国从目前的20个增加到200个,通过自主生产燃料,抑制进口石油价格,并减少进口石油花费,使更多的资金能用于改善人民生活,从根本上解决粮食危机。
第八,生物燃料是创造就业机会和建立内需市场。巴西的经验表明,在石化行业1个就业岗位,可以在乙醇行业创造152个就业岗位;石化行业产生1个就业岗位的投资是22万美元,[3]燃料行业仅为1.1万美元。联合国环境计划署发布的“绿色职业”报告中指出,“到2030年可再生能源产业将创造2040万个就业机会,其中生物燃料1200万个”。
因此,人类走向以生物能源开发利用为标志的可再生能源时代,意义十分重大:能大量利用农村的土地,提高农民收入。直接增加能源供给,改善大气环境,使二氧化碳的排放与吸收形成良性循环,缓解二氧化碳排放的压力。当前生物能源的主要形式有沼气,生物制氢,生物柴油和燃料乙醇沼气是微生物发酵秸秆,禽畜粪便等有机物产生的混合气体,主要成分是可燃的甲烷。生物氢可以通过微生物发酵得到,由于燃烧生成水,因此氢气是最洁净的能源。生物柴油是利用生物酶将植物油或其他油脂分解后得到的液体燃料,作为柴油的替代品更加环保.燃料乙醇是植物发酵时产生的酒精,能以一定比例掺入汽油,使排放的尾气更清洁。虽然现在的主要能源还是化石能源,但是生物能源的前途无量。虽然生物能源的开发利用处于起步阶段,生物能源在整个能源结构中所占的比例还很小,但是其发展潜力不可估量。以我国为例,目前全国农村每年有7亿吨秸秆,可传化为1亿吨的酒精.南方有大量沼泽地,可以种植油料作物,发展生物柴油产业。加上禽畜粪便,森林加工剩余物等。
由于地球上生物数量巨大,由这些生命物质排泄和代谢出许多有机质,这些物质所蕴藏的能量是相当惊人的。根据生物学家估算,地球上每年生长的生物能总量约1400—1800亿吨(干重),相当于目前世界总能耗的10倍。我国的生物质能也极为丰富,现在每年农村中的秸秆量约6.5亿吨,到2010年将达7.26亿吨,相当于5亿吨标煤。柴薪和林业废弃物数量也很大,林业废弃物(不包括炭薪林),每年约达3700万m3,相当于2000万吨标煤。


 

1.加大新一代生物液体燃料开发力度。充分利用盐碱荒地、荒坡地、宜林地等宜能荒地种植能源作物,建设以能源林、甜高粱茎杆、非粮淀粉类植物、农林(工业)废弃物以及新型能源作物为主的非粮原料多元化供应体系。突破纤维素乙醇原料预处理、低成本水解糖化关键技术瓶颈;加速生物质燃气合成燃油催化剂等的研发和产业化,建设纤维素燃料乙醇和生物合成燃油商业化示范工程,构建生物液体燃料产业链。加大油藻生物柴油和航空生物燃料等前沿技术的研发力度,推动开展产业化示范。[4]
2.促进生物燃气和成型燃料的商业化应用。促进生物燃料供应的城乡一体化,重点在农林生物质资源条件较好的地区推广生物质燃气和成型燃料集中供应技术、沼气集中供应技术和生物质成型燃料技术的规模化应用,鼓励生物能源并入城市能源供应网络,提高生物能源产业的经济效益,促进市场化发展。重点加大对大型生物质集中供气成套装备、中高温高效沼气厌氧发酵成套装备、沼气净化、压缩、灌装成套设备、低电耗生物质燃料成型设备、生物质供热锅炉技术和民用炉具的研发和应用力度,建设城乡一体化的生物质燃气、沼气供应管网体系和生物质成型燃料供应体系。制定和完善生物质燃气、沼气、成型燃料产品质量标准、工程建设运行安全标准以及生物燃料应用污染物排放标准。[4]
3.因地制宜加快生物质发电产业发展。充分利用农林剩余物、沙生植物平茬物及灌木林、生活垃圾、蔗渣、畜禽粪便、有机污水等,因地制宜发展各类生物质发电技术,加快生物质发电关键设备的研发和产业化。结合新能源集成应用重大产业创新发展工程的实施,建设适应不同区域特点的生物质发电示范工程,加快制定适用于生物质发电的分布式发电并网标准,建立健全生物质发电原料收集体系、装备研发和产业化体系及生物质发电管理体系。

能源之美

生物质能的“美”
生物质能源的“至美”之处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。
生物质能源的“美”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。
生物质能源的“美”还在于它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。
绿色能源


 


 


 


 


 


 

 

生物能源又称绿色能源,是指从生物质得到的能源,它是人类最早利用的能源.古人钻木取火,伐薪烧炭,实际上就是在使用生物能源.


 

“万物生长靠太阳”,生物能源是从太阳能转化而来的,只要太阳不熄灭,生物能源就取之不尽。其转化的过程是通过绿色植物的光合作用将二氧化碳和水合成生物质,生物能的使用过程又生成二氧化碳和水,形成一个物质的循环,理论上二氧化碳的净排放为零。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。
但是通过生物质直接燃烧获得的能量是低效而不经济的.随着工业革命的进程,化石能源的大规模使用,使生物能源逐步被煤和石油天然气为代表的化石能源所替代.但是,工业化的飞速发展,化石能源也被大规模利用,产生了大量的污染物,破坏了自然界的生态平衡,为了进行可持续发展,以及化石能源的弊端日益显现,生物能源的开发和利用又被人们所侧重.
哪些生物质能
因此,人类走向以生物能源开发利用为标志的可再生能源时代,意义十分重大:能大量利用农村的土地,提高农民收入.直接增加能源供给,改善大气环境,使二氧化碳的排放与吸收形成良性循环,缓解二氧化碳排放的压力.当前生物能源的主要形式有沼气,生物制氢,生物柴油和燃料乙醇.
沼气是微生物发酵秸秆,禽畜粪便等有机物产生的混合气体,主要成分是可燃的甲烷.生物氢可以通过微生物发酵得到,由于燃烧生成水,因此氢气是最洁净的能源.生物柴油是利用生物酶将植物油或其他油脂分解后得到的液体燃料,作为柴油的替代品更加环保.燃料乙醇是植物发酵时产生的酒精,能以一定比例掺入汽油,使排放的尾气更清洁.虽然现在的主要能源还是化石能源,但是生物能源的前途无量.虽然生物能源的开发利用处于起步阶段,生物能源在整个能源结构中所占的比例还很小,但是其发展潜力不可估量.以我国为例,目前全国农村每年有7亿吨秸秆,可传化为1亿吨的酒精.南方有大量沼泽地,可以种植油料作物,发展生物柴油产业.加上禽畜粪便,森林加工剩余物等.我国现有可供开发用于生物能源的生物质资源至少达到4.5亿吨标准煤,相当于我国2000年全部一次能源消费的40%
类型

燃料乙醇

概念:燃料乙醇一般是指提及浓度达到99.5%以上的无水乙醇。
特点:可作为新兴能源,减少石油消耗,保障国家能源安全;辛烷值高,抗爆性能好,可作为汽油添加剂,提高辛烷值,减少矿物燃料对大气污染;是可再生能源,利用农作物发酵生产乙醇,燃烧排放二氧化碳与作物在生长过程中消耗二氧化碳基本持平,可减少矿物燃料燃烧产生的二氧化碳。

生物柴油

概念:生物柴油是清洁的可再生能源,它是一大豆和油菜籽等油料作物、油棕黄连木等油料林木果实、工程薇藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料,是优质的石化柴油代替品。
特点:优良的环保性、较好的低温发动机启动性能、较好的安全性能、较好的安全性能、具有可再生性能、无需改动柴油发动机

生物沼气

概念:生物沼气是指利用城市生活垃圾、农作物废料甚至污泥等分解产生的气体,主要成分为甲烷和二氧化碳,可用于发电和供热。

生物丁醇

概念:生物丁醇是以生物为原料,通过与乙醇相似的发酵工艺制备而成的可再生能源。
特点:碳排放量较低、蒸汽压力较低、与汽油混合与水的宽容度较大,与汽油混合比较高

微藻制油

概念:薇澡即指是生长在海中的藻类,是植物界的隐花植物,通过有效的利用太阳能,进行光合作用固定二氧化碳,将无机物转化为氢、高不饱和烷烃、油脂等能源物资。
特点:薇澡生物是可再生、速生生物、对大气二氧化碳没有净增加、人工培养资源占用小。

生物质发电

概念:生物质发电是指利用生物质所具有的生物质能进行的发电,是可再生能源发电的一种,包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋发电、早期发电等。
参考资料
1.生物能源  .国际能源战略智库峰会 [引用日期2013-08-20] .
2.生物能源的开发与利用策略  .中国城市低碳经济网 [引用日期2012-12-10] .
3.生物能源成本创新低 原料仍是瓶颈  .中国城市低碳经济 [引用日期2012-12-10] .
4.生物产业发展规划引爆生物能源环保产业  .. [引用日期2013-01-7] .
5.中科院青岛能源所研究开发海洋生物质能源材料  .生物帮 [引用日期2013-07-11] .
相关文献
中药渣综合利用研究进展-药学研究-2013年 第1期 (2)
影响微藻规模化培养的因素-催化学报-2013年 第1期 (21)
河南省食用菌产业发展现状及发展策略的探讨-食用菌-2013年 第1期 (2)
 



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