常見的生物質(zhì)能源有哪些？

【專家解說】：生物質(zhì)能的概述　　生物質(zhì)是指通過光合作用而形成的各種有機體，包括所有的動植物和微生物。而所謂生物質(zhì)能（biomass energy ），就是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式，即以生物質(zhì)為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時也是唯一一種可再生的碳源。生物質(zhì)能的原始能量來源于太陽，所以從廣義上講，生物質(zhì)能是太陽能的一種表現(xiàn)形式。目前，很多國家都在積極研究和開發(fā)利用生物質(zhì)能。生物質(zhì)能蘊藏在植物、動物和微生物等可以生長的有機物中，它是由太陽能轉(zhuǎn)化而來的。有機物中除礦物燃料以外的所有來源于動植物的能源物質(zhì)均屬于生物質(zhì)能，通常包括木材、及森林廢棄物、農(nóng)業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市和工業(yè)有機廢棄物、動物糞便等。地球上的生物質(zhì)能資源較為豐富，而且是一種無害的能源。地球每年經(jīng)光合作用產(chǎn)生的物質(zhì)有1730億噸，其中蘊含的能量相當(dāng)于全世界能源消耗總量的10-20倍，但目前的利用率不到3%。 [編輯本段]生物質(zhì)能的分類　　依據(jù)來源的不同，可以將適合于能源利用的生物質(zhì)分為林業(yè)資源、農(nóng)業(yè)資源、生活污水和工業(yè)有機廢水、城市固體廢物和畜禽糞便等五大類。 　　林業(yè)資源：林業(yè)生物質(zhì)資源是指森林生長和林業(yè)生產(chǎn)過程提供的生物質(zhì)能源，包括薪炭林、在森林撫育和間伐作業(yè)中的零散木材、殘留的樹枝、樹葉和木屑等；木材采運和加工過程中的枝丫、鋸末、木屑、梢頭、板皮和截頭等；林業(yè)副產(chǎn)品的廢棄物，如果殼和果核等。 　　農(nóng)業(yè)資源：農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源是指農(nóng)業(yè)作物(包括能源作物)；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的廢棄物，如農(nóng)作物收獲時殘留在農(nóng)田內(nèi)的農(nóng)作物秸稈（玉米秸、高粱秸、麥秸、稻草、豆秸和棉稈等）；農(nóng)業(yè)加工業(yè)的廢棄物，如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中剩余的稻殼等。能源植物泛指各種用以提供能源的植物，通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳?xì)浠衔镏参锖退参锏葞最悺? 　　生活污水和工業(yè)有機廢水：生活污水主要由城鎮(zhèn)居民生活、商業(yè)和服務(wù)業(yè)的各種排水組成，如冷卻水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、廚房排水、糞便污水等。工業(yè)有機廢水主要是酒精、釀酒、制糖、食品、制藥、造紙及屠宰等行業(yè)生產(chǎn)過程中排出的廢水等，其中都富含有機物。 　　城市固體廢物：城市固體廢物主要是由城鎮(zhèn)居民生活垃圾，商業(yè)、服務(wù)業(yè)垃圾和少量建筑業(yè)垃圾等固體廢物構(gòu)成。其組成成分比較復(fù)雜，受當(dāng)?shù)鼐用竦钠骄钏?、能源消費結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)建設(shè)、自然條件、傳統(tǒng)習(xí)慣以及季節(jié)變化等因素影響。 　　畜禽糞便：畜禽糞便是畜禽排泄物的總稱，它是其他形態(tài)生物質(zhì)（主要是糧食、農(nóng)作物秸稈和牧草等）的轉(zhuǎn)化形式，包括畜禽排出的糞便、尿及其與墊草的混合物。 　　沼氣：沼氣就是由生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換的一種可燃?xì)怏w，通?？梢怨┺r(nóng)家用來燒飯、照明。 [編輯本段]生物質(zhì)能的特點　　1) 可再生性 　　生物質(zhì)屬可再生資源,生物質(zhì)能由于通過植物的光合作用可以再生,與風(fēng)能、太陽能等同屬可再生能源,資源豐富,可保證能源的永續(xù)利用； 　　2) 低污染性 　　生物質(zhì)的硫含量、氮含量低、燃燒過程中生成的SOX、NOX較少；生物質(zhì)作為燃料時，由于它在生長時需要的二氧化碳相當(dāng)于它排放的二氧化碳的量，因而對大氣的二氧化碳凈排放量近似于零，可有效地減輕溫室效應(yīng)； 　　3) 廣泛分布性 　　缺乏煤炭的地域，可充分利用生物質(zhì)能； 　　4) 生物質(zhì)燃料總量十分豐富。 　　生物質(zhì)能是世界第四大能源,僅次于煤炭、石油和天然氣。根據(jù)生物學(xué)家估算,地球陸地每年生產(chǎn)1000～1250億噸生物質(zhì);海洋年生產(chǎn)500億噸生物質(zhì)。生物質(zhì)能源的年生產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過全世界總能源需求量,相當(dāng)于目前世界總能耗的10倍。我國可開發(fā)為能源的生物質(zhì)資源到2010年可達(dá)3億噸。隨著農(nóng)林業(yè)的發(fā)展,特別是炭薪林的推廣,生物質(zhì)資源還將越來越多。 　　應(yīng)用：沼氣、壓縮成型固體燃料、氣化生產(chǎn)燃?xì)?、氣化發(fā)電、生產(chǎn)燃料酒精、熱裂解生產(chǎn)生物柴油等。 [編輯本段]生物質(zhì)能的利用　　生物質(zhì)能一直是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源，在整個能源系統(tǒng)中占有重要地位。有關(guān)專家估計，生物質(zhì)能極有可能成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的組成部分，到下世紀(jì)中葉，采用新技術(shù)生產(chǎn)的各種生物質(zhì)替代燃料將占全球總能耗的40％以上。 　　目前人類對生物質(zhì)能的利用，包括直接用作燃料的有農(nóng)作物的秸稈、薪柴等；間接作為燃料的有農(nóng)林廢棄物、動物糞便、垃圾及藻類等，它們通過微生物作用生成沼氣，或采用熱解法制造液體和氣體燃料，也可制造生物炭。生物質(zhì)能是世界上最為廣泛的可再生能源。據(jù)估計，每年地球上僅通過光合作用生成的生物質(zhì)總量就達(dá)1440～1800億噸( 干重 )，其能量約相當(dāng)于20世紀(jì)90年代初全世界總能耗的3～8倍。但是尚未被人們合理利用，多半直接當(dāng)薪柴使用，效率低，影響生態(tài)環(huán)境。現(xiàn)代生物質(zhì)能的利用是通過生物質(zhì)的厭氧發(fā)酵制取甲烷，用熱解法生成燃料氣、生物油和生物炭 ，用生物質(zhì)制造乙醇和甲醇燃料，以及利用生物工程技術(shù)培育能源植物，發(fā)展能源農(nóng)場。 [編輯本段]生物質(zhì)能的利用途徑　　生物質(zhì)能的利用主要有直接燃燒、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換和生物化學(xué)轉(zhuǎn)換等3種途徑。生物質(zhì)的直接燃燒在今后相當(dāng)長的時間內(nèi)仍將是我國生物質(zhì)能利用的主要方式。當(dāng)前改造熱效率僅為10%左右的傳統(tǒng)燒柴灶，推廣效率可達(dá)20%-30%的節(jié)柴灶這種技術(shù)簡單、易于推廣、效益明顯的節(jié)能措施，被國家列為農(nóng)村新能源建設(shè)的重點任務(wù)之一。生物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)換是指在一定的溫度和條件下，使生物質(zhì)汽化、炭化、熱解和催化液化，以生產(chǎn)氣態(tài)燃料、液態(tài)燃料和化學(xué)物質(zhì)的技術(shù)。生物質(zhì)的生物化學(xué)轉(zhuǎn)換包括有生物質(zhì)-沼氣轉(zhuǎn)換和生物質(zhì)-乙醇轉(zhuǎn)換等。沼氣轉(zhuǎn)化是有機物質(zhì)在厭氧環(huán)境中，通過微生物發(fā)酵產(chǎn)生一種以甲烷為主要成分的可燃性混合氣體即沼氣、乙醇轉(zhuǎn)換是利用糖質(zhì)、淀粉和纖維素等原料經(jīng)發(fā)酵制成乙醇。 [編輯本段]生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀　　2006年底全國已經(jīng)建設(shè)農(nóng)村戶用沼氣池1870萬口，生活污水凈化沼氣池14萬處，畜禽養(yǎng)殖場和工業(yè)廢水沼氣工程2,000多處，年產(chǎn)沼氣約90億立方米，為近8000萬農(nóng)村人口提供了優(yōu)質(zhì)生活燃料。 　　中國已經(jīng)開發(fā)出多種固定床和流化床氣化爐，以秸稈、木屑、稻殼、樹枝為原料生產(chǎn)燃?xì)狻?006年用于木材和農(nóng)副產(chǎn)品烘干的有800多臺，村鎮(zhèn)級秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)近600處，年生產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)?,000萬立方米。 [編輯本段]生物質(zhì)能的研究　　目前，生物質(zhì)能技術(shù)的研究與開發(fā)已成為世界重大熱門課題之一，受到世界各國政府與科學(xué)家的關(guān)注。許多國家都制定了相應(yīng)的開發(fā)研究計劃，如日本的陽光計劃、印度的綠色能源工程、美國的能源農(nóng)場和巴西的酒精能源計劃等，其中生物質(zhì)能源的開發(fā)利用占有相當(dāng)?shù)谋戎?。目前，國外的生物質(zhì)能技術(shù)和裝置多已達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用程度，實現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)業(yè)經(jīng)營，以美國、瑞典和奧地利三國為例，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位能源利用已具有相當(dāng)可觀的規(guī)模，分別占該國一次能源消耗量的4％、16％和10％。在美國，生物質(zhì)能發(fā)電的總裝機容量已超過10000兆瓦，單機容量達(dá)10～25兆瓦；美國紐約的斯塔藤垃圾處理站投資2000萬美元，采用濕法處理垃圾，回收沼氣，用于發(fā)電，同時生產(chǎn)肥料。巴西是乙醇燃料開發(fā)應(yīng)用最有特色的國家，實施了世界上規(guī)模最大的乙醇開發(fā)計劃，目前乙醇燃料已占該國汽車燃料消費量的50％以上。美國開發(fā)出利用纖維素廢料生產(chǎn)酒精的技術(shù)，建立了1兆瓦的稻殼發(fā)電示范工程，年產(chǎn)酒精2500噸。 [編輯本段]生物質(zhì)能對中國的意義　　中國是一個人口大國，又是一個經(jīng)濟迅速發(fā)展的國家，21世紀(jì)將面臨著經(jīng)濟增長和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力。因此改變能源生產(chǎn)和消費方式，開發(fā)利用生物質(zhì)能等可再生的清潔能源資源對建立可持續(xù)的能源系統(tǒng)，促進(jìn)國民經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護(hù)具有重大意義。 　　開發(fā)利用生物質(zhì)能對中國農(nóng)村更具特殊意義。中國80％人口生活在農(nóng)村，秸稈和薪柴等生物質(zhì)能是農(nóng)村的主要生活燃料。盡管煤炭等商品能源在農(nóng)村的使用迅速增加，但生物質(zhì)能仍占有重要地位。1998年農(nóng)村生活用能總量3.65億噸標(biāo)煤，其中秸稈和薪柴為2.07億噸標(biāo)煤，占56.7％。因此發(fā)展生物質(zhì)能技術(shù)，為農(nóng)村地區(qū)提供生活和生產(chǎn)用能，是幫助這些地區(qū)脫貧致富，實現(xiàn)小康目標(biāo)的一項重要任務(wù)。 　　1991年至1998年，農(nóng)村能源消費總量從5.68億噸標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)展到6.72億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，增加了18.3％，年均增長2.4%。而同期農(nóng)村使用液化石油氣和電炊的農(nóng)戶由1578萬戶發(fā)展到4937萬戶，增加了2倍多，年增長達(dá)17.7％，增長率是總量增長率的6倍多。可見隨著農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和農(nóng)民生活水平的提高，農(nóng)村對于優(yōu)質(zhì)燃料的需求日益迫切。傳統(tǒng)能源利用方式已經(jīng)難以滿足農(nóng)村現(xiàn)代化需求，生物質(zhì)能優(yōu)質(zhì)化轉(zhuǎn)換利用勢在必行。 　　生物質(zhì)能高新轉(zhuǎn)換技術(shù)不僅能夠大大加快村鎮(zhèn)居民實現(xiàn)能源現(xiàn)代化進(jìn)程，滿足農(nóng)民富裕后對優(yōu)質(zhì)能源的迫切需求，同時也可在鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)等生產(chǎn)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。由于中國地廣人多，常規(guī)能源不可能完全滿足廣大農(nóng)村日益增長的需求，而且由于國際上正在制定各種有關(guān)環(huán)境問題的公約，限制二氧化碳等溫室氣體排放，這對以煤炭為主的我國是很不利的。因此，立足于農(nóng)村現(xiàn)有的生物質(zhì)資源，研究新型轉(zhuǎn)換技術(shù)，開發(fā)新型裝備既是農(nóng)村發(fā)展的迫切需要，又是減少排放、保護(hù)環(huán)境、實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要。 [編輯本段]生物質(zhì)能的新利用，脂肪燃料快艇　　（說明：本詞條頂部圖片即為脂肪燃料快艇） 　　新西蘭業(yè)余航海家和環(huán)境保護(hù)家皮特·貝修恩宣布，他將駕駛以脂肪為動力的快艇“地球競賽”號，進(jìn)行一次環(huán)球航行。據(jù)悉，貝休恩將于2008年3月1日從西班牙的瓦倫西亞出發(fā)，開始全長約4.5萬公里的環(huán)球航行。貝休恩表示，他打算挑戰(zhàn)英國船只“有線和無線冒險”號于1998年創(chuàng)造的75天環(huán)球航行的世界紀(jì)錄。 　　脂肪當(dāng)燃料“地球競賽”號被稱為世界上最快的生態(tài)船，造價240萬美元，融合多項高科技。“地球競賽”號長約23.8米，形似一只展翅欲飛的天鵝。船身有三層外殼保護(hù)，內(nèi)有兩個功能先進(jìn)的發(fā)動機，最高時速可達(dá)每小時40節(jié)（約74公里），即使航行在巨浪中，速度也不會減慢。 　　雖然動物脂肪種類豐富，但貝修恩計劃只利用人類脂肪轉(zhuǎn)化成的生物燃料作為“地球競賽號”的動力來源，百分之百采用生物燃料完成一次環(huán)游世界的環(huán)保之旅。 　　為了能募集到足夠的脂肪生物燃料，貝修恩身先士卒，主動躺到了手術(shù)臺上。然而整形醫(yī)生盡管做了很大努力，從他體內(nèi)抽出的脂肪也只夠制造100毫升的生物燃料。他的兩名助手抽出的10升脂肪能夠制成7升生物燃料，可供“地球競賽”號航行15公里。 　　而皮特進(jìn)行“綠色”環(huán)游世界之旅，以打破英國“有線和無線冒險者”號于1998年創(chuàng)造的75天環(huán)游世界的紀(jì)錄，總共需要7萬升的生物燃料，也就是說，皮特需要胖子志愿者們捐贈出大約7萬公斤的脂肪。 [編輯本段]生物質(zhì)能資源　　一、森林能源 　　森林能源是森林生長和林業(yè)生產(chǎn)過程提供的生物質(zhì)能源，主要是薪材，也包括森林工業(yè)的一些殘留物等。森林能源在我國農(nóng)村能源中占有重要地位，1980年前后全國農(nóng)村消費森林能源約1億噸標(biāo)煤，占農(nóng)村能源總消費量的30％以上，而在丘陵、山區(qū)、林區(qū)，農(nóng)村生活用能的50％以上靠森林能源。 　　薪材來源于樹木生長過程中修剪的枝杈，木材加工的邊角余料，以及專門提供薪材的薪炭林。1979年全國合理提供薪材量8885萬噸，實際消耗量18100萬噸，薪材過樵1倍以上；1995年合理可提供森林能源14322.9萬噸，其中薪炭林可供薪材2000萬噸以上，全國農(nóng)村消耗21339萬噸，供需缺口約7000萬噸。 　　二、農(nóng)作物秸稈 　　農(nóng)作物秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品，也是我國農(nóng)村的傳統(tǒng)燃料。秸稈資源與農(nóng)業(yè)主要是種植業(yè)生產(chǎn)關(guān)系十分密切。根據(jù)1995年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算，我國農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)出量為6.04億噸，其中造肥還田及其收集損失約占15％，剩余5.134億噸?？色@得的農(nóng)作物秸稈5.134億噸除了作為飼料、工業(yè)原料之外，其余大部分還可作為農(nóng)戶炊事、取暖燃料，目前全國農(nóng)村作為能源的秸稈消費量約2.862億噸，但大多處于低效利用方式即直接在柴灶上燃燒，其轉(zhuǎn)換效率僅為10％一20％左右。隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)民收入的增加，地區(qū)差異正在逐步擴大，農(nóng)村生活用能中商品能源的比例正以較快的速度增加。事實上，農(nóng)民收入的增加與商品能源獲得的難易程度都能成為他們轉(zhuǎn)向使用商品能源的契機與動力。在較為接近商品能源產(chǎn)區(qū)的農(nóng)村地區(qū)或富裕的農(nóng)村地區(qū)，商品能源(如煤、液化石油氣等)已成為其主要的炊事用能。以傳統(tǒng)方式利用的秸稈首先成為被替代的對象，致使被棄于地頭田間直接燃燒的秸稈量逐年增大，許多地區(qū)廢棄秸稈量已占總秸稈量的60％以上，既危害環(huán)境，又浪費資源。因此，加快秸稈的優(yōu)質(zhì)化轉(zhuǎn)換利用勢在必行。 　　三、 禽畜糞便 　　禽畜糞便也是一種重要的生物質(zhì)能源。除在牧區(qū)有少量的直接燃燒外，禽畜糞便主要是作為沼氣的發(fā)酵原料。中國主要的禽畜是雞、豬和牛，根據(jù)這些禽畜品種、體重、糞便排泄量等因素，可以估算出糞便資源量。根據(jù)計算，目前我國禽畜糞便資源總量約8.5億噸，折合7840多萬噸標(biāo)煤，其中牛糞5.78億噸，4890萬噸標(biāo)煤，豬糞2.59億噸，2230萬噸標(biāo)煤，雞糞0.14億噸，717萬噸標(biāo)煤。 　　在糞便資源中，大中型養(yǎng)殖場的糞便是更便于集中開發(fā)、規(guī)?；玫?。我國目前大中型牛、豬、雞場約6000多家，每天排出糞尿及沖洗污水80多萬噸，全國每年糞便污水資源量1.6億噸，折合1157.5萬噸標(biāo)煤。 　　四、 生活垃圾 　　隨著城市規(guī)模的擴大和城市化進(jìn)程的加速，中國城鎮(zhèn)垃圾的產(chǎn)生量和堆積量逐年增加。1991和1995年，全國工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量分別為5.88億噸和6.45億噸，同期城鎮(zhèn)生活垃圾量以每年10%左右的速度遞增。1995年中國城市總數(shù)達(dá)640座，垃圾清運量10750萬噸。 　　城鎮(zhèn)生活垃圾主要是由居民生活垃圾，商業(yè)、服務(wù)業(yè)垃圾和少量建筑垃圾等廢棄物所構(gòu)成的混合物，成分比較復(fù)雜，其構(gòu)成主要受居民生活水平、能源結(jié)構(gòu)、城市建設(shè)、綠化面積以及季節(jié)變化的影響。中國大城市的垃圾構(gòu)成已呈現(xiàn)向現(xiàn)代化城市過渡的趨勢，有以下特點：一是垃圾中有機物含量接近1/3甚至更高；二是食品類廢棄物是有機物的主要組成部分；三是易降解有機物含量高。目前中國城鎮(zhèn)垃圾熱值在4.18兆焦/千克（1000千卡/千克）左右。 　　生物質(zhì)發(fā)電能源林效益簡單分析 　　近5年來，瑞典柳樹無性系能源林的種植面積不斷增大，主要與瑞典農(nóng)民貿(mào)易協(xié)會及其他各種機構(gòu)把柳樹作為一種農(nóng)作物來推廣有關(guān)。同時政府的補助金制度也為柳樹能源林的大面積推廣提供了必要條件。目前，瑞典南部及中部柳樹能源林約有11 000hm，其中2 000hm是1994年種植的，1995年計劃種植5 000hm。這些能源林每年每公頃平均的生物量生產(chǎn)為10～12t，相當(dāng)于25～30m木材或4～5m燃油，約合25-30桶原油。如將所產(chǎn)的生物量用來發(fā)電，按照我國國產(chǎn)直燃發(fā)電機組發(fā)電效率單位電量原料消耗量1.37kg/kwh計算，這些能源林每年每公頃可供發(fā)電7300-8760kwh；若按照進(jìn)口直燃發(fā)電機組發(fā)電效率單位電量原料消耗量1.05kg/kwh計算，則每年每公頃可供發(fā)電9500-11430kwh。如果以竹柳作為分析對象，在超高密度（150000-20000萬株/hm）、超短期輪伐（輪伐期1～2年）的情況下，其每年每公頃平均的生物量生產(chǎn)可達(dá)37.8t以上，相當(dāng)于94.5m木材或15.12m燃油，約合94桶原油。受目前全球金融風(fēng)暴影響，國際原油價格暴跌，按照當(dāng)前跌后價格平均43美元/桶計算，每年每公頃產(chǎn)值4042美元，折合人民幣約27500元（匯率6.8）。如將所產(chǎn)的生物量用來發(fā)電，按照我國國產(chǎn)直燃發(fā)電機組發(fā)電效率單位電量原料消耗量1.37kg/kwh計算，這些能源林每年每公頃可供發(fā)電27560kwh；若按照進(jìn)口直燃發(fā)電機組發(fā)電效率單位電量原料消耗量1.05kg/kwh計算，則每年每公頃可供發(fā)電36000kwh。電價按照0.5元/kwh計算，每年每公頃產(chǎn)值為13780-18000元。