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,將能量儲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、儲存量大、清潔性等特點(diǎn),同時(shí)它也是唯一一種可儲存和可運(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)對作物的生長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,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)

我國國土幅員遼闊,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】.我國也出臺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、美國林業(yè)資源利用的主要方式是發(fā)電 英國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一些芒屬植物具有生長迅速的特點(diǎn),能快速長到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,對于垃圾分類處理意識比較強(qiáng),垃圾發(fā)電比較普及.國內(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.

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、生長繁殖快、生長周期短等特點(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)國家,如美國,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家引進(jìn)和研究.我國對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)

我國生物質(zhì)資源比較豐富,現(xiàn)階段對其綜合研究與利用也得到發(fā)展,但與發(fā)達(dá)國家還存在著一定的差距.國家應(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.