認(rèn)識“新能源”

鄭凱鵬

當(dāng)前全世界的主要能源仍然是石油、天然氣和煤。石油、天然氣資源將在2050 年前被罄盡的看法已被公認(rèn)。世界上煤的資源尚能滿足100 ～ 200 年的需求，但其低碳排放的清潔利用技術(shù)還需花力氣開發(fā)[1]。這些事實表明，人類將面臨著礦物資源枯竭的嚴(yán)重威脅。為緩解世界能源供給的緊張，世界各國的科學(xué)家在不斷地尋找新能源。未來的新能源主要有風(fēng)能、太陽能、波能、氫能、核能、生物質(zhì)能等等，在這些能源中我認(rèn)為生物質(zhì)能是一種相對優(yōu)越的能源。

一、生物質(zhì)能具有的優(yōu)點

（一）取之不盡用之不竭

生物質(zhì)能是指任何可再生的或可循環(huán)的有機物質(zhì)，包括所有的動物、植物微生物，以及由這些生命體排泄和代謝的所有有機物質(zhì)。所以，地球上只要有生物在，就會有生物質(zhì)能。但是從上面的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)地球上供給的化石能源已經(jīng)不多了。所以生物質(zhì)能的第一個優(yōu)點就是取之不盡用之不竭的。

（二）可再生的能源

生物質(zhì)能源是蘊藏在生物質(zhì)中的能量，是指直接或間接地通過綠色植物的光合作用，把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能后固定和貯藏在生物體內(nèi)的能量[2]。所以生物質(zhì)能是可再生能源。石油、煤炭等化石能源也是動植物的遺體經(jīng)過千萬年的時間轉(zhuǎn)變而來的，這些能源是不可再生。

（三）低污染的清潔能源

生物質(zhì)能源的硫含量、氮含量低，作為燃料時，對大氣的二氧化碳的凈排放量近似于零，可有效地減輕溫室效應(yīng)；剩余部分可以還田，改良土壤，并且產(chǎn)生極少量的有害氣體，屬于潔凈能源。雖然生物質(zhì)能不能像氫能源一樣做到無污染，但是，相對于地球上現(xiàn)在在用的能源來說，生物質(zhì)能是一種非常理想的能源了。

（四）儲存量大、分布廣

生物質(zhì)資源十分豐富，目前全球每年水、陸生物質(zhì)產(chǎn)量約為全球總能耗量的6～10倍左右。地球上光合作用每年生產(chǎn)約2.2×10^11t干生物質(zhì)，相當(dāng)于全球能源消費總量的10倍左右。另外生物質(zhì)能分布廣泛。

（五）生物質(zhì)能利用技術(shù)發(fā)展較快

目前，生物質(zhì)能利用技術(shù)已成為最受歐盟國家重視的可再生能源技術(shù)。在各國支持可再生能源發(fā)展的政策推動下，生物質(zhì)能利用技術(shù)發(fā)展很快，生物質(zhì)能在能源中比例迅速提高，特別是生物質(zhì)顆粒成型技術(shù)和直燃發(fā)電技術(shù)應(yīng)用已非常廣泛。

二、生物質(zhì)能主要應(yīng)用技術(shù)

（一）沼氣技術(shù)

沼氣技術(shù)主要是利用厭氧法處理禽畜糞便和高濃度的有機廢水，是發(fā)展較早的生物質(zhì)能利用技術(shù)。發(fā)達(dá)國家一直以來則主要發(fā)展厭氧技術(shù)，以處理禽畜糞便、垃圾和高濃度有機廢水。目前，印度、菲律賓等發(fā)展中國家也建設(shè)了處理禽畜糞便的大中型沼氣應(yīng)用示范工程[3]。

（二）熱裂解氣化技術(shù)

目前，生物質(zhì)熱裂解液化技術(shù)在美國、加拿大、意大利、瑞士、英國、荷蘭等國的研究開發(fā)居世界領(lǐng)先地位，已經(jīng)研究出來了常規(guī)、快速、真空、閃速等十幾種熱裂解裝置，有一部分已經(jīng)達(dá)到商業(yè)化階段。

（三）氣體生物質(zhì)燃料

氣體生物質(zhì)燃料包括沼氣、生物質(zhì)氣化制氣等。中國沼氣開發(fā)歷史悠久，但大中型沼氣工程發(fā)展較慢基本處于個體小厭氧消化池的水平。

（四）液體生物質(zhì)燃料

液體生物質(zhì)燃料是通過生物質(zhì)資源生產(chǎn)的乙醇燃料和生物柴油，替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源開發(fā)利用的發(fā)展方向。近年來，中國的生物質(zhì)燃料發(fā)展取得了很大的成績，特別是以糧食為原料的燃料乙醇生產(chǎn)已初具規(guī)模。

（五）液體燃料技術(shù)

生物質(zhì)液體燃料開發(fā)是一項備受關(guān)注的技術(shù)，因為生物質(zhì)液體燃料包括燃料乙醇、生物質(zhì)液化油、生物柴油等，可以作為清潔燃料直接代替汽油等石油燃料。

（六）固體生物質(zhì)燃料

固體生物質(zhì)燃料分生物質(zhì)直接燃燒或壓縮成型燃料及生物質(zhì)與煤混合燃燒為原料的燃料。生物質(zhì)燃燒技術(shù)是傳統(tǒng)的能源轉(zhuǎn)化形式。生物質(zhì)成型燃料是把生物質(zhì)固化成型后采用略加改進(jìn)后的傳統(tǒng)設(shè)備燃用，這種燃料可提高能源密度，但由于壓縮技術(shù)環(huán)節(jié)的問題，成型燃料的壓縮成本較高。

（七）壓縮技術(shù)

生物質(zhì)壓縮技術(shù)將固體農(nóng)林廢棄物壓縮成型，制成可代替煤炭的壓塊燃料。成型燃料主要應(yīng)用于以下兩方面：一是炭化加工制成木炭棒或木炭塊，作為民用燒栲木炭或工業(yè)用木炭原料；二是作為燃料直接燃燒，用于家庭或曖房取曖用燃料。

三、生物質(zhì)能主要存在的問題

（一）生態(tài)環(huán)境問題

通常認(rèn)為生物質(zhì)能源的利用只是把吸收于大氣的溫室氣體重新排放到大氣中，整個循環(huán)過程未對環(huán)境造成影響。事實上，現(xiàn)在應(yīng)對溫室氣體效應(yīng)主要依賴的就是生物質(zhì)能夠更多地固存CO2。為了發(fā)展，人類必須消耗能源，生物質(zhì)能作為化石能源的理想替代能源，必將會大規(guī)模應(yīng)用。

（二）生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用技術(shù)

當(dāng)前，由于化石能源應(yīng)用設(shè)備體系比較成熟，生物質(zhì)能專用設(shè)備的技術(shù)研究較多的是如何將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化能源轉(zhuǎn)換到可適用于化石能源應(yīng)用設(shè)備的狀態(tài)，或者對這些設(shè)備稍加改變和部分摻加到化石能源中使用[4]。這樣的生物質(zhì)利用轉(zhuǎn)化技術(shù)尚未非常成熟。完整的生物能源應(yīng)用體系必須發(fā)展專用設(shè)備。但是，在技術(shù)發(fā)展過程中還必須考慮到生物質(zhì)資源的多樣性，因此生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用技術(shù)成為當(dāng)前的問題。

四、結(jié)語

“離離原上草，一歲一枯榮。野火燒不盡，春風(fēng)吹又生”，唐代詩人白居易早在一千多年前就為我們描繪出了生物質(zhì)能取之不盡用之不竭的美好前景。生物質(zhì)能源遠(yuǎn)流長生生不息，作為一種古老而又新型的能源形式，現(xiàn)代科技為它的深度開發(fā)和使用開辟了非常廣闊的空間，我有理由相信，生物質(zhì)能源將成為未來主要的能源，也將為人類貢獻(xiàn)一個更加友善和可持續(xù)發(fā)展的生存空間。

【注釋】

[1] 樊東黎.世界能源現(xiàn)狀和未來[J].金屬熱處理.2011（11）：119-131

[2] 劉靜，李璨.生物質(zhì)能發(fā)電綜述[J].中國科技信息.2011（08）：24

[3] 王福生.生物質(zhì)能的應(yīng)用進(jìn)展[J].科技信息.2011（15）：46

[4] 萬忠東.生物質(zhì)能利用發(fā)展方向探討[J].能源與節(jié)能.2011（07）：20-21

【作者單位：浙江師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院】