生物性原料优点

发展生物新能源的意义与展望
分类:农业 字数:2980 来源:绿色大世界 第10期

摘 要:生物质能源是贮存在生物质中并以其为载体的能量。生物质能源是重要的可再生能源,世界各国把发展生物质能源等新能源作为能源发展的优先选择。中国生物质能源开发已进入实质性阶段,可开发的生物质资源到2010年可达3亿吨,发展生物质能源,对于优化广大农村地区的能源结构十分可行且势在必行。对发展生物质能源的技术问题和能源效益问题也进行了讨论。
关键词:新能源;生物质;生物质能;可再生能源
中图分类号:tk6 文献标识码:a 文章编号:1005-569x(2009)10-0031-02
1 引 言
现代社会,人类每天都在大量消耗着煤炭、石油、天然气,而这些能源具有不可再生性。因而,能源的巨大需求与供给的严重不足形成尖锐矛盾,并成为人类社会向前发展的巨大障碍。开发新能源,成为人们普遍关心的重大课题。风能、太阳能、核能、生物质能等新能源的开发以及节能环保技术的研发,成为世界各国政府发展能源的主要方向。基于我国的基本国情,发展生物新能源,具有广阔的前景。
2 关于生物质新能源
顾名思义,生物质指所有的动、植物和微生物,是通过光合作用而形成的各种生命有机体。

可再生能源是重要的能源资源，开发利用可再生能源具有以下重要意义:
1、开发利用可再生能源是落实科学发展观、建设资源节约型社 会、实现可持续发展的基本要求。充足、安全、清洁的能源供应是经 济发展和社会进步的基本保障。我国人口众多，人均能源消费水平低， 能源需求增长压力大，能源供应与经济发展的矛盾十分突出。从根本 上解决我国的能源问题，不断满足经济和社会发展的需要，保护环境， 实现可持续发展，除大力提高能源效率外，加快开发利用可再生能源 是重要的战略选择，也是落实科学发展观、建设资源节约型社会的基 本要求。
2、开发利用可再生能源是保护环境、应对气候变化的重要措施。 目前，我国环境污染问题突出，生态系统脆弱，大量开采和使用化石 能源对环境影响很大，特别是我国能源消费结构中煤炭比例偏高，二 氧化碳排放增长较快，对气候变化影响较大。可再生能源清洁环保， 开发利用过程不增加温室气体排放。开发利用可再生能源，对优化能源结构、保护环境、减排温室气体、应对气候变化具有十分重要的作用。
3、开发利用可再生能源是建设社会主义新农村的重要措施。农 村是目前我国经济和社会发展最薄弱的地区，能源基础设施落后，全 国还有约 1150 万人没有电力供应，许多农村生活能源仍主要依靠秸 秆、薪柴等生物质低效直接燃烧的传统利用方式提供。农村地区可再 生能源资源丰富，加快可再生能源开发利用，一方面可以利用当地资 源，因地制宜解决偏远地区电力供应和农村居民生活用能问题，另一 方面可以将农村地区的生物质资源转换为商品能源，使可再生能源成 为农村特色产业，有效延长农业产业链，提高农业效益，增加农民收 入，改善农村环境，促进农村地区经济和社会的可持续发展。
4、开发利用可再生能源是开拓新的经济增长领域、促进经济转 型、扩大就业的重要选择。可再生能源资源分布广泛，各地区都具有 一定的可再生能源开发利用条件。可再生能源的开发利用主要是利用 当地自然资源和人力资源，对促进地区经济发展具有重要意义。同时， 可再生能源也是高新技术和新兴产业，快速发展的可再生能源已成为 一个新的经济增长点，可以有效拉动装备制造等相关产业的发展，对 调整产业结构，促进经济增长方式转变，扩大就业，推进经济和社会 的可持续发展意义重大。
当前，国际石油价格一再飙升，能源消费大国苦不堪言，因此发展可再生能源成为许多国家关切的问题。
到如今为止，可再生能源在全世界的研究热潮方兴未艾，其原因之一，是能源危机日益临近，照2003年的煤炭开采速度，中国的煤炭还可以开采80多年，而中国，是世界上煤炭储藏量最多的国家。海湾地区的石油，在不足四十年之内，也将枯竭。我们设想，如果这一天到来，我们人类会怎么办呢?
所以，无论那个国家，都在瞄准这一方向努力，希望获得技术突破，从而在真正的危机来临之前，摆脱被动的局面。获得世界的主导权。这是一个国家的战略的问题。有一个西方的政治元老说的好，“二十一世纪的能源科技，将会极大的改变世界的政治格局和地缘政治。”
可再生能源的意义远不止此，它还将改变人们的观念。可再生能源是大自然赋予我们的慷慨的礼物，它能极大的摆脱资源的限制，从而减少资源争夺的争斗，给世界带来和平。天凤海雨，取之不尽，用之不竭。并且能从此摆脱人类发展工业带来的环境困扰。它的意义，无论怎样形容，都是毫不过分的。将会给人类带来不仅是生活方式并且还有观念上的新的革命。
再生能源目前取得突破性进展的是风力发电。我国起步较早，但现在落后了。可以看我的《我国风力发电落后的原因》。目前我国的风力发电机组单机容量不大，而国外正在开发的已经达到了7500千瓦，投入运行的德国的风力发电机组已经达到单机容量5000千瓦。落后了不只一代。这两年我国一窝蜂的上风力发电机组，其主机都是从国外进口的，目前发电的成本还高于火电，要靠国家的财政补贴才能度日，就算这样，完全收回成本，也需要十年时间。也就是说，十年之中，我们是给洋鬼子扛活。做洋奴。
除了风力发电，生物质能发电也方兴未艾，主要是直接燃烧生物质，例如秸秆发电，目前国电集团有很多小热电机组投产，效益不错。它的发电方式和常规火电差不多，使用的是链条炉。没有多少技术创新之处。另外的主要是沼气发电，利用细菌发酵产生沼气，燃烧后推动燃气轮机，发电效率较高。但是造价不菲，光一个发酵容器就需要很大的投资。并且发酵效率就不是那么高了，最好用半发酵的原料，比如用牛粪。国内有一些养殖场建有小型的发电厂，但是技术也主要是引进的，光菌种的使用专利，就是不小的费用。太能能发电，在我国近年也有较快的发展，单晶硅、多晶硅的发电效率有望在较短的时间内，把发电效率提高到百分之二十以上。但目前来说，尽管太阳能电池板价格下降比较快，它发电的成本竟然是火电的五倍多，投入商业运营还有漫长的路要走。
上面说的几种发电方式，其最大的缺点是在电力系统中无法做主力机组，不能满足电力的大量使用，并且稳定性差。比如风力发电，尽管我国的风力资源很丰富，但是由于风力发电的不稳定性，它的电量经过潮流计算，大约只能占到总发电量的百分之十，如果机组过多，就会影响整个电网的稳定运行，因为风力是不可控的。而另外形式的发电机组，发电量又比较小，难以满足需求。
另外，还有潮汐发电，世界上最大的潮汐电站装机容量达到了20多万千瓦，已经十分可观了。以中国的海岸条件来说，能量密度不大。潮头最高的是浙江、广东沿海。最高的地区潮头达到了8.5米左右。另外还有必须建拦海大坝，施工相当复杂、困难。坝体的维护、机器的防海水腐蚀都需要不菲的费用。费用不说，坝址的选择多有困难。目前我国的海洋局作了海水的能源考察报告，认为我国目前可以开发的潮汐电站大约有一千万千瓦。那么这么一点电量，是远远不能满足需求的。
我国的能源政策，以前写入教科书的是:“大力开发水电，适当发展核电，控制发展火电。”主要是关停小的火电机组。热电例外。我国的电网实际状况是:火电发电量占百分之八十，水电占百分之二十。其余是核电，还占不上个零头。别的发电方式基本可以忽略不计。最近的政策我尽管不了解，但是大力发展核电肯定是提上了日程。因为我国的小水电开发的还不错，能够被利用开发的水电资源也不会很多了。火电日益向大机组、大容量发展。目前已经投产运行的最大的火电机组是100万千瓦。
核电的问题大家尽管不太了解，我个人了解的也不是很深入，但是我想谁也不愿意生活在一个原子弹旁边。这是不得已而为之的一种举措。前苏联的切尔诺贝利电站的泄露事件依然让世人心有余悸。
既然那么多发电方式都有问题，难道能源问题就没有出路了吗?答案是否定的，车到山前必有路。能源的短缺其实是相对的。一方面是燃料价格的不断上扬，一方面随着科学的进步，可再生能源的价格在不停的下降。当二者持平的时候，投资必然向后者倾斜。一个新时代就到来了。但是完全满足电力的需要，除核电外，别的只能作为补充。而不能担任主力机组。这是我们面临的主要问题。也就是说，不发展核电，我们是不是另有出路，这是个问题。
目前显现曙光的是海水的波浪能发电和海流发电。这是比较好的发电方式。不仅国家的研究机构，民间的研究机构和个人也都在一直不停的探索。这种探索甚至可以追溯到三十年前，一位福建的农民用波浪发电船发出了7千瓦功率的电。它的大规模实验还是较近的事。英国投入了大量的资金搞这方面的研究，这个国家地域狭小，资源贫乏，但是四面环海，海洋能十分丰富。另外研究波浪能走在前面的是日本鬼子。
全世界波浪利用的机械设计数以千计，获得专利证书的也达数百件。波浪能利用被称为“发明家的乐园”。
最早的波浪能利用机械发明专利是1799年法国人吉拉德父子获得的。1854-1973年的119年间，英国登记了波浪能发明专利340项，美国为61项。在法国，则可查到有关波浪能利用技术的600种说明书。
60年代，日本研制成功用于航标灯浮体上的气动式波力发电装置。此种装置已经投入批量生产，产品额定功率从60瓦到500瓦不等。产品除日本自用外，还出口，成为仅有的少数商品化波能装备之一。
该产品发电的原理就像一个倒置的打气筒，靠波浪上下往复运动的力量吸、压空气，推动涡轮机发电。
日本“海明”波浪发电试验船取得年发电19万度的良好成绩，实现了海上浮体波浪电站向陆地小规模送电。日本已将“海明”波浪发电船列为“离岛电源”的首选方案，继续研究改进。
但是我国政府的重视程度明显是不够的，在三十年的时间里，投入的研究经费才一千万多，够几个干部买几辆轿车的钱。而英国在五年的时间里，就投入了数十亿英镑。
波浪能发电的好处显而易见，就是规律性强，能量周期性变化短，如果有大规模的蓄能装置，(比如水库)是可以大规模发电并且作为主力机组的。如果获得突破，取代火电的地位是完全有可能的。
如果要想使波浪能发电取代火电的话，蓄能环节必不可少，最便宜的蓄能方式就是水库，所以，我个人认为，岸上蓄水库加常规水轮发电机组的模式应该是研究方向。也就是说，利用海水的波浪能提水，送到岸边建立的蓄水库里。理由无他，主要是蓄水库蓄能最经济，并且不象常规拦河坝蓄水库一样需要建立很大的大坝。因为河水随着季节变化很大，有丰水期和枯水期。而大海水面几乎是不变化的。另外的理由是在岸上建立蓄水库施工极为方便，没有工程难度，并且维护费用比拦河坝节省多了。对海水腐蚀的影响也比较小。

生物性能源举例:水藻 ----生物燃油

美国瞄准以水藻为原料的新型生物能源
生物能源在美国可再生能源中所占的比例最大，从1998年的43%增加到2008年的53%。国会2008年5月通过一项包括加速开发生物能源的法案，要求10年后把从石油中提炼出来的燃油的消费量减少20%，代之以生物燃油。这需要每年生产350亿加仑生物燃油。2004年以来，美国生物能源的研究与开发朝着从玉米、大豆等农作物中提取乙醇的方向发展，专家们称之为第一代生物能源。不过不少专家现在认为，美国有可能跳过以玉米、大豆为代表的第一代生物能源，直奔以水藻为代表的新型生物能源。

美国全国水藻联合会研发部部长维尔·瑟蒙德(WillThurmond)在回答新华社记者提问时表示，从水藻中提炼生物原油的研究，可以追溯到20世纪70年代的石油危机。危机解除后，美国政府几度中断研究经费，有关项目未能推行。近年油价飞涨导致水藻研究提速，现在已进入研究与开发的最后成熟阶段。按照计划，2010年将启动多点示范工程，2011年将同美国军方和政府签订第一批政府采购合同，2012年将签订第一批商业合同，2013年将大批量商业生产并降低销售价格，2015年以低售价抢占市场份额，2020年将主宰生物原油市场。美国军方对开发水藻资源最感兴趣，因为其飞机、舰艇、坦克、装甲车等武器，是世界上消费柴油最多的“油耗子”。去年12月和今年1月，新西兰航空公司、美国大陆航空公司、日本航空公司，先后用掺有水藻中提炼的生物燃油的混合航空汽油试飞成功。

瑟蒙德认为，与第一代生物能源相比，新型生物能源具有无与伦比的优点:第一，玉米、大豆只能在可耕地上种植收获;而水藻可以在沟渠、池塘、海滩以及任何不毛之地上养殖，从而大量节省宝贵的耕地。这对于中国和印度这样人口多、耕地少的国家具有特别重要的意义。第二，在一英亩(约合中国六亩)耕地上种植大豆、欧洲油菜、棕榈，一年能够提炼出来的燃油分别为50、150、650加仑;而在一英亩水面上养殖水藻，一年能够提炼出来的燃油为10000加仑，后者分别为前者的200、69、15倍。这是因为大豆等农作物受季节影响，一年只种一季，水藻一般不受季节影响，而且繁殖得非常快，一天可以增长一倍。美国现有20多家养殖水藻的小企业，那里的农场主说，“千万别让中国农民掌握养殖水藻的技术，否则，十亿中国农民能把全世界的钱赚走。”第三，水藻在进行光合作用的过程中，需要吸收空气中大量的碳，因而能够净化大气，起到环境保护作用。现在美国专家提出在污染排放严重的企业，如煤炭发电厂周围，建设水藻养殖场，这样可以实现低排放乃至零排放目标，一举多得，既发展绿色循环经济，又增加新的增长点。

去年5月，美国国会批准布什政府拨款10亿多美元研发生物燃油。奥巴马就职后，尽管美国陷入次贷危机和严重经济衰退，新政府毅然在刺激经济的计划中拨款约8亿美元加速生物燃油的研究与开发。三年来，美国能源部以合作伙伴的形式，注资约10亿美元支持生物能源研究项目，旨在2012年前出成果。这些科研经费有一部分流入有关水藻的研究与开发项目。美国政府还硬性规定，凡是在成品油中掺入一定比例生物燃油的炼油厂，其生产的成品油每加仑可享受一美元奖励。此举导致欧盟委员会今年早些时候宣布，将在6个月内对销售到欧洲市场的“美国生物燃油”征收29%的反倾销税和47%的反补贴税。美国民间对水藻研究与开发项目的投资也非常踊跃，微软公司的比尔·盖茨一次就投入1亿美元。许多私人投资者认准这是一本万利的赚钱项目。一个有趣的现象是:集聚在休斯敦的世界各大石油公司的代表，对美国加速开发新型生物能源--水藻，非但不反对、不反感，反而怀有极大的兴趣。他们不放过出席有关下一代生物能源的研讨会。他们在会上提出的问题比记者提出的还要多。他们所代表的世界著名石油公司，大多支持甚至投资参与水藻能源的研发项目。

美国全国水藻联合会会长巴里·科恩(BarryCohen)告诉记者，现有的研究成果表明，从水藻里可以提炼出生物柴油、汽油乃至航空汽油，水藻残渣还可以发电。从近期看，美国不可能生产出足够多的大豆、玉米提炼乙醇，欧洲也不可能种植出足够多的向日葵、油菜籽提炼生物原油。现在美欧生物炼油厂的炼制能力过剩，约有一半设备长期闲置，原因就是生物原料严重短缺。这为新型生物能源--水藻后来居上提供了天赐良机。从长远看，水藻里提炼出来的柴油、汽油最终有可能为美国所有交通工具提供燃料。如果说石油是黑色金子，那水藻则是绿色钻石，其市场前景非常广阔。固定化酶的应用,油脂的主要成分,接种量对发酵的影响,影响微生物生长的主要因素,生物固氮过程,由指定的原料及不超过五个碳的有机原料和必要无机试剂合成下列化合物,影响微生物生长的因素,纤维素的结构,纤维素的应用,大量元素有哪些,水溶性抗氧化剂,常见的乳化剂有哪些