淺析生物質(zhì)能源的開發(fā)利用及其意義

張寶權(quán)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的能源消耗與日俱增?，F(xiàn)在，我國(guó)能源年消耗量占世界能總消耗量的20%以上，而且呈現(xiàn)上升的態(tài)勢(shì)。我國(guó)生物多樣性豐富，加大生物質(zhì)能源的開發(fā)利用，進(jìn)行農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能源發(fā)掘利用，不僅可解決農(nóng)民的增收和“三農(nóng)”問(wèn)題，還可解決目前中國(guó)面臨的能源短缺、環(huán)境污染、食品安全等重大社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。

一、生物質(zhì)能源的利用現(xiàn)狀

1、直接燃燒。直接燃燒主要包括爐灶燃燒、焚燒垃圾、鍋爐燃燒壓縮成型燃料、聯(lián)合燃燒。爐灶燃燒是傳統(tǒng)的用能方式，因其效率低而在逐漸被淘汰。焚燒垃圾是鍋爐在800℃-1000℃高溫下燃燒垃圾可燃組分，將釋放的熱量來(lái)供熱或發(fā)電。壓縮成型燃料燃燒是先將生物質(zhì)壓縮成密度大的性能接近煤的物質(zhì)，再將其燃燒發(fā)電，因其排放的污染尾氣小而發(fā)展前景良好。聯(lián)合燃燒是將生物質(zhì)摻入燃煤中燃燒發(fā)電，此法可減少SO2、NO2等污染氣體的排放。

2、物化轉(zhuǎn)化。物化轉(zhuǎn)化主要包括干餾技術(shù)、生物質(zhì)氣化技術(shù)及熱裂解技術(shù)等。干餾是把生物質(zhì)轉(zhuǎn)變成熱值較高的可燃?xì)?、固定碳、木焦油及木醋液等物質(zhì)?？扇?xì)夂淄椤⒁彝?、氫氣、一氧化碳、二氧化碳等，可做生活燃?xì)饣蚬I(yè)用氣，木焦油是國(guó)際緊俏產(chǎn)品，木醋液可形成多種化工產(chǎn)品。生物質(zhì)氣化是在高溫條件下，利用部分氧化法，使有機(jī)物轉(zhuǎn)化成可燃?xì)怏w的過(guò)程。產(chǎn)生的氣體可直接作為燃料，用于發(fā)動(dòng)機(jī)、鍋爐、民用爐灶等場(chǎng)合。

3、生化轉(zhuǎn)化。生化轉(zhuǎn)化主要包括厭氧消化技術(shù)和酶技術(shù)。厭氧消化是利用厭氧微生物在缺氧的情況下將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為CH4、CO等可燃?xì)怏w。同時(shí)得到效果很好的可用作農(nóng)田的肥料的厭氧發(fā)酵殘留物。酶技術(shù)是利用微生物體內(nèi)的酶分解生物質(zhì)，生產(chǎn)液體燃料，如乙醇、甲醇等。

二、生物質(zhì)能源的利用技術(shù)

1、沼氣發(fā)酵技術(shù)。沼氣發(fā)酵是有機(jī)物質(zhì)在一定溫度、濕度、酸堿度和厭氧條件下，經(jīng)過(guò)沼氣菌群消化的過(guò)程。沼氣發(fā)酵可生產(chǎn)沼氣作為能源，又可處理有機(jī)廢物以保護(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。

近年來(lái)，我國(guó)政府又加大了對(duì)農(nóng)村沼氣建設(shè)的力度并投入了巨大的人力和財(cái)力以及出臺(tái)了相關(guān)的政策給予強(qiáng)有機(jī)的支持。目前，我國(guó)已經(jīng)掌握了畜禽糞便、工業(yè)有機(jī)廢水等有機(jī)廢棄物的厭氧消化技術(shù)，具備了沼氣大規(guī)模開發(fā)利用的技術(shù)、裝備和施工能力。

2、燃料乙醇技術(shù)。燃料乙醇主要是以糖類、淀粉和纖維素為原料經(jīng)過(guò)發(fā)酵工藝而得到。由于其產(chǎn)量收到糧食資源的限制，成本高，難以形成大規(guī)模生產(chǎn)，因而長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮必須尋找豐富且廉價(jià)的原料來(lái)源。由于纖維質(zhì)原料非常豐富且成本較低，因此這方面的研究主要是集中在纖維素方面。

3、生物柴油。生物柴油的生產(chǎn)是指將植物油、動(dòng)物油脂、廢食用油以及油料作物等為原料，在以甲醇或乙醇為催化劑作用下，將溫度加熱到230-250℃下進(jìn)行酯化反應(yīng)，生辰生物柴油的過(guò)程。

近幾年來(lái)，我國(guó)在生物柴油研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面也取得了很大的進(jìn)展。目前，我國(guó)已可以利用菜籽油、大豆油、米糠下腳料等為原料生產(chǎn)生物柴油。生物柴油具有對(duì)環(huán)境友好、不容易意外失火、儲(chǔ)運(yùn)和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，是一種值得大力開發(fā)和利用的新型能源。

4、生物質(zhì)固化成型技術(shù)。生物質(zhì)固化技術(shù)是指在高壓或高溫高壓下通過(guò)生物質(zhì)中木質(zhì)素的塑化黏合，把原來(lái)疏松的生物質(zhì)壓縮成密度極高的高品質(zhì)成型燃料，以便儲(chǔ)運(yùn)和高效率燃燒的技術(shù)。

我國(guó)用于生物質(zhì)成型燃料的原料大部分是農(nóng)作物秸稈、農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物、林業(yè)生物質(zhì)資源等。其中，秸稈是固體成型燃料原料的主要來(lái)源。我國(guó)農(nóng)作物秸稈數(shù)量大、種類多、分布廣，為達(dá)到生物質(zhì)成型燃料成為普遍使用的優(yōu)質(zhì)燃料的目標(biāo)，我國(guó)將加大力度開發(fā)，并高效、合理地利用生物質(zhì)能。

5、生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)。目前，利用生物質(zhì)發(fā)電主要有：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。據(jù)世界自然基金會(huì)發(fā)表的最新報(bào)告稱，到2020年工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家15%的電力將來(lái)自生物質(zhì)能發(fā)電。

三、開發(fā)生物質(zhì)能源的重要意義

1、解決“三農(nóng)”問(wèn)題。“三農(nóng)”問(wèn)題是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活中急需解決的一大問(wèn)題，也是我國(guó)能否實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和全面建設(shè)小康社會(huì)的關(guān)鍵性問(wèn)題。促進(jìn)生物質(zhì)能的開發(fā)利用不但有利于加快新農(nóng)村特別是貧困地區(qū)和少數(shù)民族地區(qū)的發(fā)展，而且有利于發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境保護(hù)的可持續(xù)發(fā)展。由于我國(guó)農(nóng)村人口眾多，生物質(zhì)資源不集中且資源浪費(fèi)嚴(yán)重，因此大力發(fā)展沼氣池、生物質(zhì)成型燃料、生物液體燃料以及生物質(zhì)發(fā)電等生物質(zhì)能技術(shù)，不但能解決農(nóng)村資源的浪費(fèi)以及資源利用效率低等問(wèn)題，而且有利于改善農(nóng)村環(huán)境衛(wèi)生和居住區(qū)生活條件。

2、減少環(huán)境污染、保護(hù)生態(tài)環(huán)境。在我國(guó)各種主要的能源當(dāng)中，煤炭占據(jù)著主導(dǎo)地位，同時(shí)，煤炭的大量使用也給當(dāng)?shù)?、地區(qū)和全球的環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。目前，我國(guó)溫室氣體（GHG）的排放已經(jīng)超過(guò)了世界排放量要求的13%。

3、保證國(guó)家能源安全。傳統(tǒng)的礦物質(zhì)能源是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步的發(fā)動(dòng)機(jī)，目前全球總能耗的75%來(lái)自煤炭、石油、天然氣等。但是，礦物能源是有限的。預(yù)計(jì)2020年能源消費(fèi)量將達(dá)到30億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上，到2050年可能要達(dá)到50億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上。因此，開發(fā)利用生物質(zhì)能已成為解決我國(guó)能源問(wèn)題的戰(zhàn)略選擇。