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生物质知识篇

根据国际能源机构(IEA)的定义,生物质(biomass)是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。生物质能则是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式,它一直是人类赖以生存的重要能源之一,是仅次于煤炭、石油、天然气之后第四大能源,在整个能源系统中占有重要的地位。


简介及特点

在各种可再生能源中,由于核能、大型水电具有潜在的生态环境风险,风能和地热等区域性资源制约,大力发展遭到限制和质疑,而生物质能却以遍在性、丰富性、可再生性等特点得到人们认可。生物质的独特性,不仅在于能贮存太阳能,还是一种可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态和气态燃料,煤、石油、天然气等能源实质上也是由生物质能转变而来的。

生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体,即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。其特点包括:可再生性。低污染性。广泛分布性。资源丰富。碳中性。

有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。狭义概念:生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素(简称木质素)、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。


利用技术

种类繁多,分别具有不同特点和属性,利用技术复杂、多样,纵观国内外生物质利用技术,均是将其转换为固态、液态和气态燃料加以高效利用,主要途径有:

1、直接燃烧技术包括户用炉灶燃烧技术,锅炉燃烧技术、生物质与煤的混合燃烧技术,以及与之相关的压缩成型和烘焙技术。

2、生物转化技术小型户用沼气池、大中型厌氧消化。

3、热化学转化技术包括生物质气化、干馏、快速热解液化技术。

4、液化技术包括提炼植物油技术、制取乙醇、甲醇等技术

5、有机垃圾能源化处理技术。


利用现状

中国对生物质能源利用极为重视,己连续在四个五年计划将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目,开展了生物质能利用技术的研究与开发,如户用沼气池、节柴炕灶、薪炭林、大中型沼气工程、生物质压块成型、气化与气化发电、生物质液体燃料等,取得了多项杰出成果。政策方面,2005年2月28日,第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过了《可再生能源法》,2006年1月1日起已经正式实施,并于2006年陆续出台了相应的配套措施。这表明中国已在法律上明确了可再生能源包括生物质能在现代能源中的地位,并在政策上给予了巨大优惠支持。2007年,发展与改革委员会制订的《中国对应气候变化方案》确认,2010年后每年将通过发展生物质能源减少温室气体排放0.3亿吨CO2当量。因此,中国生物质能发展前景和投资前景极为广阔。

中国已经开发出多种固态填充床和流化床气化炉,以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。2006年用于木材和农副产品烘干的有800多台,村镇级秸秆气化集中供气系统近600处,年生产生物质燃气2,000万立方米。

近年来,中国生物油技术的开发取得较大进展。2013年4月24日,中国成功地进行了首回1号生物航空煤油飞机试飞。 这使中国成为继美国、法国和芬兰之后,第四个拥有这项技术的。该技术以生物质或废弃食用油为原料,通过转化和提纯制造航空煤油等高附加值产品。它不仅在技术上可行,也为解决所谓“地沟油”回流餐桌的问题提供了新的技术途径。目前面临的成本问题有望在大规模量产时逐步解决。

总体而言,中国生物质能源技术的发展和市场发育还不够完善,生物质能利用技术的整体技术水平与发达还有差距,市场亟需规范。但随着环保立法的加强和技术进步,生物质能源行业将会得到快速发展。


种类

生物质包括植物通过光合作用生成的有机物(如植物、动物及其排泄物)、垃圾及有机废水等几大类。生物质的能源来源于太阳,所以生物质能是太阳能的一种。生物质是是太阳能主要的吸收器和储存器,生物质通过光合作用能够把太阳能积聚起来,储存于有机物中,这些能量是人类发展所需能源的源泉和基础。


用之不竭的资源 —— 生物质

生物质是地球上广泛存在的物质,它包括所有动物、植物和微生物以及由这些有生命物质派生、排泄和代谢的许多有机质。各种生物质都具有一定能量。以生物质为载体、由生物质产生的能量便是生物质能。生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式,直接或间接来源于植物的光合作用。地球上的植物进行光合作用所消费的能量,占太阳照射到地球总辐射量的0.2%。这个比例虽不大,但比例值很惊人:经由光合作用转化的太阳能是目前人类能源消费总量的40倍。可见,生物质能是一个巨大的能源。生物质能的主要来源有薪柴、木质废弃物、农业秸秆、牲畜粪便、制糖作物废渣、城市垃圾和污水、水生植物等。

我们知道绿色植物利用叶绿素通过光合作用,把二氧化碳CO2和水H2O转化为葡萄糖,并把光能储存在其中,然后进一步把葡萄糖聚合淀粉、纤维素、半纤维素木质素等构成植物本身的物质。所谓生物质可以理解为,由光合作用产生的所有生物有机体的总称,包括植物、农作物、林产物、海产物(各种海草)和城市垃圾(纸张、天然纤维)等。据估计,作为植物生物质的主要成份——木质素和纤维素每年以约1640亿吨的速度再生,如以能量换算相当于石油产量的15-20倍。如果这部份资源得到好的利用,人类相当于拥有一个取之不尽的资源宝库。

而且,由生物质的碳来源于空气中的二氧化碳,燃烧后再生成二氧化碳,所以不会增加空气中的二氧化碳的含量。CO2是主要的温室效应气体(Greenhouse Effect Gas),它对全部温室效应的贡献为26%,对大气中除水蒸气外各种气体引起的温室效应的贡献约为65%。鉴于利用生物质作为能源不会增加大气中二氧化碳的含量,即碳中性(carbon neutral),也可以理解为零排放,生物质与矿物质能源相比更为清洁。