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1） 生物質(zhì)能是什么?

生物質(zhì)是指由光合作用而產(chǎn)生的各種有機(jī)體，光合作用利用空氣中的二氧化碳和土壤中的水，將吸收的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為碳水化合物和氧氣。在各種可再生能源中，生物質(zhì)能是綠色植物通過(guò)葉綠素將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而儲(chǔ)存在生物中的一種能量形式，是以生物質(zhì)為載體的能量，是一種唯一可再生的碳源，可轉(zhuǎn)化成常規(guī)固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。

生物能是第四大能源，生物質(zhì)遍布世界各地，其蘊(yùn)藏量極大。世界上生物質(zhì)資源數(shù)量龐大，形式繁多，其中包括薪柴、農(nóng)林作物、尤其是為了生產(chǎn)能源而種植的能源作物，農(nóng)業(yè)和林業(yè)殘剩物，食品加工和林產(chǎn)品加工的下腳料，城市固體廢棄物，生活污水和水生植物等等（中國(guó)生物質(zhì)資源主要是農(nóng)業(yè)廢棄物及農(nóng)林產(chǎn)品加工業(yè)廢棄物、薪柴、人畜糞便、城鎮(zhèn)生活垃圾等四個(gè)方面）。生物質(zhì)能的原始能量來(lái)源于太陽(yáng)，所以從廣義上講，生物質(zhì)能是太陽(yáng)能的一種表現(xiàn)形式。

2） 生物質(zhì)能的利用

生物質(zhì)能是一種清潔優(yōu)質(zhì)的可再生能源，有著廣泛的用途。

（1） 農(nóng)作物秸稈是能源

農(nóng)作物秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品，也是我國(guó)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。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)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。可獲得的農(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(hù)炊事、取暖燃料，目前全國(guó)農(nóng)村作為能源的秸稈消費(fèi)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%~20%左右。采用秸稈氣化技術(shù)，通過(guò)對(duì)秸稈不完全燃燒或干餾，獲得可燃?xì)庾魅剂稀；驅(qū)⒔斩捦ㄟ^(guò)生物發(fā)酵產(chǎn)生沼氣作燃料。這些生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)可提高能源利用2~4倍，因此，加快秸稈的優(yōu)質(zhì)化轉(zhuǎn)換利用勢(shì)在必行。

（2） 垃圾發(fā)電

垃圾發(fā)電是把各種垃圾收集后，進(jìn)行分類(lèi)處理。其中：一是對(duì)燃燒值較高的進(jìn)行高溫焚燒（也徹底消滅了病源性生物和腐蝕性有機(jī)要物），在高溫焚燒（產(chǎn)生的煙霧經(jīng)過(guò)處理）中產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為高溫蒸氣，推動(dòng)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。二是對(duì)不能燃燒的有機(jī)物進(jìn)行發(fā)酵、厭氧處理，最后干燥脫硫，產(chǎn)生一種氣體叫甲烷，也叫沼氣。再經(jīng)燃燒，把熱能轉(zhuǎn)化為蒸氣，推動(dòng)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。

（3） 沼氣

沼氣發(fā)酵又叫厭氧消化，是指利用人畜糞便、秸稈、污水等各種有機(jī)物在密閉的沼氣池內(nèi)，在厭氧（沒(méi)有氧氣）條件下，被種類(lèi)繁多的沼氣發(fā)酵微生物分解轉(zhuǎn)化，最終產(chǎn)生沼氣的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，微生物是最活躍的因素，它們把各種固體或是溶解狀態(tài)的復(fù)雜有機(jī)物，按照各自的營(yíng)養(yǎng)需要，進(jìn)行分解轉(zhuǎn)化，最終生成沼氣。沼氣是一種混合氣體，可以燃燒，因?yàn)檫@種氣體最先是在沼澤中發(fā)現(xiàn)的，所以稱(chēng)為沼氣，它的主要成分是甲烷占55%～70%左右，二氧化碳占25%～40%左右，此外還有少量氫氣、硫化氫、一氧化碳、氮和氨等。

（4） 新能源“生物柴油”

“生物柴油”是一種石油替代品。眾所周知，普通柴油是從石油中提煉的，而“生物柴油”則可從動(dòng)物、植物的脂肪中提取，在美國(guó)，目前主要從大豆中提取。這是因?yàn)槊绹?guó)的大豆產(chǎn)量很高，價(jià)格也便宜。此外，用“生物柴油”作汽車(chē)燃料對(duì)環(huán)保也有積極意義——排放的廢氣所含的二氧化碳遠(yuǎn)沒(méi)有用普通柴油那么多，而二氧化碳正是加劇溫室效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)住Ｃ绹?guó)康奈爾大學(xué)的生態(tài)與農(nóng)業(yè)科學(xué)專(zhuān)家戴維•迪溫塔爾教授曾對(duì)數(shù)種替代能源作了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，“大豆柴油”是一種極好的替代能源。與乙醇相比較，生產(chǎn)同等量的“大豆柴油”所消耗的能源要低得多。此外，原本使用普通柴油為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)須改動(dòng)，就可改用“大豆柴油”，只是目前“大豆柴油”的生產(chǎn)成本還偏高，故售價(jià)略高于普通柴油。時(shí)下在美國(guó)，越來(lái)越多的私家車(chē)和政府及企業(yè)的車(chē)輛開(kāi)始使用“生物柴油”，或普通柴油與“生物柴油”的混合燃料。據(jù)悉，生產(chǎn)“生物柴油”還有另一種原料：餐館用過(guò)的廢棄食用油和炸過(guò)薯?xiàng)l的黃油。

（5） 能源新秀——海帶

巨型海帶的實(shí)用價(jià)值，在國(guó)外已有實(shí)例可查。據(jù)國(guó)內(nèi)一位專(zhuān)家指出，美國(guó)政府在加州外海開(kāi)辟了一片面積400平方千米的海底農(nóng)場(chǎng)，專(zhuān)門(mén)種植巨型海帶，每到收獲季節(jié)，以特殊的采收船采收之后，或利用海帶本身具有的細(xì)菌自然發(fā)酵，或以人工方法加速發(fā)酵，它一年所產(chǎn)生的合成天然氣高達(dá)6.226多億立方米，可供5萬(wàn)人口的城市一年之用，這是以美國(guó)家庭的燃料耗用量而言的。

（6） 能源新秀——巨藻

巨藻可以用來(lái)提煉藻膠，制造五光十色的塑料、纖維板，也是制藥工業(yè)的原料。近年來(lái)，科學(xué)家們對(duì)巨藻進(jìn)行了新的研究，發(fā)現(xiàn)它含有豐富的甲烷成分，可以用來(lái)制造煤氣。這一發(fā)現(xiàn)是引人矚目的。美國(guó)有關(guān)方面樂(lè)觀地估計(jì)，這一新的綠色能源具有誘人的前景。將來(lái)，它甚至可以滿(mǎn)足美國(guó)對(duì)甲烷的需求。
巨藻可以在大陸架海域進(jìn)行大規(guī)模養(yǎng)殖。由于成藻的葉片較集中于海水表面，這就為機(jī)械化收割提供了有利條件。巨藻的生長(zhǎng)速度是極為驚人的，每晝夜可長(zhǎng)高30厘米，一年可以收割3次。

最近，日本出光興產(chǎn)中央研究所的生物化學(xué)研究所等組成的科研小組宣布，他們成功地從一種淡水藻類(lèi)中提取出了石油。這種藻類(lèi)在吸收二氧化碳進(jìn)行光合作用的過(guò)程中體內(nèi)蓄集了石油。在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，這種藻類(lèi)不僅二氧化碳的吸收率高，而且其石油生成能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)預(yù)想的程度。提取出的石油不僅發(fā)熱量高，而且氮、硫含量少。

3） 生物質(zhì)能的優(yōu)點(diǎn)有哪些？

生物質(zhì)能具備下列優(yōu)點(diǎn)：

（1） 提供低硫燃料；

（2） 提供廉價(jià)能源（于某些條件下）；

（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。

4） 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化技術(shù)

生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)和利用具有巨大的潛力，主要包括兩方面：一是建立以沼氣為中心的農(nóng)村新能量、物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，使秸稈中的生物能以沼氣的形式緩慢地釋放出來(lái)，解決燃料問(wèn)題；二是建立能量農(nóng)場(chǎng)、能量林場(chǎng)及海洋能量農(nóng)場(chǎng)。

（1） 生物質(zhì)汽化

將固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體燃料，稱(chēng)為生物質(zhì)汽化。其基本原理是含碳物質(zhì)在不充分氧化（燃燒）的情況下，會(huì)產(chǎn)生出可燃的一氧化碳?xì)怏w，即煤氣。制造煤氣的設(shè)備稱(chēng)為汽化爐，人們故意不給足氧氣，讓含碳物質(zhì)在沒(méi)有足夠的空氣的情況下燃燒，“燜”出一氧化碳來(lái)。

（2） 生物質(zhì)液化

將固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體燃料，稱(chēng)為生物質(zhì)液化。它包括間接液化和直接液化兩種。間接液化是指通過(guò)微生物作用或化學(xué)合成方法生成液體燃料，如乙醇（酒精）、甲醇；直接液化則是采用機(jī)械方法，用壓榨或提取等工藝獲得可燃燒的油品，如棉籽油等植物油，經(jīng)提煉成為可替代柴油的燃料。

（3） 生物質(zhì)熱分解

這是一項(xiàng)很有潛力的技術(shù)，用于制取人造石油。一些生物質(zhì)通過(guò)熱分解，可制取生物油、生物炭和可燃燒氣體，使生物質(zhì)得到充分利用。

（4） 能源農(nóng)場(chǎng)

即建立以獲取能源為目的的生物質(zhì)生產(chǎn)基地，以能源農(nóng)場(chǎng)的形式大規(guī)模培育生物質(zhì)，并加工成可利用的能源。要對(duì)土地進(jìn)行合理規(guī)劃，盡可能利用山地、非耕荒地和水域，選擇適合當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)條件的生物質(zhì)品種進(jìn)行培育、繁殖，以獲得足夠數(shù)量的高產(chǎn)能植物。在海洋、水域，要充分利用海藻和水生物提取能源，建立海洋能源農(nóng)場(chǎng)或江河能源農(nóng)場(chǎng)。同時(shí)，將基因工程等現(xiàn)代生物技術(shù)廣泛應(yīng)用于能源農(nóng)場(chǎng)中，以提高能源轉(zhuǎn)化率。