科技創(chuàng)新與生物能源發(fā)展研究

李一方

隨著可持續(xù)發(fā)展的思想深入人心，關(guān)于粗獷式的發(fā)展所帶來的資源浪費(fèi)問題已經(jīng)引起了社會范圍的廣泛關(guān)注，甚至威脅到國家的能源安全。為此，世界各國均在進(jìn)行著技術(shù)創(chuàng)新，以尋求多種類型的替代能源。本文以科技創(chuàng)新與生物能源發(fā)展為研究內(nèi)容，在分析我國能源現(xiàn)狀的同時(shí)，也提出了部分問題，并對我國科技創(chuàng)新與生物能源的應(yīng)用進(jìn)行了簡要分析。

一、中國發(fā)展過程中的能源問題

國家的發(fā)展離不開多種形式的能源作為支持，中國也不例外，在長期的發(fā)展過程中，從煤炭、石油、天然氣，再到乙醇汽油，能源的創(chuàng)新與更替，成為中國生產(chǎn)力與科學(xué)技術(shù)水平提高的顯著標(biāo)志。中國的發(fā)展雖取得了可喜的成績，但是，因此而帶來的一系列問題也應(yīng)當(dāng)引起重視，能源問題就是其中之一。

1.傳統(tǒng)能源使用占比高

目前，中國所使用的主要能源為煤炭、石油，據(jù)中國能源局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，中國能源占比中煤炭所占比重高達(dá)70%，石油所占比重約為22.7%，相對清潔的天然氣卻只占到了2.7%，其余的4.6%為核能、風(fēng)能、水能等其它能源形式。由此可見，中國在能源使用結(jié)構(gòu)方面存在嚴(yán)重的失衡，傳統(tǒng)能源使用占比過高，新能源、清潔能源并未得到推廣使用。

2.傳統(tǒng)能源帶來的環(huán)境污染

在使用煤炭、石油等傳統(tǒng)能源的同時(shí)，也給環(huán)境帶來的巨大的傷害，大量二氧化碳、硫化物向空氣中的排放，造成了溫室效應(yīng)、酸雨等現(xiàn)象。不僅如此，在煤炭、石油資源的開采過程中，也極易導(dǎo)致對土地資源、水資源的污染，給人們的生活造成了嚴(yán)重影響。

二、生物能源概述及優(yōu)勢

所謂生物能源，是指利用生態(tài)系統(tǒng)的自然活動(dòng)規(guī)律，將生物質(zhì)、水、無機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)檎託?、氫氣等可燃性氣體，或者是油脂類型的可燃性載體。在使用過程中，生物能源燃燒后所產(chǎn)生的物質(zhì)對環(huán)境的影響幾乎可以忽略不計(jì)，并且，有效利用生物能源還能夠促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)，避免人類對生態(tài)系統(tǒng)的破壞進(jìn)一步加深。

三、科技創(chuàng)新促進(jìn)了生物能源的發(fā)展

生物能源雖屬于清潔能源的一種，但是，在實(shí)際使用過程中，卻也存在著相關(guān)的技術(shù)問題，尤其是對于沼氣、氫氣等可燃性氣體的生產(chǎn)、采集和使用安全問題。

1.科技創(chuàng)新提高了生物能源的生產(chǎn)效率

對于生物能源的生產(chǎn)過程，如果僅僅依靠生態(tài)系統(tǒng)的力量是無法滿足人類生產(chǎn)、生活對能源的需求的，因此，這里需要人為提高生物能源的生產(chǎn)效率。研究人員發(fā)現(xiàn)，生物能源的產(chǎn)量不僅僅與溫度、濕度、氧氣含量等因素相關(guān)，通過增加“生物催化劑”可以明顯提高生物能源的生產(chǎn)效率，這為生物能源的大面積應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

2.科技創(chuàng)新使采集過程更加安全

生物能源的主要產(chǎn)物是可燃性氣體和油脂類載體，對于可燃性油脂類載體的收集難度并不大，但是，生物能源的可燃性氣體采集卻存在較大的安全隱患。例如，在沼氣、天然氣的采集過程中，極易發(fā)生爆炸、燃燒導(dǎo)致的人員傷亡事故。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，研究人員已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對生物能源氣體采集過程中的一體化控制，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)，使生物能源可燃性氣體的采集工作更加安全。

四、新型生物能源的應(yīng)用展望

隨著人們環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，以及全球環(huán)境日益惡化的實(shí)際情況，開發(fā)新能源已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展亟待解決的問題之一。在新型生物能源的探索方面，研究人員付出了巨大努力，也取得了可喜的成績。

以基于木質(zhì)纖維素的纖維素乙醇提取技術(shù)為例，該技術(shù)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)取得了成功，并且在現(xiàn)實(shí)生活中得到了推廣。但是，由于纖維素乙醇提取技術(shù)難度大，投入成本高，因此，早期纖維素乙醇提取技術(shù)在我國并沒有得到有廣泛應(yīng)用。然而，隨著中糧集團(tuán)、中石化集團(tuán)對這一新型生物能源的關(guān)注，以及國內(nèi)科研團(tuán)隊(duì)在相關(guān)技術(shù)研究領(lǐng)域所取得的突破，我國已經(jīng)建立了多個(gè)纖維素乙醇生產(chǎn)線，并投入生產(chǎn)。目前，纖維素乙醇已經(jīng)逐漸成為我國乙醇汽油的主要原料之一，并且，隨著纖維素乙醇產(chǎn)量的不斷增加，該新型生物能源將在部分領(lǐng)域取代傳統(tǒng)化石能源，減少因化石能源大量使用所帶來的環(huán)境污染。

盡管，新型生物能源的使用，在一定程度上緩解了傳統(tǒng)化石能源產(chǎn)量日益下降的窘境，減少了環(huán)境污染。但是，新型生物能源依然不能完全取代化石能源，這是由于新型生物能源在成本、熱值、形態(tài)等多領(lǐng)域的局限性所導(dǎo)致。因此，為擴(kuò)大新型生物能源的應(yīng)用范圍，依然需要通過科技創(chuàng)新得以實(shí)現(xiàn)。

五、總結(jié)

全球能源危機(jī)的不斷加重，為生物能源等一系列新能源的研究創(chuàng)造了新的機(jī)遇，基于生物能源的特殊性，以及中國日益增長的能源需求，以科技創(chuàng)新帶動(dòng)生物能源的發(fā)展勢在必行。目前，中國在生物能源研究方面與發(fā)達(dá)國家之間的差距在不斷縮小，并已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)化的產(chǎn)業(yè)格局，以生物能源為核心的經(jīng)濟(jì)鏈，已經(jīng)成為當(dāng)前中國經(jīng)濟(jì)增長過程中不可忽視的推動(dòng)力量。

（作者單位：烏海市第一中學(xué)）