什么叫做生物？

【專家解說】：　　以生物質(zhì)為載體的能量.生物界一切有生命的可以生長(zhǎng)的有機(jī)物質(zhì),包括動(dòng)植物和微生物.所有生物質(zhì)都有一定的能量,而作為能源利用的主要是農(nóng)林業(yè)的副產(chǎn)品及其加工殘余物,也包括人畜分糞便和有機(jī)廢棄物.生物質(zhì)能為人類提供了基本燃料。 生物能具備下列優(yōu)點(diǎn): (1)提供低硫燃料， (2)提供廉價(jià)能源(於某些條件下)， (3)將有機(jī)物轉(zhuǎn)化成燃料可減少環(huán)境公害(例如，垃圾燃料)， (4)與其他非傳統(tǒng)性能源相比較，技術(shù)上的難題較少。 至於其缺點(diǎn)有: (1)植物僅能將極少量的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成有機(jī)物， (2)單位土地面的有機(jī)物能量偏低， (3)缺乏適合栽種植物的土地， (4)有機(jī)物的水分偏多(50%～95%) 　　生物能是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式貯存在生物中的一種能量形式。它直接或間接地來源于植物的光合作用，其蘊(yùn)藏量極大，僅地球上的植物，每年生產(chǎn)量就像當(dāng)于目前人類消耗礦物能的20倍，或相當(dāng)于世界現(xiàn)有人口食物能量的160倍。 　　生物能的開發(fā)和利用具有巨大的潛力。目前主要從三個(gè)方面研究開發(fā)： 　　一是建立以沼氣為中心的農(nóng)村新的能量，物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，使秸桿中的生物能以沼氣的形式緩慢地釋放出來，解決燃料問題； 　　二是建立“能量林場(chǎng)”，“能量農(nóng)場(chǎng)”，“海洋能量農(nóng)場(chǎng)”。建立以植物為能源的發(fā)電廠。變“能源植物”為“能源作物”，如“石油樹”，綠玉樹，續(xù)隨子； 　　三是種植柑蔗，木薯，海草，玉米，甜菜，甜高粱等，既有利于食品工業(yè)的發(fā)展，植物殘?jiān)挚梢灾圃炀凭源媸汀? 　　生 物 能 資 源 　　有機(jī)物的來源 　　牲畜糞便:牲畜的糞便，經(jīng)干燥可直接燃燒供應(yīng)熱能。若將糞便經(jīng)過厭氧處理(anaerobic treatment)，會(huì)產(chǎn)生甲烷和可供肥料使用之淤渣(slurry)。若用小型厭氧消化糟(anaerobic digestor)，僅需三至四頭牲畜之的糞便即能滿足發(fā)展中國(guó)家中小家庭每天能量的需要。 　　農(nóng)作物殘?jiān)?農(nóng)作物殘?jiān)z留於耕地上也有水土保持與土壤肥力固化的功能，因此，農(nóng)作物殘?jiān)豢珊翢o(wú)限制地供作能源轉(zhuǎn)換。 　　柴薪:至今仍為許多發(fā)展中國(guó)家的重要能源，仍需依賴柴薪來滿足大部分能量需求。不過由于日益增加薪柴的需求，將導(dǎo)致林地日減，需適當(dāng)規(guī)劃與植林方可解決這一問題。 　　制糖作物:對(duì)具有廣大未利用土地的國(guó)家而言，如將制糖作物轉(zhuǎn)化成乙醇將可成為一種極富潛力的生物能。制糖作物最大的優(yōu)點(diǎn)，在於可直接發(fā)酵(fermentation)變成乙醇。 　　城市垃圾:一般城市垃圾主要成分紙屑（占40％）、紡織費(fèi)料（占20%）和廢棄食物（占20%）。將城市垃圾直接燃燒可產(chǎn)生熱能,或是經(jīng)過熱解體(Pyrolysis)處理而制成燃料使用。 　　城市污水:一般城市污水約含有0.02～0.03%固體與99%以上的水分。下水道污泥(sewage sludge)有望成為厭氧消化槽的主要原料。 　　水生植物:利用水生植物化成燃料也為增加能源供應(yīng)方法之一。 　　種植能源作物增加生物能:目前具有發(fā)展?jié)摿Φ哪茉醋魑?，包括?快速成長(zhǎng)作物樹木糖與淀粉作物（供制造乙醇）含有碳氧化的合作物草本作物水生植物農(nóng)林廢料供應(yīng)的能量是十分可觀的。據(jù)Putnam氏的看法，將近全世界總消費(fèi)量的20%，或約為木材貢獻(xiàn)的四倍。在美國(guó)這些費(fèi)料的熱含量約為木材消費(fèi)量的3.5 倍。但此等費(fèi)料的收集、運(yùn)輸、及轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺魃唐返娜剂弦痊F(xiàn)在石油產(chǎn)品的價(jià)格要高幾倍呢。 　　能 量 轉(zhuǎn) 化 過 程 　　一、生化轉(zhuǎn)化過程 ： 　　1.厭氧消化 　　厭氧消化為一生化轉(zhuǎn)化過程，依靠不需氧微生物將固體有機(jī)物轉(zhuǎn)化成甲烷、二氧化碳、氫及其他產(chǎn)物，整個(gè)轉(zhuǎn)化過程可分成三個(gè)步驟。 首先將不可溶復(fù)合有機(jī)物轉(zhuǎn)化成可溶化合物； 　　然后可溶化合物再轉(zhuǎn)化成短鏈（Short chain）酸與乙醇； 　　最后,二步驟的產(chǎn)物再經(jīng)各種厭氧菌（不需氧生物）轉(zhuǎn)化成氣體，一般最后的產(chǎn)物含有50～80%的甲烷，最典型產(chǎn)物為含65%的甲烷與35%的二氧化碳。 　　其主要優(yōu)點(diǎn)為可利用水分含量達(dá)90%的有機(jī)物，可小規(guī)模利用，淤渣能充當(dāng)農(nóng)作物的肥料。至于主要缺點(diǎn)為大量廢水需適當(dāng)處理，氣體產(chǎn)品儲(chǔ)藏費(fèi)用高。 　　2.乙醇發(fā)酵 　　糖類作物發(fā)酵可制成乙醇。一般所謂的乙醇整批制程（batch　process），先將發(fā)酵物（糖類作物）稀釋至糖分約為20%（重量），且酸化至Ph4～5，再加入酵母菌（約５％，），再將液體施以分留和精煉。一般2.5加倫糖或5.85 公斤糖（約　2184Kcal）可制造１加倫的乙醇（3.79升，21257Kcal），因此在整個(gè)發(fā)酵過程中幾無(wú)能量損失。 　　若使用淀粉作物（例如，玉米、大麥）做發(fā)酵物，必須先將淀粉轉(zhuǎn)化成可發(fā)酵糖分，然后再進(jìn)行發(fā)酵?？晒┌l(fā)酵制造乙醇的作物，包括甘蔗、番薯,甜菜等。 　　由作物發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的費(fèi)用約為每公升0.34美元，其高生產(chǎn)成本是由于制程為整批式而非連續(xù)的，最終產(chǎn)物（乙醇）含有酵母需再精煉處理。這種產(chǎn)量不足以克服高度工業(yè)化的需求?，F(xiàn)在美國(guó)的消費(fèi)量將近30億桶，以能含量計(jì)約為四十億桶的酒精（酒精的熱能約為汽油的70%）。在美國(guó)木材地區(qū)此等數(shù)字作比較，總計(jì)約為70萬(wàn)平方里（＝1.8百萬(wàn)平方公里），其三分之一即約16億畝是有的賣的，且實(shí)際可用的約為35億畝，我們認(rèn)為，像美國(guó)這樣的國(guó)家的燃料需求還不能由發(fā)酵酒精來克服。 　　二、熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程 　　1.熱解： 　　熱解也稱為干餾（destructive distillation），指在缺氧條件下的加熱作用。將有機(jī)物熱解會(huì)產(chǎn)生氣體、液體與固產(chǎn)物，大多數(shù)熱解氣體（pyrogas）的主要成分為H2、CO2、CO、CH4與少量碳?xì)浠衔铮ɡ?，乙烷）；熱解液體一般含有乙醇、醋酸、水或焦油（tars）等；至于熱解固體殘余物含有炭（例如，木炭）于灰分等。 　　熱解過程包括下列處理程序:原料粗碎，烘干粗碎原料，去除雜質(zhì)，原料細(xì)碎，熱解，冷產(chǎn)物，儲(chǔ)存與分配產(chǎn)物。熱解加熱過程中，固態(tài)有機(jī)物一般于300℃以上開始進(jìn)行熱解，某些催化劑（例如，氯化鋅）可降低熱解反應(yīng)的起始溫度。此類熱解反應(yīng)非常復(fù)雜并且產(chǎn)物成分常隨熱解原料與反應(yīng)狀態(tài)有很大變化，通常低溫與緩慢加熱可產(chǎn)生大量固體產(chǎn)物，而快速加熱與高溫將產(chǎn)生較多氣體產(chǎn)物，操作溫度也會(huì)影響氣體產(chǎn)物的品質(zhì)。假若引入空氣以維持燃燒，氣體產(chǎn)物物含有大量的氮，此氮成分將會(huì)形成氧化物，因而降低氣體燃料的熱含量。 　　薪材熱解作用一般指在大氣壓和200℃～600℃溫度之間進(jìn)行，在此狀況下典型的產(chǎn)物包括：木炭30～35% 有機(jī)液體18～20% 氣體20% （產(chǎn)品重量相對(duì)與干燥源料的重量） 如果將薪材加熱至1100℃ ，熱解作用依然存在。在此狀況下，大部分液體與固體分餾物將進(jìn)一步分解，故有較多氣體產(chǎn)物產(chǎn)生.