淺析生物質能源的開發利用及其意義

張寶權

隨著我國經濟的快速發展，我國的能源消耗與日俱增。現在，我國能源年消耗量占世界能總消耗量的20%以上，而且呈現上升的態勢。我國生物多樣性豐富，加大生物質能源的開發利用，進行農業生物質能源發掘利用，不僅可解決農民的增收和“三農”問題，還可解決目前中國面臨的能源短缺、環境污染、食品安全等重大社會經濟問題。

一、生物質能源的利用現狀

1、直接燃燒。直接燃燒主要包括爐灶燃燒、焚燒垃圾、鍋爐燃燒壓縮成型燃料、聯合燃燒。爐灶燃燒是傳統的用能方式，因其效率低而在逐漸被淘汰。焚燒垃圾是鍋爐在800℃-1000℃高溫下燃燒垃圾可燃組分，將釋放的熱量來供熱或發電。壓縮成型燃料燃燒是先將生物質壓縮成密度大的性能接近煤的物質，再將其燃燒發電，因其排放的污染尾氣小而發展前景良好。聯合燃燒是將生物質摻入燃煤中燃燒發電，此法可減少SO2、NO2等污染氣體的排放。

2、物化轉化。物化轉化主要包括干餾技術、生物質氣化技術及熱裂解技術等。干餾是把生物質轉變成熱值較高的可燃氣、固定碳、木焦油及木醋液等物質。可燃氣含甲烷、乙烷、氫氣、一氧化碳、二氧化碳等，可做生活燃氣或工業用氣，木焦油是國際緊俏產品，木醋液可形成多種化工產品。生物質氣化是在高溫條件下，利用部分氧化法，使有機物轉化成可燃氣體的過程。產生的氣體可直接作為燃料，用于發動機、鍋爐、民用爐灶等場合。

3、生化轉化。生化轉化主要包括厭氧消化技術和酶技術。厭氧消化是利用厭氧微生物在缺氧的情況下將生物質轉化為CH4、CO等可燃氣體。同時得到效果很好的可用作農田的肥料的厭氧發酵殘留物。酶技術是利用微生物體內的酶分解生物質，生產液體燃料，如乙醇、甲醇等。

二、生物質能源的利用技術

1、沼氣發酵技術。沼氣發酵是有機物質在一定溫度、濕度、酸堿度和厭氧條件下，經過沼氣菌群消化的過程。沼氣發酵可生產沼氣作為能源，又可處理有機廢物以保護環境，經沼氣發酵后的沼渣、沼氣液是優化的有機肥料。

近年來，我國政府又加大了對農村沼氣建設的力度并投入了巨大的人力和財力以及出臺了相關的政策給予強有機的支持。目前，我國已經掌握了畜禽糞便、工業有機廢水等有機廢棄物的厭氧消化技術，具備了沼氣大規模開發利用的技術、裝備和施工能力。

2、燃料乙醇技術。燃料乙醇主要是以糖類、淀粉和纖維素為原料經過發酵工藝而得到。由于其產量收到糧食資源的限制，成本高，難以形成大規模生產，因而長遠考慮必須尋找豐富且廉價的原料來源。由于纖維質原料非常豐富且成本較低，因此這方面的研究主要是集中在纖維素方面。

3、生物柴油。生物柴油的生產是指將植物油、動物油脂、廢食用油以及油料作物等為原料，在以甲醇或乙醇為催化劑作用下，將溫度加熱到230-250℃下進行酯化反應，生辰生物柴油的過程。

近幾年來，我國在生物柴油研究開發和產業化方面也取得了很大的進展。目前，我國已可以利用菜籽油、大豆油、米糠下腳料等為原料生產生物柴油。生物柴油具有對環境友好、不容易意外失火、儲運和使用方便等優點，是一種值得大力開發和利用的新型能源。

4、生物質固化成型技術。生物質固化技術是指在高壓或高溫高壓下通過生物質中木質素的塑化黏合，把原來疏松的生物質壓縮成密度極高的高品質成型燃料，以便儲運和高效率燃燒的技術。

我國用于生物質成型燃料的原料大部分是農作物秸稈、農產品加工剩余物、林業生物質資源等。其中，秸稈是固體成型燃料原料的主要來源。我國農作物秸稈數量大、種類多、分布廣，為達到生物質成型燃料成為普遍使用的優質燃料的目標，我國將加大力度開發，并高效、合理地利用生物質能。

5、生物質發電技術。目前，利用生物質發電主要有：生物質直接燃燒發電、沼氣發電和生物質氣化發電。據世界自然基金會發表的最新報告稱，到2020年工業發達國家15%的電力將來自生物質能發電。

三、開發生物質能源的重要意義

1、解決“三農”問題。“三農”問題是我國社會經濟生活中急需解決的一大問題，也是我國能否實現經濟發展和全面建設小康社會的關鍵性問題。促進生物質能的開發利用不但有利于加快新農村特別是貧困地區和少數民族地區的發展，而且有利于發展循環經濟，實現經濟、社會和環境保護的可持續發展。由于我國農村人口眾多，生物質資源不集中且資源浪費嚴重，因此大力發展沼氣池、生物質成型燃料、生物液體燃料以及生物質發電等生物質能技術，不但能解決農村資源的浪費以及資源利用效率低等問題，而且有利于改善農村環境衛生和居住區生活條件。

2、減少環境污染、保護生態環境。在我國各種主要的能源當中，煤炭占據著主導地位，同時，煤炭的大量使用也給當地、地區和全球的環境造成了嚴重的污染。目前，我國溫室氣體（GHG）的排放已經超過了世界排放量要求的13%。

3、保證國家能源安全。傳統的礦物質能源是當今社會發展和進步的發動機，目前全球總能耗的75%來自煤炭、石油、天然氣等。但是，礦物能源是有限的。預計2020年能源消費量將達到30億噸標準煤以上，到2050年可能要達到50億噸標準煤以上。因此，開發利用生物質能已成為解決我國能源問題的戰略選擇。