生物質(zhì)能源利用淺析

朱帆 廣東工業(yè)大學(xué) 廣東廣州 510006

1.生物質(zhì)的定義和分類

廣義上的生物質(zhì)能本質(zhì)上就是太陽能的一種表現(xiàn)形式,是指直接或者間接的通過植物的光合作用,將能量?jī)?chǔ)存在生物載體中的一種能量形式【1】.由于太陽能資源取之不盡用之不竭,所以生物質(zhì)資源是一種可再生能源,它具備分布廣、儲(chǔ)存量大、清潔性等特點(diǎn),同時(shí)它也是唯一一種可儲(chǔ)存和可運(yùn)輸?shù)目稍偕茉?生物質(zhì)能源生產(chǎn)量十分巨大,其生產(chǎn)總量遠(yuǎn)超全世界總能源的需求量,初步估算相當(dāng)于目前世界總能耗的10倍,開發(fā)前景十分廣闊.生物質(zhì)能源按照不同的形式會(huì)有不同的分類方式,本文按照原材料來源分類主要包括農(nóng)作物生物質(zhì)、林業(yè)生物質(zhì)、城市有機(jī)生活垃圾、海洋生物質(zhì)等.

2.國(guó)內(nèi)外四類生物質(zhì)能源淺析

2.1 農(nóng)作物生物質(zhì)

在農(nóng)作物生物質(zhì)中秸稈資源占比最大.我國(guó)近幾年秸稈年產(chǎn)量約6億噸,但由于政策及技術(shù)的原因,秸稈生物質(zhì)資源并沒有得到很好的利用,絕大多數(shù)秸稈直接在田間地頭焚燒、掩埋,只有小部分用于家庭燃料或者飼料【2】.在國(guó)外,秸稈的利用途徑豐富很多.丹麥?zhǔn)鞘澜缟献钕仁褂媒斩挵l(fā)電的國(guó)家,每年燃燒15萬噸秸稈,秸稈發(fā)電站已有130多座在加拿大渥太華的農(nóng)業(yè)地區(qū)秸稈的利用方式主要是切碎還田,該類技術(shù)要求較高,對(duì)秸稈切碎的程度有十分嚴(yán)格的規(guī)定,否則不但不會(huì)起到增肥的效果反而會(huì)對(duì)作物的生長(zhǎng)造成危害日本秸稈主要利用方式逐步由混入土中做肥料或用于喂養(yǎng)家畜發(fā)展到從秸稈中提取酒精燃燒技術(shù),發(fā)展、利用渠道越來越寬 在美國(guó),技術(shù)發(fā)展較為先進(jìn),秸稈利用高效很多,覆蓋了秸稈還田、手工制品以及生物質(zhì)發(fā)電.不僅是秸稈類資源,農(nóng)作物生物質(zhì)資源在其他方面利用途徑潛力也很巨大,德國(guó)在菜籽這塊的利用就有較大的突破,研究的菜籽油混合燃料已經(jīng)開始半商業(yè)化,污染小,極有可能替代石油成為機(jī)動(dòng)車燃料,研究思路新穎,具有很大的社會(huì)效益.

2.2 林業(yè)生物質(zhì)

我國(guó)國(guó)土幅員遼闊,林業(yè)資源分布廣泛,森林面積約1.75億平方千米,可利用的林業(yè)生物質(zhì)資源約3億噸,可替代2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的或者9000萬噸原油【3】.我國(guó)也出臺(tái)過一些政策但只是從總體上進(jìn)行了框架性的規(guī)定,并沒有一些具體可操作的規(guī)范、細(xì)則,再加上資源分散,導(dǎo)致林業(yè)生物質(zhì)資源的利用情況并不樂觀."十二五"期間,國(guó)家提出著力發(fā)展固體成型燃料、生物柴油等林業(yè)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè).海南發(fā)展油楠喬木加工成生物柴油,該項(xiàng)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨于成熟.日本、美國(guó)林業(yè)資源利用的主要方式是發(fā)電 英國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一些芒屬植物具有生長(zhǎng)迅速的特點(diǎn),能快速長(zhǎng)到3米多高而且含水量只有25%左右,處于較低水平,適合用于工業(yè)鍋爐和小型發(fā)電站的的燃料 中國(guó)目前已建成有小規(guī)模的的林木質(zhì)發(fā)電廠,正在加緊推廣中.

2.3 城市有機(jī)生活垃圾

城市生有機(jī)生活垃圾主要的利用方式分兩大類:一是直接轉(zhuǎn)化成能量用于熱量或者發(fā)電.二是轉(zhuǎn)化成可燃能源,如沼氣和生物油等【4】.德國(guó)大學(xué)TUBINGEN開發(fā)了低溫裂解裝置處理城市垃圾.新加坡和美國(guó),對(duì)于垃圾分類處理意識(shí)比較強(qiáng),垃圾發(fā)電比較普及.國(guó)內(nèi)到2016 年,已經(jīng)建好的垃圾發(fā)電廠有434座,而已經(jīng)運(yùn)行的有257座.在清華大學(xué)成立的"城市集中式生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟"也在積極尋求城市生物質(zhì)燃?xì)饧夹g(shù)上的突破,并取得了一定的成績(jī).

2.4 海洋生物質(zhì)

海洋約占地球表面積71%,而藻類又是海洋中生物質(zhì)儲(chǔ)量最豐富的.全球每年通過光合作用生產(chǎn)1.46X1011噸生物質(zhì),其中有大約40%的來自海洋藻類【5】.藻類具有生物產(chǎn)量高、生長(zhǎng)繁殖快、生長(zhǎng)周期短等特點(diǎn).但是由于技術(shù)方面的原因,海洋生物質(zhì)資源一直沒有大面積的開發(fā).在一些發(fā)達(dá)國(guó)家,如美國(guó),通過基因工程手段控制一些藻類脂質(zhì)基因的表達(dá),增加油脂含量,發(fā)展微藻產(chǎn)油產(chǎn)業(yè),該項(xiàng)技術(shù)也逐步被一些臨海國(guó)家引進(jìn)和研究.我國(guó)對(duì)于微藻油脂的研究也一直在進(jìn)行,現(xiàn)階段主要運(yùn)用于食品保健領(lǐng)域.

小結(jié)

我國(guó)生物質(zhì)資源比較豐富,現(xiàn)階段對(duì)其綜合研究與利用也得到發(fā)展,但與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在著一定的差距.國(guó)家應(yīng)加快生物質(zhì)資源具體規(guī)范、細(xì)則的制定,拓寬生態(tài)環(huán)境問題域生物質(zhì)資源原料供給與利用關(guān)系的研究,加大對(duì)生物質(zhì)資源分類收集的扶持力度,并積極尋求技術(shù)上的創(chuàng)新突破,加快生物質(zhì)能源的產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化進(jìn)程,努力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式,為實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型的社會(huì)發(fā)展目標(biāo)添磚加瓦.