1、生物質(zhì)與生物質(zhì)能
所謂生物質(zhì)可以理解為由光合作用產(chǎn)生的所有生物有機(jī)體的總稱，包括植物、農(nóng)作物、林產(chǎn)品、海產(chǎn)品f各種海草）和城市垃圾（紙張、天然纖維）等。生物質(zhì)主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素及一些可溶于極性或弱極性溶劑的提取物組成。
生物質(zhì)能( biomass energy)是綠色植物通過(guò)光合作用將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并貯存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。它是植物體內(nèi)的葉綠素在太陽(yáng)能的作用下。吸收空氣中的二氧化碳和土壤中的水，最終合成碳水化合物，轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而固定下來(lái)的一種自然資源。
2、生物質(zhì)能的利用研究進(jìn)展
2.1 沼氣發(fā)酵
沼氣發(fā)酵工藝是指在厭氧條件下，通過(guò)沼氣發(fā)酵微生物的活動(dòng)，處理有機(jī)廢物并制取沼氣的技術(shù)與裝備，也稱為厭氧消化工藝。沼氣發(fā)酵可生產(chǎn)沼氣作為能源。又可處理有機(jī)廢物，包括廢水和固體廢物1以保護(hù)環(huán)境。經(jīng)沼氣發(fā)酵后的沼渣、沼氣液是優(yōu)化的有機(jī)肥料。沼氣工程以農(nóng)作物秸稈、垃圾、糞便為原料，既達(dá)到了廢物利用的目的，還生產(chǎn)了清潔能源。并起到了改善農(nóng)村環(huán)境條件的作用。是經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益都比較明顯的生物質(zhì)能利用技術(shù)。
2.2制燃料乙醇
燃料乙醇的生產(chǎn)原料主要有糖類、淀粉和纖維素，由于其產(chǎn)量受到糧食資源的限制，成本高，難以滿足能源需求。因而長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮必須尋找豐富且廉價(jià)的原料來(lái)源，最近這方面的研究主要是集中在纖維素方面。
巴西是最早大規(guī)模使用乙醇作為替代燃料的國(guó)家，世界上第1個(gè)燃料乙醇項(xiàng)目-Pro Alcool于1975年誕生在巴西。接下來(lái)在1978年美國(guó)、加拿大也開(kāi)展了類似的項(xiàng)目。目前，國(guó)外在燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化方面進(jìn)展較快的單位主要有Io-g en公司、BCI公司、Arkenol公司，中國(guó)國(guó)內(nèi)有華東理工大學(xué)、河南天冠集團(tuán)和山東澤生生物科技公司。
2.3生物柴油
生物柴油的生產(chǎn)是指將植物油與甲醇或乙醇在催化劑存在下和230～250℃的溫度下進(jìn)行酯化反應(yīng)，生成生物柴油的過(guò)程。
在發(fā)達(dá)國(guó)家。利用豆油、花生油、棉籽油、葵花籽油、油菜籽油、棕櫚油和蓖麻籽油生產(chǎn)生物柴油正在形成產(chǎn)業(yè)。德國(guó)2004年生物柴油的生產(chǎn)能力達(dá)到了109.7萬(wàn)t，占整個(gè)歐盟1 5國(guó)總生產(chǎn)能力的50%以上，是世界上最大的生物柴油生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。在中國(guó)。生物柴油產(chǎn)業(yè)化首先在民營(yíng)企業(yè)展開(kāi)，海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司、福建卓越新能源發(fā)展公司等都建成了1萬(wàn)~2萬(wàn)t／a的生產(chǎn)裝置，除生產(chǎn)生物柴油外。還生產(chǎn)一些高附加值的產(chǎn)品。北京市科委可持續(xù)發(fā)展科技促進(jìn)中心正與中國(guó)石油大學(xué)合作，利用北京市餐飲業(yè)廢油為原料來(lái)制造生物柴油。四川大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院正籌備以麻瘋樹(shù)果油為原料，計(jì)劃建立2萬(wàn)t/a的生產(chǎn)裝置。
2.4制乙二醇
目前乙二醇主要來(lái)源于原油，但原油的儲(chǔ)量正在急速下降，因此，能夠在糧食秸稈和木材廢料中廣泛獲取的纖維素就成了更好的選擇。
一個(gè)由中美科學(xué)家組成的研究小組研發(fā)出了一種新的催化劑。這種由碳化鎢和鎳組成的新的催化劑可以極大地簡(jiǎn)化將纖維素轉(zhuǎn)化成乙二醇的過(guò)程，并且烙纖維素100%轉(zhuǎn)化，碳化鎢和鎳的組合將乙二醇在最終產(chǎn)品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高到了61%，而單純使用碳化鎢生產(chǎn)的乙二醇只占最終產(chǎn)品的27%。同現(xiàn)有的鉑類金屬催化劑相比，這種新的催化劑很有可能將乙二醇的生產(chǎn)成本明顯降低。這種催化劑經(jīng)過(guò)改良后一旦商業(yè)化，將能夠降低乙二醇的生產(chǎn)費(fèi)用。因?yàn)槠淦鹱饔玫脑牧喜皇羌Z食，所以不會(huì)威脅到糧食安全。
2.5生物質(zhì)固體成型燃料
三門(mén)峽富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售的顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)、木屑顆粒機(jī)專業(yè)生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料。
德國(guó)生物質(zhì)固體燃料生物質(zhì)壓制顆粒燃料、碎木片、劈柴）在生物能源中所占的比例超過(guò)90%。美國(guó)已有9個(gè)日產(chǎn)250 t的生產(chǎn)廠，還有16個(gè)州興建日產(chǎn)300 t的樹(shù)皮成型燃料加工廠。瑞典有生物質(zhì)顆粒廠10多家，單個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)能力達(dá)到200 t／a以上。俄羅斯、加拿大、日本、芬蘭等國(guó)的成型燃料研究發(fā)展很快。己建立了完善的研究試驗(yàn)、檢測(cè)系統(tǒng)，引進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)也較成熟。
2.6生物質(zhì)發(fā)電
利用生物質(zhì)發(fā)電的形式主要有利用生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電、沼氣發(fā)電和生物質(zhì)氣化發(fā)電3種。1988年，丹麥建立了世界上第1座秸稈生物質(zhì)燃料燃燒發(fā)電廠。現(xiàn)己建立了130多家秸稈生物發(fā)電廠。美國(guó)在20世紀(jì)90年代初就建立了發(fā)電量相當(dāng)于6個(gè)核電站的植物燃燒發(fā)電站，目前生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量己達(dá)10 500 kW。德國(guó)沼氣專業(yè)協(xié)會(huì)在第16次年會(huì)報(bào)告中預(yù)計(jì)，2020年用沼氣發(fā)電將占到德國(guó)總電量的17%。英國(guó)、荷蘭等國(guó)家也已采用大型秸稈鍋爐用于供暖、發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)。根據(jù)《可再生能源“十一五”規(guī)劃》要求，2010年中國(guó)生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)5 000 MW。屆時(shí)每年可替代化石燃料1萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤；2020年，生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到30 000 MW時(shí)，可替代化石能源將超過(guò)6萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤。
2.7能源植物
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的高度生產(chǎn)、單一作物的種植以及過(guò)度機(jī)械化的結(jié)果，導(dǎo)致嚴(yán)重的土壤流失，而不恰當(dāng)?shù)母N方式又對(duì)環(huán)境造成了不良影響。能源作物的開(kāi)發(fā)與種植，不僅使能源可再生和綜合利用。減少環(huán)境污染，也為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇創(chuàng)造了契機(jī)。推廣種植能源作物是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與改善土壤的必然要求。能源植物f energv p lant)通常指那些具有合成較高還原性烴的能力、可產(chǎn)生類似石油成分、可替代石油使用或作為石油補(bǔ)充產(chǎn)品的植物。以及富含油脂、淀粉的植物。
柳枝稷是分布于中美洲和北美洲的一種多年生草本植物，是一種新型能源作物。近年來(lái)，國(guó)際上將其作為一種新型能源模式作物進(jìn)行了深入研究，用于火力發(fā)電或以木質(zhì)纖維素生產(chǎn)乙醇。還可用于造紙和進(jìn)行生態(tài)環(huán)境保護(hù)。中國(guó)三峽庫(kù)區(qū)能源植物資源豐富，主要分為油脂植物、栲膠植物和產(chǎn)乙醇植物3大類，有430種左右，隸屬于230個(gè)屬，84個(gè)科。其中能提取油料的植物有344種，約占80%，主要以種子為產(chǎn)油部位：可發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的植物有52種，約占12. 09%，主要以果實(shí)、塊根、塊莖為發(fā)酵原料：可提取栲膠的植物有64種，約占14. 88%，主要以樹(shù)皮、樹(shù)葉為產(chǎn)膠部位。
3、中國(guó)生物質(zhì)能發(fā)展現(xiàn)狀
中國(guó)的生物質(zhì)資源非常豐富，但是生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用還只是剛剛起步。除部分經(jīng)濟(jì)能源充裕地區(qū)大面積推廣普及沼氣池和節(jié)柴灶外，大部分農(nóng)村地區(qū)還是延用傳統(tǒng)的生活用能方式，對(duì)秸稈、鋸屑等農(nóng)林廢棄物未經(jīng)過(guò)加工就直接燃燒。其轉(zhuǎn)換效率僅為10%~15%，而且不方便、不衛(wèi)生。生態(tài)環(huán)境效益差。近年來(lái)。中國(guó)開(kāi)始發(fā)展生物質(zhì)能氣化技術(shù)，所以生物質(zhì)高效利用技術(shù)才剛剛起步，在生物質(zhì)轉(zhuǎn)換技術(shù)上，原來(lái)生物質(zhì)生產(chǎn)固體燃燒已經(jīng)成熟，但由于成本問(wèn)題一直很難推廣。生物質(zhì)液體燃料的研究也已開(kāi)展，但大部分處于實(shí)驗(yàn)室小試階段。根據(jù)目前的條件及社會(huì)需求情況可以預(yù)計(jì)。中國(guó)的生物質(zhì)能發(fā)展將具有很大潛力。
4、結(jié)語(yǔ)
從能源的消費(fèi)變化來(lái)看。人類最終會(huì)過(guò)渡到可再生能源的持久利用階段，生物質(zhì)能通常被認(rèn)為是世界上最大可再生能源資源。其研究和開(kāi)發(fā)成為世界各國(guó)可再生能源發(fā)展的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。根據(jù)中國(guó)國(guó)情，生物質(zhì)能源發(fā)展要堅(jiān)掙不與人爭(zhēng)糧。不與糧爭(zhēng)地’的戰(zhàn)略，大力研發(fā)非糧食原料的生物轉(zhuǎn)換，綜合利用生物質(zhì)資源，延長(zhǎng)產(chǎn)品鏈，提高附加值，從而真正解決生物質(zhì)能源發(fā)展面臨的資源緊缺和效益不佳等問(wèn)題。
