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生物質知識篇

根據國際能源機構(IEA)的定義,生物質(biomass)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。生物質能則是太陽能以化學能形式儲存在生物質中的能量形式,它一直是人類賴以生存的重要能源之一,是僅次於煤炭、石油、天然氣之後第四大能源,在整個能源係統中占有重要的地位。


簡介及特點

在各種可再生能源中,由於核能、大型水電具有潛在的生態環境風險,風能和地熱等區域性資源製約,大力發展遭到限製和質疑,而生物質能卻以遍在性、豐富性、可再生性等特點得到人們認可。生物質的獨特性,不僅在於能貯存太陽能,還是一種可再生的碳源,可轉化成常規的固態、液態和氣態燃料,煤、石油、天然氣等能源實質上也是由生物質能轉變而來的。

生物質是指利用大氣、水、土地等通過光合作用而產生的各種有機體,即一切有生命的可以生長的有機物質通稱為生物質。其特點包括:可再生性。低汙染性。廣泛分布性。資源豐富。碳中性。

有代表性的生物質如農作物、農作物廢棄物、木材、木材廢棄物和動物糞便。狹義概念:生物質主要是指農林業生產過程中除糧食、果實以外的秸稈、樹木等木質纖維素(簡稱木質素)、農產品加工業下腳料、農林廢棄物及畜牧業生產過程中的禽畜糞便和廢棄物等物質。


利用技術

種類繁多,分別具有不同特點和屬性,利用技術複雜、多樣,縱觀國內外生物質利用技術,均是將其轉換為固態、液態和氣態燃料加以高效利用,主要途徑有:

1、直接燃燒技術包括戶用爐灶燃燒技術,鍋爐燃燒技術、生物質與煤的混合燃燒技術,以及與之相關的壓縮成型和烘焙技術。

2、生物轉化技術小型戶用沼氣池、大中型厭氧消化。

3、熱化學轉化技術包括生物質氣化、幹餾、快速熱解液化技術。

4、液化技術包括提煉植物油技術、製取乙醇、甲醇等技術

5、有機垃圾能源化處理技術。


利用現狀

中國對生物質能源利用極為重視,己連續在四個五年計劃將生物質能利用技術的研究與應用列為重點科技攻關項目,開展了生物質能利用技術的研究與開發,如戶用沼氣池、節柴炕灶、薪炭林、大中型沼氣工程、生物質壓塊成型、氣化與氣化發電、生物質液體燃料等,取得了多項傑出成果。政策方麵,2005年2月28日,第十屆全國人民代表大會常務委員會第十四次會議通過了《可再生能源法》,2006年1月1日起已經正式實施,並於2006年陸續出台了相應的配套措施。這表明中國已在法律上明確了可再生能源包括生物質能在現代能源中的地位,並在政策上給予了巨大優惠支持。2007年,發展與改革委員會製訂的《中國對應氣候變化方案》確認,2010年後每年將通過發展生物質能源減少溫室氣體排放0.3億噸CO2當量。因此,中國生物質能發展前景和投資前景極為廣闊。

中國已經開發出多種固態填充床和流化床氣化爐,以秸稈、木屑、稻殼、樹枝為原料生產燃氣。2006年用於木材和農副產品烘幹的有800多台,村鎮級秸稈氣化集中供氣係統近600處,年生產生物質燃氣2,000萬立方米。

近年來,中國生物油技術的開發取得較大進展。2013年4月24日,中國成功地進行了首回1號生物航空煤油飛機試飛。 這使中國成為繼美國、法國和芬蘭之後,第四個擁有這項技術的。該技術以生物質或廢棄食用油為原料,通過轉化和提純製造航空煤油等高附加值產品。它不僅在技術上可行,也為解決所謂“地溝油”回流餐桌的問題提供了新的技術途徑。目前麵臨的成本問題有望在大規模量產時逐步解決。

總體而言,中國生物質能源技術的發展和市場發育還不夠完善,生物質能利用技術的整體技術水平與發達還有差距,市場亟需規範。但隨著環保立法的加強和技術進步,生物質能源行業將會得到快速發展。


種類

生物質包括植物通過光合作用生成的有機物(如植物、動物及其排泄物)、垃圾及有機廢水等幾大類。生物質的能源來源於太陽,所以生物質能是太陽能的一種。生物質是是太陽能主要的吸收器和儲存器,生物質通過光合作用能夠把太陽能積聚起來,儲存於有機物中,這些能量是人類發展所需能源的源泉和基礎。


用之不竭的資源 —— 生物質

生物質是地球上廣泛存在的物質,它包括所有動物、植物和微生物以及由這些有生命物質派生、排泄和代謝的許多有機質。各種生物質都具有一定能量。以生物質為載體、由生物質產生的能量便是生物質能。生物質能是太陽能以化學能形式貯存在生物中的一種能量形式,直接或間接來源於植物的光合作用。地球上的植物進行光合作用所消費的能量,占太陽照射到地球總輻射量的0.2%。這個比例雖不大,但比例值很驚人:經由光合作用轉化的太陽能是目前人類能源消費總量的40倍。可見,生物質能是一個巨大的能源。生物質能的主要來源有薪柴、木質廢棄物、農業秸稈、牲畜糞便、製糖作物廢渣、城市垃圾和汙水、水生植物等。

我們知道綠色植物利用葉綠素通過光合作用,把二氧化碳CO2和水H2O轉化為葡萄糖,並把光能儲存在其中,然後進一步把葡萄糖聚合澱粉、纖維素、半纖維素木質素等構成植物本身的物質。所謂生物質可以理解為,由光合作用產生的所有生物有機體的總稱,包括植物、農作物、林產物、海產物(各種海草)和城市垃圾(紙張、天然纖維)等。據估計,作為植物生物質的主要成份——木質素和纖維素每年以約1640億噸的速度再生,如以能量換算相當於石油產量的15-20倍。如果這部份資源得到好的利用,人類相當於擁有一個取之不盡的資源寶庫。

而且,由生物質的碳來源於空氣中的二氧化碳,燃燒後再生成二氧化碳,所以不會增加空氣中的二氧化碳的含量。CO2是主要的溫室效應氣體(Greenhouse Effect Gas),它對全部溫室效應的貢獻為26%,對大氣中除水蒸氣外各種氣體引起的溫室效應的貢獻約為65%。鑒於利用生物質作為能源不會增加大氣中二氧化碳的含量,即碳中性(carbon neutral),也可以理解為零排放,生物質與礦物質能源相比更為清潔。