生物能源的發(fā)展與出現(xiàn)的問題

熱心網(wǎng)友：地球上每年植物光合作用固定的碳達2×1011t，含能量達3×1021J，因此每年通過光合作用貯存在植物的枝、莖、葉中的太陽能，相當于全世界每年耗能量的10倍。生物質(zhì)遍布世界各地，其蘊藏量極大，僅地球上的植物，每年生產(chǎn)量就像當于現(xiàn)階段人類消耗礦物能的20倍，或相當于世界現(xiàn)有人口食物能量的160倍。雖然不同國家單位面積生物質(zhì)的產(chǎn)量差異很大，但地球上每個國家都有某種形式的生物質(zhì)，生物質(zhì)能是熱能的來源，為人類提供了基本燃料。 生物質(zhì)包括植物、動物及其排泄物、垃圾及有機廢水等幾大類。從廣義上講，生物質(zhì)是植物通過光合作用生成的有機物，它的能量最初來源于太陽能，所以生物質(zhì)能是太陽能的一種，它的生成過程如下： 葉綠素 CO2+H2O+太陽能（CH2O）+O2 每個葉綠素都是一個神奇的化工廠，它以太陽光作動力，把CO2和水合成有機物，它的合成機理目前人類仍未清楚。研究并揭示光合作用的機理，模仿葉綠素的結構，生產(chǎn)出人工合成的葉綠素，建成工業(yè)化的光合作用工廠，是人類的夢想。如果這一夢想能實現(xiàn)，它將根本上改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)活動和生活方式，所以研究葉綠素的機理一直是激動人心的科學活動生物質(zhì)是太陽能最主要的吸收器和儲存器。太陽能照射到地球后，一部分轉化為熱能，一部分被植物吸收，轉化為生物質(zhì)能；由于轉化為熱能的太陽能能量密度很低，不容易收集，只有少量能被人類所利用，其他大部分存于大氣和地球中的其他物質(zhì)中；生物質(zhì)通過光合作用，能夠把太陽能富集起來，儲存在有機物中，這些能量是人類發(fā)展所需能源的源泉和基礎。基于這一獨特的形成過程，生物質(zhì)能既不同于常規(guī)的礦物能源，又有別于其他新能源，兼有兩者的特點和優(yōu)勢，是人類最主要的可再生能源之一。生物質(zhì)具體的種類很多，植物類中最主要也是我們經(jīng)常見到的有木材、農(nóng)作物（秸稈、稻草、麥稈、豆稈、棉花稈、谷殼等）、雜草、藻類等。非植物類中主要有動物糞便、動物尸體、廢水中的有機成分、垃圾中的有機成分等?？捎^的數(shù)目由于地球上生物數(shù)量巨大，由這些生命物質(zhì)排泄和代謝出許多有機質(zhì)，這些物質(zhì)所蘊藏的能量是相當驚人的。根據(jù)生物學家估算，地球上每年生長的生物能總量約1400—1800億噸（干重），相當于目前世界總能耗的10倍。我國的生物質(zhì)能也極為豐富，現(xiàn)在每年農(nóng)村中的秸稈量約6.5億噸，到2010年將達7.26億噸，相當于5億噸標煤。柴薪和林業(yè)廢棄物數(shù)量也很大，林業(yè)廢棄物（不包括炭薪林），每年約達3700m3，相當于2000萬噸標煤。地位隨著人類大量使用礦物燃料帶來的環(huán)境問題日益嚴重，各國政府開始關心重視生物質(zhì)能源的開發(fā)利用。雖然各國的自然條件和技術水平差別很大，對生物質(zhì)能今后的利用情況將千差萬別，但總的來說，生物質(zhì)能今后的發(fā)展將不再像最近200多年來一樣日漸萎縮，而是重新發(fā)揮重要作用，并在整個一次能源體系中占據(jù)穩(wěn)定的比例和重要的地位。影響生物質(zhì)能開發(fā)利用的因素影響生物質(zhì)能開發(fā)利用的因素很多，所以不同的預測方法結果差別很大，從100到300EJ，但不論哪種預測方法都說明了生物質(zhì)在未來的能源體系中有特別重要的意義，不論那個時間，生物質(zhì)能總是總能耗的10-30%之間。 由于我國目前的生物質(zhì)能主要是在農(nóng)村經(jīng)濟中利用，所以農(nóng)村未來能源需求和消耗情況對生物質(zhì)能的開發(fā)利用量影響很大，有關資料對我國農(nóng)村今后能源使用情況作了預測，這個指標可以較大程度上反映我國今后生物質(zhì)能消耗的趨勢。它的預測按兩種，第一種是常規(guī)方案預測，即建立在現(xiàn)時生物質(zhì)能發(fā)展情況的基礎之上的預測，其結果是各時段（2000、2010、2030、2050）的生物質(zhì)利用量的增長速度分別為8.9%、7.7%、8.0%、3.6%；第二種是加強方案預測，即以突出強調(diào)生物質(zhì)能對化石能源的替代為依據(jù)的預測，其結果是各時段的發(fā)展速度分別為9.6%、8.0%、7.4%、4.5%。展望未來由預測可知，隨著社會的發(fā)展，傳統(tǒng)利用生物質(zhì)能的比例將越來越少，到2050年，農(nóng)村生物質(zhì)能的利用中傳統(tǒng)利用方法不到1%，但是，生物質(zhì)能的現(xiàn)代化利用技術的比例將越來越高，到2050年可能達到農(nóng)村總能耗的13%。另外，從預測中可以看出天然生物質(zhì)能在農(nóng)村能源的比例隨時間推移將越來越少，從30%降到13.7%左右，但是不管那個時期，也不管那個方案，生物質(zhì)能在農(nóng)村能源中的比例都很大（高于14%），而且是最主要的可再生能源（占可再生能源的50%以上），這可以充分說明生物質(zhì)能在今后幾十年內(nèi)在我國農(nóng)村能源，甚至于我國能源體系的重要地位。生物質(zhì)能與常規(guī)能源的相似性及可獲得性生物質(zhì)能的載體是有機物，所以這種能源是以實物的形式存在的，是唯一一種可儲存和可運輸?shù)目稍偕茉?。而且它分布最廣, 不受天氣和自然條件的限制，只要有生命的地方即有生物質(zhì)存在。從利用方式上看，生物質(zhì)能與煤、石油內(nèi)部結構和特性相似，可以采用相同或相近的技術進行處理和利用，利用技術的開發(fā)與推廣難度比較低。另外，生物質(zhì)可以通過一定的先進技術進行轉換，除了轉化為電力外，還可生成油料、燃氣或固體燃料，直接應用于汽車等運輸機械或用于柴油機，燃氣輪機、鍋爐等常規(guī)熱力設備，幾乎可以應用于目前人類工業(yè)生產(chǎn)或社會生活的各個方面，所以在所有新能源中，生物質(zhì)能與現(xiàn)代的工業(yè)化技術和目前的現(xiàn)代化生活有最大的兼容性，它在不必對已有的工業(yè)技術做任何改進的前提下即可以替代常規(guī)能源，對常規(guī)能源有很大的替代能力，這些都是今后生物質(zhì)能發(fā)揮重要作用的依據(jù)。從化學的角度上看，生物質(zhì)的組成是C-H化合物，它與常規(guī)的礦物燃料，如石油、煤等是同類。由于煤和石油都是生物質(zhì)經(jīng)過長期轉換而來的，所以生物質(zhì)是礦物燃料的始祖，被喻為即時利用的綠色煤炭。正因為這樣，生物質(zhì)的特性和利用方式與礦物燃料有很大的相似性，可以充分利用已經(jīng)發(fā)展起來的常規(guī)能源技術開發(fā)利用生物質(zhì)能。但與礦物燃料相比，它的揮發(fā)組分高，炭活性高，含硫量和灰分都比煤低，因此，生物質(zhì)利用過程中SO2、NOx的排放較少，造成空氣污染和酸雨現(xiàn)象會明顯降低；這也是開發(fā)利用生物質(zhì)能的主要優(yōu)勢之一。生物質(zhì)能源之美生物質(zhì)能源的“至美”之處在于其既是保障能源安全的重要途徑之一，又兼具減輕環(huán)境污染的特點。在這一點上，作為生物質(zhì)能源家族一員的能源作物更是表現(xiàn)得淋漓盡致。如甜高粱，不僅可以通過能量轉換替代化石液體燃料，保障能源安全，同時還能保障糧食安全，而且還能吸收二氧化碳，加工過程中無污染，原料得以物盡其用?！∩镔|(zhì)能源的“美”還在于它是可再生能源領域唯一可以轉化為液體燃料的能源。它不僅具有資源再生、技術可靠的特點，而且還具有對環(huán)境無害、經(jīng)濟可行、利國利農(nóng)的發(fā)展優(yōu)勢。 　生物質(zhì)能源的“美”還在于它可以有效促進能源農(nóng)業(yè)的發(fā)展，能夠助推社會主義新農(nóng)村建設的發(fā)展。能源作物的大面積種植可以開發(fā)利用閑置的荒漠地、鹽堿地，有利于這些質(zhì)地差的土壤逐漸改良，更有利于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整，還可以培育出致力于可再生能源利用領域的新型農(nóng)民。不僅如此，它還可以吸納農(nóng)村剩余勞動力，增加農(nóng)民收入，農(nóng)民的收入來源也變得更加多元化。 現(xiàn)今全世界都在進行生物能源的開發(fā)，我國也不例外。但是最成功的例子就是巴西了。它們利用甘蔗發(fā)酵去生產(chǎn)酒精，因為甘蔗的含糖量高，所以酒精的產(chǎn)量也很高。巴西的法律規(guī)定，汽車的燃料中必須加如10%-25%的酒精作為燃料。而且在上世紀，巴西就發(fā)明了乙醇汽車，是以純酒精來發(fā)動的，這樣不盡使他們國的石油進口量減少，而且環(huán)境也得到很大的改善。不僅如此，酒精的大面積生產(chǎn)帶給巴西的經(jīng)濟效益也是巨大的。巴西乙醇成功的例子是世界上發(fā)展生物能源學習的模范。 所以說生物能源是可以替代石油的。但是短時間并不能完全的脫離石油的使用，因為并不是每個國家都有那么高產(chǎn)的甘蔗用來發(fā)展生物能源業(yè)的。所以這也是一個漸進的階段。