生物質能的概念
生物質是指通(tōng)過光合作用而形成的各種有機體,包括所有的動(dòng)植物和(hé)微生物。而所謂生物質能(biomass energy ),就是太陽能以化學能形式貯存在生物質中(zhōng)的能量形式,即以生物質為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用,可(kě)轉化為常規的固态、液态和(hé)氣态燃料,取之不盡、用之不竭,是一種可(kě)再生能源,同時也是唯一一種可(kě)再生的碳源。生物質能的原始能量來源于太陽,所以從廣義上講,生物質能是太陽能的一種表現形式。目前,很多國家都在積極研究和(hé)開發利用生物質能。生物質能蘊藏在植物、動(dòng)物和(hé)微生物等可(kě)以生長的有機物中(zhōng),它是由太陽能轉化而來的。
生物質能的分類
依據來源的不同,可(kě)以将适合于能源利用的生物質分為林業(yè)資(zī)源、農業(yè)資(zī)源、生活污水和(hé)工業(yè)有機廢水、城市固體廢物和(hé)畜禽糞便等五大類。
林業(yè)資(zī)源:林業(yè)生物質資(zī)源是指森林生長和(hé)林業(yè)生産過程提供的生物質能源,包括薪炭林、在森林撫育和(hé)間伐作業(yè)中(zhōng)的零散木材、殘留的樹(shù)枝、樹(shù)葉和(hé)木屑等;木材采運和(hé)加工過程中(zhōng)的枝丫、鋸末、木屑、梢頭、闆皮和(hé)截頭等;林業(yè)副産品的廢棄物,如(rú)果殼和(hé)果核等。
農業(yè)資(zī)源:農業(yè)生物質能資(zī)源是指農業(yè)作物(包括能源作物);農業(yè)生産過程中(zhōng)的廢棄物,如(rú)農作物收獲時殘留在農田内的農作物稭稈(玉米稭、高粱稭、麥稭、稻草、豆稭和(hé)棉稈等);農業(yè)加工業(yè)的廢棄物,如(rú)農業(yè)生産過程中(zhōng)剩餘的稻殼等。能源植物泛指各種用以提供能源的植物,通(tōng)常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氫化合物植物和(hé)水生植物等幾類。
生活污水和(hé)工業(yè)有機廢水:生活污水主要由城鎮居民生活、商(shāng)業(yè)和(hé)服務業(yè)的各種排水組成,如(rú)冷(lěng)卻水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、廚房(fáng)排水、糞便污水等。工業(yè)有機廢水主要是酒精、釀酒、制糖、食品、制藥、造紙(zhǐ)及屠宰等行業(yè)生産過程中(zhōng)排出的廢水等,其中(zhōng)都富含有機物。
城市固體廢物:城市固體廢物主要是由城鎮居民生活垃圾,商(shāng)業(yè)、服務業(yè)垃圾和(hé)少(shǎo)量建築業(yè)垃圾等固體廢物構成。其組成成分比較複雜,受當地居民的平均生活水平、能源消費結構、城鎮建設、自然條件、傳統習慣以及季節變化等因素影響。
畜禽糞便:畜禽糞便是畜禽排洩物的總稱,它是其他形态生物質(主要是糧食、農作物稭稈和(hé)牧草等)的轉化形式,包括畜禽排出的糞便、尿及其與墊草的混合物。
沼氣:沼氣就是由生物質能轉換的一種可(kě)燃氣體,通(tōng)常可(kě)以供農家用來燒飯、照明。
生物質能的特點
1) 可(kě)再生性
生物質屬可(kě)再生資(zī)源,生物質能由于通(tōng)過植物的光合作用可(kě)以再生,與風能、太陽能等同屬可(kě)再生能源,資(zī)源豐富,可(kě)保證能源的永續利用;
2) 低污染性
生物質的硫含量、氮含量低、燃燒過程中(zhōng)生成的SOX、NOX較少(shǎo);生物質作為燃料時,由于它在生長時需要的二氧化碳相當于它排放的二氧化碳的量,因而對大氣的二氧化碳淨排放量近似于零,可(kě)有效地減輕溫室效應;
3) 廣泛分布性
缺乏煤炭的地域,可(kě)充分利用生物質能;
4) 生物質燃料總量十分豐富。
生物質能是世界第四大能源,僅次于煤炭、石油和(hé)天然氣。根據生物學家估算,地球陸地每年生産1000~1250億噸生物質;海洋年生産500億噸生物質。生物質能源的年生産量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過全世界總能源需求量,相當于目前世界總能耗的10倍。我國可(kě)開發為能源的生物質資(zī)源到2010年可(kě)達3億噸。随着農林業(yè)的發展,特别是炭薪林的推廣,生物質資(zī)源還将越來越多。
應用:沼氣、壓縮成型固體燃料、氣化生産燃氣、氣化發電、生産燃料酒精、熱裂解生産生物柴油等。
生物質能的利用
生物質能一直是人類賴以生存的重要能源,它是僅次于煤炭、石油和(hé)天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源,在整個(gè)能源系統中(zhōng)占有重要地位。有關(guān)專家估計,生物質能極有可(kě)能成為未來可(kě)持續能源系統的組成部分,到下(xià)世紀中(zhōng)葉,采用新技術(shù)生産的各種生物質替代燃料将占全球總能耗的40%以上。
目前人類對生物質能的利用,包括直接用作燃料的有農作物的稭稈、薪柴等;間接作為燃料的有農林廢棄物、動(dòng)物糞便、垃圾及藻類等,它們通(tōng)過微生物作用生成沼氣,或采用熱解法制造液體和(hé)氣體燃料,也可(kě)制造生物炭。生物質能是世界上最為廣泛的可(kě)再生能源。據估計,每年地球上僅通(tōng)過光合作用生成的生物質總量就達1440~1800億噸( 幹重 ),其能量約相當于20世紀90年代初全世界總能耗的3~8倍。但是尚未被人們合理利用,多半直接當薪柴使用,效率低,影響生态環境。現代生物質能的利用是通(tōng)過生物質的厭氧發酵制取甲烷,用熱解法生成燃料氣、生物油和(hé)生物炭 ,用生物質制造乙醇和(hé)甲醇燃料,以及利用生物工程技術(shù)培育能源植物,發展能源農場。