從高中生角度探究科技創(chuàng)新與生物能源的發(fā)展

許凌杰

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，目前不少國(guó)家大力研發(fā)生物能源，以促進(jìn)國(guó)家健康長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。文章首先分析了我國(guó)能源利用現(xiàn)狀和存在的問題，其次指出了生物能源的研究發(fā)展方向，最后闡述了幾點(diǎn)發(fā)展意見，以供參考。

關(guān)鍵詞：科技創(chuàng)新;生物能源;研發(fā)平臺(tái)

一、我國(guó)能源利用的現(xiàn)狀和問題

1.化石能源人均消耗量低

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)能源總消耗中，煤炭消耗量占比約為70%，天然氣和石油占比約為23.8%，水電、核電占比約為6.2%。從數(shù)值上看，雖然煤炭、原油的總產(chǎn)量位居世界前列，但人均消耗量遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家;石油、天然氣的儲(chǔ)備量較少，尤其是石油的進(jìn)口依賴性高。

2.單位能耗較高

我國(guó)能源單位消耗量一直較高，近年來國(guó)家提出節(jié)能降耗的發(fā)展路線，雖然單位能耗有所降低，但依然高于世界平均水平。

3.破壞生態(tài)環(huán)境

環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，大量煤炭在燃燒的同時(shí)，其一增加了二氧化碳排放量，繼而引起暖冬效應(yīng)，全球平均氣溫升高;其二增加了二氧化硫排放量，二氧化硫是形成酸雨的主要原因，每年因酸雨帶來的經(jīng)濟(jì)損失在GDP中占比1%～2%。

二、生物能源的研究發(fā)展方向

1.生物沼氣

生物沼氣的獲得，依賴于甲烷發(fā)酵技術(shù)，使用原料是生活垃圾、禽畜糞便等，將這些有機(jī)物置于厭氧條件下，經(jīng)微生物分解、沼氣菌發(fā)酵，最終得到主要成分為甲烷的沼氣。在發(fā)酵過程中，有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳，轉(zhuǎn)化效率能達(dá)到90%以上。作為一種潔凈的可燃?xì)怏w，沼氣可以用來發(fā)電，也可以當(dāng)作工業(yè)燃料或生活燃料使用，具有良好的環(huán)境效益。在未來，生物沼氣的研發(fā)方向包括三點(diǎn)：一是擴(kuò)大系統(tǒng)規(guī)模;二是厭氧菌的培養(yǎng)和篩選;三是優(yōu)化厭氧發(fā)酵反應(yīng)器。

2.生物制氫

生物制氫操作簡(jiǎn)單，只需在常溫、常壓下作業(yè)即可。從制備工藝來看，主要分為以下三種：一是生物質(zhì)氣化制氫法，以生物質(zhì)為原料，采用熱化學(xué)工藝將其轉(zhuǎn)化為合成氣;二是生物制氫法，利用微生物進(jìn)行酶催化反應(yīng)，直接制取氫氣;三是光合生物法，以藻類和細(xì)菌為原料，經(jīng)陽光照射產(chǎn)生氫氣。

3.生物柴油

生物柴油是利用植物油、地溝油、動(dòng)物油等各種油脂，經(jīng)加工處理生成液體燃料，可以替代柴油、汽油使用。目前國(guó)內(nèi)制備生物柴油主要采用化學(xué)法，即在動(dòng)植物油脂加入酸性、堿性催化劑，然后在生物酶的催化作用下，動(dòng)植物油脂和低碳醇發(fā)生交換反應(yīng)，從而生成脂肪酸甲酯、乙酯，也就是生物柴油。

三、推進(jìn)科技創(chuàng)新與生物能源發(fā)展的相關(guān)意見

1.建設(shè)研發(fā)平臺(tái)

第一，應(yīng)該將研究重點(diǎn)放在生物質(zhì)熱利用、液體能源開發(fā)、能源作物基因改造等方面，針對(duì)原材料的單位能源含量進(jìn)行基礎(chǔ)研究。第二，加大酶工程投入力度，研發(fā)出高效生物酶和催化酶，前者用于分解纖維素、木質(zhì)素，后者用于交換生物柴油脂。第三，在生物能源企業(yè)中，應(yīng)該從熱利用、生物液體燃料、生物制氫、生物質(zhì)發(fā)電等方面入手，構(gòu)建完善的研究平臺(tái)。

2.突破瓶頸技術(shù)

第一，規(guī)模化熱利用技術(shù)，以生物質(zhì)固化成型燃料為核心，盡快完善產(chǎn)業(yè)鏈。第二，沼氣—發(fā)電—肥料熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)以農(nóng)作物秸稈為原料，要優(yōu)化秸稈在運(yùn)輸、儲(chǔ)存等環(huán)節(jié)的加工技術(shù)。第三，生物質(zhì)資源規(guī)劃和評(píng)價(jià)，以荒漠、海洋為戰(zhàn)場(chǎng)，開展生物質(zhì)資源研究。

3.創(chuàng)新管理體制

目前生物能源研發(fā)工作應(yīng)該創(chuàng)新管理體制，一方面科學(xué)設(shè)置管理機(jī)構(gòu)，明確管理部門和人員的責(zé)權(quán)利，實(shí)現(xiàn)管理的全面性和動(dòng)態(tài)化。另一方面將產(chǎn)學(xué)研結(jié)合在一起，加強(qiáng)高校、企業(yè)、社會(huì)之間的溝通交流，提高科技成果的轉(zhuǎn)化效率。

總之，我國(guó)應(yīng)建設(shè)研發(fā)平臺(tái)，突破瓶頸技術(shù)，加強(qiáng)人才培養(yǎng)，創(chuàng)新管理體制，以推動(dòng)生物能源快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王嵐，趙啟紅，陳洪章.生物能源固態(tài)發(fā)酵應(yīng)用的研究進(jìn)展[J].生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)，2018（3）.

[2]李伯興.生物能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的路徑分析[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2014（8）.