生物质能源的现状和发展前景

生物质能源的现状和发展前景 一. 生物质能源概述化石资源的过度消耗引发了能源和环境危机, 寻 找不可再生资源的替代品成为人类社会生存发展面临的重大问题。 生 物质能源环境友好， 可再生, 并且有丰富的存量， 且从生物质出发, 获得多种形态的能源成为了研究热点和投资热点 .生物质是指由光合 作用产生的各种有机体.生物质能则是以生物质为载体的、蕴藏在生 物质中的能量, 即绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮 存在生物质内部的能量形式。它除了可以提供燃烧热， 还可以制成 种类繁多的重要化工品[1]及气、液、固的能源形态 , 尤其是可以作为 交通燃料的制备原料［2]。生物质的研究在推动化学工业和能源燃料 可持续发展中已经并将继续发挥重要作用 .生物质资源按其来源分类 可分为： 一是木材及森林; 二是农业废弃物； 三是水生植物； 四 是油料植物; 五是城市和工业有机废弃物; 六是动物粪便。生物质的 应用和开发在政策层面上引起了各国的重视 , 我国在生物能源产业 发展十一五规划中, 突出了五个方面： 1。提高能源植物的数量和质 量;2. 从原料到技术发展燃料乙醇工业 .3.加快生物柴油产业化的步 伐。4.推进生物质发电和供热.5.促进生物质转化为致密成型燃料。利 用生物质能方式主要有: 一是热化学转换技术， 获得木炭焦油和可 燃气体等高品位的能源产品，分为高温干馏、热解、生物质液化等方 法； 二是生物化学转换法, 主要指生物质在微生物的发酵作用下， 生成沼气、 酒精等能源产品; 三是利用油料植物所产生的生物油;四是 直接燃烧技术, 包括炉灶燃烧技术、锅炉燃烧技术、致密成型技术和 垃圾焚烧技术等。二。 生物质资源量 1。全球的生物质资源生物质 能仅次于三大化石能源位列第四, 存量丰富且可再生，具备很大的发 展前景。全球每年经光合作用产生的生物质约 1700 亿吨， 其能量 相当于全球能量年消耗总量的 10 倍， 而作为能源的利用量还不到 总量的 1％ ，开发潜力巨大。目前来自生物质的能量约占全球消耗 能量的 14％。其中发达国家每年 3%左右的能源来自生物质能, 发展 中国家生物质利用约占这些国家能源消耗的 35%.按照一些国际能源 组织测算, 随着化石能源的枯竭和价格的增长, 到 2015 年，全球总 能耗将有 40%来自生物质能源。 2。我国的生物质资源据估计， 我 国每年产生的生物质总量有 50 多亿吨(干重） ， 相当于 20 多亿吨 油当量， 约为我国目前一次能源总消耗量的 3 倍，目前我国商品化 的生物质能源仅占一次能源消费的 0.5％左右。即使考虑到中国有坚 持“不与人争粮、不与粮争地“的原则， 秸秆、畜禽粪便等农业农村 废弃物和林木枝桠等林业废弃物发展生物质能源的存量仍然很大 .据 2003 年不完全统计，我国每年仅可收集的农业废弃物及禽畜粪便资 源就可达 10 亿吨, 其中农作物秸秆总量则有 6。5 亿吨，除部分作 为造纸原料、炊事燃料、饲料肥料和秸杆还田之外， 可作为能源用 途的秸秆约 3。5 亿吨,折合 1。8 亿吨标准煤， 可以转化为 1 亿 吨燃料酒精或 5000 万吨生物柴油。 目前各类农业废弃物每年利用率 不足 10％.到 2010 年秸秆总量将达 7。26 亿吨， 相当于 5 亿吨标 煤。2005 年统计我国畜禽粪便资源的实物量仅为 1.38 亿吨。预计 到 2010 年和 2015 年, 中国规模化养殖场畜禽粪便资源的实物量 将分别达到 25 亿吨和 32。5 亿吨。我国自 l981 年起， 就有计划 地建设薪炭林, 到 l995 年, 年增产薪材量 2000— 2500 万吨, 经济 林面积有 3.2 亿亩, 但是目前加工利用的还不足 1/4 。 林木枝桠和林 业废弃物年可获得量约 9 亿吨, 约有 3 亿吨可作为能源利用。我国 存在约 20 亿亩的山地、滩涂、盐碱地等边际性土地, 不宜种植粮食 作物， 但可以作为能源等专业植物种植的土地。按这些土地的 20 % 利用计算, 每年约生产 10 亿吨生物质。 目前全国年产有机废水 25.2 亿吨, 废渣 0。7 亿吨, 可获得沼气资源量为 106.8 亿 m3.城市固体 废弃物年产生量约 1。5 亿吨， 每年以 8％- 10%的速度持续增长。 三. 利用的现状为解决能源危机我国政府制定了相应政策及规划支 持生物质转化技术的开发.目前我国在几项生物质能源技术的研发和 产业化上取得了一定的进展： 1。沼气生物质（农作物秸秆、粪便、 有机废水等有机废弃物 ) 在厌氧环境通过微生物发酵产生一种以甲 烷为主要成分的可燃性混合气体 , 即沼气.我国的沼气建设始于20 世纪五、六十年代, 是世界上沼气利用开展得最好的国家, 在厌氧发 酵、工程建设等方面已居于国际领先水平 .农村户用沼气系统已经成 熟, 主要为农户提供生活燃料, 副产的沼液和沼渣做有机肥料部分替 代化肥.已经研制出适应不同气候、原料和使用条件的标准化系列池 型， 并广泛采用混凝土现浇施工工艺， 使用寿命长; 由于技术的进 步， 使沼气池的使用管理变得更加简单易行； 沼气产业规模发展不 断扩大， 产品基本实现了标准化生产, 规范化设计和专业化施工。 目前民用沼气技术已相当成熟， 已进入商业化普遍推广阶段.污水处 理的大型沼气工程技术也已基本成熟， 进入商业示范和初步推广阶 段。 “十五“开始, 国家开始提供专项支持沼气建设， 到 2007 年我国 大中型沼气设施有 5000 多处, 户用沼气池有 2700 多万口。年产沼 气 90 亿立方米, 相当于当年天然气消费量的 10%。按照国家计划， 2020 年, 中国沼气开发量将达到270 亿立方米， 年增长率为 9.1％。从沼气的原料来看， 预计到 2015 年, 中国规模化养殖场畜 禽粪便资源的实物量将分别达到 32.5 亿吨, 城市有机废水达到 25 吨， 如果全部利用约产生 2000 多亿立方米沼气。 2。 燃料乙醇中 国以粮食为原料的燃料乙醇生产已初步形成规模.“十五”期间, 在河 南、安徽、吉林和黑龙江分别建设了以陈化粮为原料的燃料乙醇生产 厂, 已在 9 个省 （5 个省全部, 4 个省的 27 个地(市)) 开展车用乙醇 汽油销售,2005 年， 这些地方实现了车用乙醇汽油替代汽油。考虑 到成本与粮食供给， 我国现今政策仅鼓励非粮生产乙醇的开发。以 木薯替代粮食生产乙醇， 全国具有年产 500 万吨燃料乙醇的潜力. 以甜高粱茎秆为原料生产燃料乙醇的技术(称为甜高粱乙醇)已经达 到年产 5000 吨燃料乙醇的生产规模.由于现阶段国家对燃料乙醇实 行定点生产， 再者产品本身距离交通燃料的要求还有差距 , 这些甜 高粱乙醇无法进入交通燃料市场， 大多数掺入了低质白酒中。另外, “八五”期间, 我国开始研究利用纤维素废弃物制取乙醇, 主要研究 纤维素的稀酸水解及其发酵技术，并在“九五“期间进入中间试验阶 段; 目前已经建成年产 600 吨规模的纤维素废弃物制取乙醇燃料技 术中试设施。 3. 生物柴油由生物质替代石油原料制取汽油和柴油 , 是可再生能源开发利用的重要方向， 研究方向主要集中在催化转化 为适宜的油品