生物质燃烧后的主要产物是什么

1、废弃的生物质能制备氢气、沼气、发电等。

2、生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。特点:可再生性。低污染性。广泛分布性。资源丰富。碳中性。生物质包括植物、动物和微生物。

3、生物质能是可再生能源的重要组成部分.生物质能的高效开发利用,对解决能源、生态环境问题将起到十分积极的作用.进入20世纪70年代以来,世界各国尤其是经济发达国家都对此高度重视,积极开展生物质能应用技术的研究,并取得许多研究成果,达到工业化应用规模.本文概述了国内外研究和开发进展,涉及到生物质能固化、液化、气化和直接燃烧等研究技术。

4、中国对生物质能源利用极为重视，己连续在四个国家五年计划将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目，开展了生物质能利用技术的研究与开发，如户用沼气池、节柴炕灶、薪炭林、大中型沼气工程、生物质压块成型、气化与气化发电、生物质液体燃料等，取得了多项优秀成果。政策方面，2005年2月28日，第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过了《可再生能源法》，2006年1月1日起已经正式实施，并于2006年陆续出台了相应的配套措施。这表明中国政府已在法律上明确了可再生能源包括生物质能在现代能源中的地位，并在政策上给予了巨大优惠支持。2007年，国家发展与改革委员会制订的《中国对应气候变化国家方案》确认，2010年后每年将通过发展生物质能源减少温室气体排放0.3亿吨CO2当量。因此，中国生物质能发展前景和投资前景极为广阔。

生物质能的主要利用形式包括直接燃烧、热化学转换和生物化学转换等3种途径。

1、直接燃烧

当前改造热效率仅为10%左右的传统烧柴灶，推广效率可达20%-30%的节柴灶这种技术简单、易于推广、效益明显的节能措施，被国家列为农村新能源建设的重点任务之一。生物质的直接燃烧和固化成型技术的研究开发主要着重于专用燃烧设备的设计和生物质成型物的应用。

现已成功开发的成型技术按成型物形状主要分为大三类：以日本为代表开发的螺旋挤压生产棒状成型物技术，欧洲各国开发的活塞式挤压制的圆柱块状成型技术，以及美国开发研究的内压滚筒颗粒状成型技术和设备。

2、热化学转换

是指在一定的温度和条件下，使生物质气化、炭化、热解和催化液化，以生产气态燃料、液态燃料和化学物质的技术。

①生物质气化：生物质气化技术是将固体生物质置于气化炉内加热，同时通入空气、氧气或水蒸气，来产生品位较高的可燃气体。它的特点是气化率可达70%以上，热效率也可达85%。生物质气化生成的可燃气经过处理可用于合成、取暖、发电等不同用途，这对于生物质原料丰富的偏远山区意义十分重大，不仅能改变他们的生活质量，而且也能够提高用能效率，节约能源。

②生物质碳化

生物质颗粒碳化燃料是各种生物质经过干燥、转性、混料、成型、碳化等复杂过程连续生产出来的一种新型燃料，其与煤性质相同，是可供各种燃烧机、生物质锅炉、熔解炉、生物质发电等的高效、可再生、环保生物质燃料，此种燃料在国际认证为零污染燃料。

③生物质热解

通常是指在无氧或低氧环境下，生物质被加热升温引起分子分解产生焦炭、可冷凝液体和气体产物的过程，是生物质能的一种重要利用形式。

3、生物质化学转换

通过生物质的厌氧发酵制取甲烷，用热解法生成燃料气、生物油和生物炭，用生物质制造乙醇和甲醇燃料，包括有机物质-沼气转换和生物质-乙醇转换等。沼气转化是有机物质在厌氧环境中，通过微生物发酵产生一种以甲烷为主要成分的可燃性混合气体即沼气。乙醇转换是利用糖质、淀粉和纤维素等原料经发酵制成乙醇。生物制氢，生物质通过气化和微生物催化脱氢方法制氢。

生物质燃料：是指将生物质材料燃烧作为燃料，一般主要是农林废弃物（如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等）。主要区别于化石燃料。在目前的国家政策和环保标准中，直接燃烧生物质属于高污染燃料，只在农村的大灶中使用，不允许在城市中使用。生物质燃料的套用，实际主要是生物质成型燃料（BiomassMouldingFuel，简称"BMF"），是将农林废物作为原材料，经过粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，制成各种成型（如块状、颗粒状等）的，可直接燃烧的一种新型清洁燃料。

2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，生物质燃料（主要是木材），家用燃料燃烧的室内排放在2A类致癌物清单中。

基本介绍中文名 ：生物质燃料 外文名 ：BiomassMouldingFuel 解释 ：生物质材料燃烧作为燃料 过程 ：粉碎、混合、挤压、烘干等工艺 主要区别 ：化石燃料 经济燃料 ：生物质成型燃料 来源 ：农业废弃物、家畜粪便等简介,生物燃烧,生物转化制能,沼气,乙醇,生物柴油,氢气,生物制电,优势, 简介 生物质能是指利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源。生物质，除去其在地球生态环境中所起的美学价值外，对人类还是便利的经济的可再生能源。 生物质通过光合作用将 CO 2 和水结合形成碳氢化合物(糖)以构件生物质的骨架，并在此过程中将太阳能储存在生物体内结构化合物的化学键中。 在这一过程中伴随着大量植被的繁衍生息为人类的发展建设提供了可长期利用的能量材料。 而当它们被利用时，构成生物的基本元素 (C、O、H、N 等) 又为新生生物所用，而储存在其化学键中的能量被释放出来或转化成其他形式的能量。 光合作用 人类发现了煤、石油— —石化了的生物质，这类化石能源是生物质 (主要是糖聚合物) 向类木质素片断化合物的缓慢转化过程的产物。 而这一过程历经上亿年，所以他们普遍被作为非可再生能源。 化学键 在生物质和石化资源被利用的过程中，它们最突出的区别是它们对环境的影响不同 ：当生物降解，它释放的大多数化学物质返回环境被生物体再利用 ；然而，石化资源长期深埋地下，在未被开采及利用前，能较稳定的存在，且对环境的影响较小，但是当它燃烧时，大量的石化过程中沉积的如硫、重金属等物质被释放出来且很难为生物体利用，由此造成严重的环境污染，如酸雨等。 所以，相对于石化能源，生物质燃料具有许多特有的环境价值。 它能减少气候变化，土壤侵蚀、水污染和垃圾堆积的压力、提供野生生物居住环境和帮助维持更好的生态健康等 在生物利用和再生的碳循环中，生物燃烧不会产生净 CO 2 的释放，所以对温室效应的影响也比较小 ；燃料后产生较少生物残滞，且还可以用作生物化肥。 表 1 罗列了生物资源的一些基本数据。巨大生物潜能的开发可以通过提高已存资源的利用率和增加植物的生产率来实现。 尤其是前者，由于当今热机能量利用率低，大量的生物潜能被浪费。 为了解决这一问题，原始生物燃料被转化为其它的符合现代需要的、高效的、容易利用和运输储藏的能量形式，如电能，液体或气体燃料，或者经过处理的固体燃料。这样更多的能量从生物质中抽提出来 ，从而大大提高城乡及乡村的物质经济生活。 这也成为今天生物能源研究的核心。 简单的生物质燃料使用（燃烧木材产生热） 生物质燃料中较为经济的是生物质成型燃料，多为茎状农作物、花生壳、树皮、锯末以及固体废弃物(糠醛渣、食用菌渣等)经过加工产生的块状燃料，其直径一般为6~8毫米，长度为其直径的4~5倍，破碎率小于1.5%~2.0%，乾基含水量小于10%~15%，灰分含量小于1.5%，硫含量和氯含量均小于0.07%，氮含量小于0.5%。若使用添加剂，则应为农林产物，并且应标明使用的种类和数量。 生物燃烧 直接燃烧是一种最常用的、直接的和商业可行的从生物质中提取能量的方式。 从供能植物到农业渣滓和废弃材料，燃烧系统几乎利用了各种形式的生物燃料。 而它们的燃烧过程相当，一般分为 4 个过程 ： 生物燃料 (1) 生物质中水的蒸发过程，即使经过数年干燥的木材，其细胞结构中仍含有 15 %～20 %的水； (2) 生物质中气/ 汽化成分的释放，这不仅仅是烟囱中释放的气体，还包括部分可供燃烧的蒸汽混合物和蒸发的焦油； (3) 释放的气体与空气中的氧在高温下燃烧，并产生高温分解物的喷射 ； (4) 木材中的剩余物 (主要是碳) 燃烧，在完全燃烧条件下，木材中的能量完全释放，木材完全转变为灰烬。 这一过程的主要问题是低效率。 如上所述，溢出的火苗和可燃烧气体使绝大多数的热无法利用而白白浪费。 以木材燃烧制沸水过程而言，1m 3 干木材含10G J 能量，而使 1L 水提高 1 ℃需要 412K J 的热能，所以煮沸 1L 水需要少于 400K J 的能量，数值上仅相当于 40cm 3 的木材 — — — 仅仅是一根小树枝而已。 可实际上在一个小的火炉上，我们大概需要至少 50 倍的木材，即效率不超过 2 %。 火炉 而提高燃烧效率的方法主要有： (1) 足够高的温度； (2) 足够的氧； (3) 充分的燃烧时间； (4) 较少的能量逃逸。 设计一个高效的火炉或锅炉，为此提供了保证。 在过去的十几年里，锅炉设计取得了长足的发展，以满足更高的效率和更少的释放量 (灰尘和 CO)的需要。 特别在燃烧室的设计，燃烧的空气供给和燃烧自动控制过程等方面都取得较大的进步。 手动锅炉，燃机效率已经从 50 %提高到 75 %～90 %，而自动锅炉，从 60 %上升到了 85 %～92 %。 锅炉 但是由于各种原始的生物燃料都极易降解，所以它们不易用于长时间的储存。 而且由于它们相对较低的能量密度，所以长距离的运输也显得极不经济。再则虽然锅炉在热能利用率上取得一定的进展，但是总的能量利用率仍然很低。 所以通过其他形式从生物质中获取能源，以提高能量的利用率，满足长距离的能量供给和储备在 20 世纪 80 年代后成为了研究的热点。 生物转化制能 沼气 沼气的生产和使用是最早的通过生物转化提供能量的过程。 沼气，主要成分甲烷(CH 4 ) 是由甲烷产气菌在厌氧条件下将有机物分解转化而成。 甲烷产生菌由于其细胞中不含触酶和过氧化歧化酶，所以它是严格的厌氧细菌 — — — 氧对其有致死作用。 另外，它们对碳 - 能源的类型有特殊的要求，可利用的基质分为三类： 沼气 (1) 含有 1～6 个炭原子的短链脂肪酸； (2)含 1～5 个碳原子的正或异醇类； (3) 三种气体：H 2 、CO和 CO 2 。 由于这种特殊的底物要求给甲烷的大规模生产提出了技术和经济上的问题。 乙醇 乙醇是最重要的醇类燃料。 乙醇作为能源具有诸多优良的特性 ，如发酵底物范围广 ，几乎包括各种原始生物材料；优良的燃烧特性；燃料无残滞和高的辛烷比；有益于环境的无污染燃料 ，特别是无铅、CO 2 、CO、SO 2 、粒子和其它碳氢化合物；可以直接与石油天然气混合 (最优条件下 ，乙醇占 20 %～30 %) 作为内燃机的液体燃料，从而改良燃料性能 ，减少三废的排放。 乙醇 乙醇的发酵过程与酿酒过程非常相似 ，一般涉及以下 4 个步骤： (1) 制醇植物的生长、收割和运输； (2) 预处理 ，将原始的生物材料转化为适合发酵过程的底物； (3) 发酵过程将底物转化为乙醇 ，并分离提取； (4) 发酵废渣的处理 ，以减少污染和回收副产物。 可用作乙醇发酵的原料 ，范围很广。 最近利用木质纤维素作为碳源和发酵系统成为了研究的热点[7 ] 。木质纤维素是自然界中广泛存在价格低廉的可再生自然资源 ，它的主要成分是聚多糖 (主要为纤维素和半纤维素) 和木质素。 可以用作制醇原料的是聚多糖，但必须先通过酸和酶水解等前处理手段将其转化成糖才能直接被细胞利用。 而该过程是降低醇制造工业成本的关键步骤。木质素不能被生物转化为乙醇 ，但它同其他发酵废渣可以作为锅炉燃料或用作生物化肥。 乙醇发酵 传统的乙醇发酵过程是利用酵母，特别是酿酒酵母( S . cerevisiae ) ，通过EMP途径将葡萄糖降解为丙酮酸，接着由丙酮酸脱羧酶脱羧和乙醇脱氢酶还原生成乙醇。 现在常用的是利用基因工程技术 ，在大肠杆菌( E. coli ) 中整合运用酵单孢菌 ( Z. mobilis ) 的丙酮酸脱羧酶和乙醇脱氢酶基因 ，发酵制备乙醇。 在过去的几十年里乙醇发酵技术和效率得到了迅速的提高 ，新技术新工艺不断涌现 ，生产规模也越来越大。 今天 ，在美国每年平均通过发酵制取乙醇2 百亿加仑，提供全美汽车燃油总量的 1 %以上。拉丁美洲，尤其是巴西，是世界上最大的进行乙醇发酵的地区。 在巴西 ，自从 1975 年国家醇储备计画 (theNational Alcohol Programmer ， ProAlcool) 后 ，巴西已经通过甘蔗发酵制取了近 900 亿升的乙醇 ，大量的石化能源被乙醇所代替 ，为石化能源的进口节省了巨额开支。 生物柴油 生物柴油是指植物油与甲醇进行酯交换制造的脂肪酸甲酯，是一种洁净的生物燃料。 由於乙醇在柴油机套用中的缺陷 (不能和柴油互溶，无法直接引燃等) ，以及生物柴油自身优良的燃烧特性 ，生物柴油在今天也是生物燃料研究中的热点。 生物柴油的生产 ，一般有如下方法： 生物柴油 (1) 植物油酶法 ，即借助脂酶对废食用油进行酯交换反应 ，生产生物柴油。 最近有报导 ，采用固定化酶技术并在反应过程中分段添加甲醇，使生产效率得到大幅提高并大大增加了酶的使用寿命。 (2) 利用甘蔗渣发酵生产柴油。 (3) 控制脂质累积水平使乙酰辅酶A 羧化酶基因在微藻细胞中的高效表达 ，由此通过培养的微藻来生产柴油。 氢气 氢气是另一种 21 世纪的重要能源。 今天氢气主要从石化工业中生产 ，但由于其过程高能耗、高成本以及污染环境等特性 ，使得生物制氢过程成为研究的热点。 生物制氢主要靠蓝细菌和绿藻的光裂解水制氢 ，或厌氧发酵制氢 ，但是这些过程高额的成本 ，以及氢气作为能源储存运输的难题 ，使得氢气走向实用还为时过早。 生物制氢 另外 ，传统的石化工业中 ，将微生物发酵运用到现代的石油开采技术中来提高原油的回收率也屡有报导，并已经在一些油田中推广使用 ，如胜利油田。 这也表明即使在传统的石化能源中也有生物制能的影子。 生物制电 将生物质中的化学能转变为电能的生物制电过程 ，主要分成两种 ：传统的通过燃烧发电和生物电池。传统的燃烧发电 ，在前文中已有提及 ，可以细分为两种形式 ： 生物质 (1) 通过生物质在锅炉中燃烧 ，制蒸汽，再由蒸汽发电 ； (2) 生物质气化产物燃烧制电。 而生物电池不同 ，其制电过程是在温和条件下 ，通过生物催化直接将化学能转变为电能的过程。 传统的生物发电是通过生物质在锅炉中燃烧产生高密度蒸气 ，再由蒸汽驱动涡轮机发电。 该技术在今天已经获得了很好的发展 ，并且可以利用广泛的可燃原料 ，但是由于其相对的低能量利用率和低操作效率 (而且就长远的角度看两者的提高的潜力极为有限) ，以及由于高蒸汽压力( >1200atm ，以提高蒸汽温度增加能量利用率) 的需要所带来的操作高危险性 ，这一技术的进一步发展受到限制。 生物气化是一种从生物质中获取电能的新方法。 代替直接的燃烧 ，生物质在首先转变为可燃蒸汽的过程中利用了大约65 % — 70 %的生物质所含能量。 制备的气体 ，和天然气一样 ，可以用于发电、汽车驱动以及被广泛的工业使用。 可以说 ，这种新技术，发展潜力很大。生物电池的发电机制主要有两种 ： (1) 在反应器中 ，利用微生物发酵将原材料转变为燃料产品 ，如 H 2 ，再由它在串联的发电设备中氧化生电 ，见图 1A 或者将微生物发酵和制电过程合为一体 ，微生物的代谢产物直接通过电极上的电子传递媒介物同氧化物 (O 2 或H 2 O 2 ) 发生电子传递 ，产生电 ，图 1B 。 (2) 利用固定在电极氧化还原酶，氧化还原专一性的燃料物质和氧化底物 ，从而产生电。 这一过程的基本原理见图 2。 由于大多数的氧化还原酶无法与导电支持物直接发生电子转移，因此一系列的电子传递媒介物被研最近一些新颖的覆盖了单层或多层生物催化酶的功能电极被报导。 组合了具有生物活性的单膜电极 ，在保证生物催化速率的同时 ，大大加快界面电子转移速率 ，减小了电池内阻，为生物电池小巧化、稳定化的发展提供了保证。小巧便携 ，高效稳定和长寿命是生物电池发展的方向。 一种理想的状态是插入式的电池能够利用人体内天然的燃料物质 (如葡萄糖等) 高效持续的产生电能为医疗诊断等目的所用 ，如支持心脏起搏器、体内探针等长期正常的运行。 电极氧化还原酶 优势 随着化石能源价格的不断攀升，生物质能的利用价值越来越高，除传统的薪柴、秸秆、蔗渣外，专门作为燃料的高产植物也不断培育成功。 木质废料或植物燃料作为锅炉燃料，替代燃煤或燃油，不仅节约不可再生的化石能源和企业能耗成本，而且由于木质废料中几乎不含硫，对环境的污染更小。它具有以下优势： 生物质燃料 （1）生物质燃料发热量大，发热量在3900~4800千卡/kg左右，经炭化后的发热量高达7000—8000千卡/kg。 （2） 生物质燃料纯度高，不含其他不产生热量的杂物，其含炭量75—85%，灰份3—6%，含水量1—3% （3）绝对不含煤矸石，石头等不发热反而耗热的杂质，将直接为企业降低成本。 （4） 生物质燃料不含硫磷，不腐蚀锅炉，可延长锅炉的使用寿命，企业将受益匪浅。 （5） 由于生物质燃料不含硫磷，燃烧时不产生二氧化硫和五氧化二磷，因而不会导致酸雨产生，不污染大气，不污染环境。 （6） 生物质燃料清洁卫生，投料方便，减少工人的劳动强度，极大地改善了劳动环境，企业将减少用于劳动力方面的成本。 （7）生物质燃料燃烧后灰碴极少，极大地减少堆放煤碴的场地，降低出碴费用。 （8） 生物质燃料燃烧后的灰烬是品位极高的优质有机钾肥，可回收创利。 （9） 生物质燃料是大自然恩赐于我们的可再生的能源，它是回响中央号召，创造节约性社会，工业反哺农业的急先锋。

生物质能，是我们当前林业上用的非常多的。生物质能是一种新的脱颖而出的能量，它既有能源的功能，又能从事生物化工产品，包括可分解的塑料，包括生物基系列产品都可以在里面产生，对环境来讲也是友好的，无公害的，可重复利用的。生物质能也有很多种类，一个是生物柴油，生物柴油就是利用黄连木、小桐梓，麻风树、乌桕、油桐等能源植物的种子榨油，将之变成可以直接使用的生物柴油。除了利用这些植物提练生物柴油外，还可以利用一些微生物，如小球藻等，这个非常好，它的含油量也很高，这是生物柴油。现在代替汽油的，能够掺到汽油里，或者直接用它开车的，就是生物乙醇。它是用淀粉发酵产生乙醇，现在淀粉水解技术很成熟，生物乙醇可以大规模的生产，但是这里面有一个很大的问题，就是生物乙醇都是用粮食等农作物生产的，引发粮食安全问题。

因此，生物乙醇的发展出路在于，利用水解纤维素生产生物乙醇，这个就是我们林业很大的发展机会，林业的木材是以纤维素和木质素为主的，如果能够把这两个素水解出来，让它变成生物乙醇，我相信，林业的地位将会提升到前所未有的高度。但是目前，这一技术还没有突破，现在世界上各个国家都在突破这个难题，但是还没有哪个国家能够有所突破。

氢是氢能汽车的主要能源。氢在自然界中以化合物的形式存在。氢气的开发主要有以下几种方法

一、通过分解水产生氢气

水电是一种廉价的可再生资源。水力电解水制氢是一种常用的方法；特别是直接热化学水裂解、光电化学水裂解、光热发电电解水、光催化水裂解等制氢技术发展迅速，是近期替代化石燃料的发展方向。对于水资源、风能资源、太阳能资源丰富的地区，电解水不仅可以生产廉价的氢气，还可以实现资源的合理互补利用，具有一定的现实意义。

二、化石燃料制氢

氢是由石油、煤和天然气等化石燃料产生的。虽然制氢消耗的化石原料性质有限，但在更先进、更成熟的制氢方法出现之前，制氢仍将是未来获取氢气的重要途径。

三、生物制氢法

生物制氢法也是目前主要的制氢方法之一。它利用生物技术制氢，包括微生物制氢和生物质气化热解制氢。它具有原料来源丰富、反应条件温和、能耗低、不消耗矿产资源、节能、清洁、环保等优点。

氢能储运技术是发展氢能有效利用的重要课题。目前比较常用的储运方式有氢气压缩，即高压氢气的储运，即氢气压缩的压力为25 ~ 30 mpa甚至更高，这就使用了特殊的钢瓶、高压储氢容器，便于储运。但由于氢气密度低，氢气的重量远低于钢瓶的重量，存在爆炸的风险，是一种效率较低的方法；对于氢气的液化储存和运输，氢气在室温下是气态的，并且具有非常大的体积。很大。较好的储运方式是液氢液化和液氢运输。但液氢生产技术落后，工艺流程相对落后，设备陈旧，生产规模小。因此，液氢价格昂贵，应用范围有限；金属氢化物的储存和运输。储氢金属或合金是指在一定温度和氢气压力下，能够可逆地吸收、储存和释放氢气的金属间化合物。金属氢化物储氢是目前应用最广泛的储氢材料，具有能耗低、容量大、制备技术成熟、安全可靠等优点。

生物能源又称绿色能源，是指从生物质得到的能源。它是人类最早利用的能源，也一直是人类赖以生存的重要能源。古人钻木取火、伐薪烧炭，实际上就是在使用生物能源。

“万物生长靠太阳”，生物能源是从太阳能转化而来的，只要太阳不熄灭，生物能源就取之不尽。生物能源的转化过程是通过绿色植物的光合作用将二氧化碳和水合成生物质，生物能源的使用过程又生成二氧化碳和水，形成一个物质的循环，理论上二氧化碳的净排放为零。生物能源是一种可再生的清洁能源。利用高技术手段开发生物能源，已成为当今世界发达国家能源战略的重要部分。

21世纪是生物的世纪，是科学技术飞速发展的新世纪，而可持续发展是当前经济发展的趋势所在。面对化石能源的枯竭和环境的污染，生物能源的开发利用为经济的可持续发展带来了曙光。生物能源作为可再生、污染极小的能源，具有无可比拟的优越性，必将为21世纪的经济发展和环境保护注入强大的推动力。

当前，生物能源的主要形式有四种：沼气、生物制氢、生物柴油和燃料乙醇。

（1）生物能源——沼气

沼气是一种可燃气体，由于这种气体最早是在沼泽、池塘中发现的，所以人们称它“沼气”。我们通常所说的沼气，并不是天然产生的，而是人工制取的，所以它属于二次能源。沼气对于目前我国广大农村来说，是一种比较理想的家庭燃料。它可以用来煮饭、照明，既方便，又干净，还可节约大量柴草。

沼气多为就地制取、就地使用的能源，不需要远距离运输和传送，减轻了运输负担，也减轻了农民的经济负担。

沼气不仅是一种干净的能源，而且在工业生产上可作为化工原料使用。沼气的主要成分是甲烷，这种气体在高温下能分解成碳和氢，因此，沼气可用来制造氢气和炭黑，并能进一步制造乙炔、合成汽油、酒精、塑料、人造纤维和人造皮革等各种化工产品，用途日益广泛。

沼气的发现与沼气发酵的发展

沼气是由意大利物理学家A．沃尔塔于1776年在沼泽地发现的。1916年，俄国人B．Ⅱ．奥梅良斯基分离出第一株甲烷茵，但不是纯种。1980年，中国首次分离甲烷八叠球菌成功。目前世界上已分离出的甲烷菌种近20株。

世界上第一个沼气发生器（又称自动净化器）是由法国L．穆拉于1860年将简易沉淀池改进而成的。1925年在德国、1926年在美国，分别建造了备有加热设施及集气装置的消化池，这是现代大、中型沼气发生装置的原型。第二次世界大战后，沼气发酵技术曾在西欧一些国家得到发展，但由于廉价的石油大量涌入市场而受到影响。后随着世界性能源危机的出现，沼气又重新引起人们重视。1955年新的沼气发酵工艺流程——高速率厌氧消化工艺产生。它突破了传统的工艺流程，使单位池容积产气量（即产气率）在中温下由每天1立方米容积产生0.7～1.5立方米沼气，提高到4～8立方米沼气，滞留时间由15天或更长的时间缩短到几天甚至几个小时。

20世纪20年代初期，罗国瑞在广东省潮梅地区建成第一个沼气池，随之成立了中华国瑞瓦斯总行，以推广沼气技术。目前中国农村户用沼气池的数量达1300万座。而高速率厌氧消化工艺生产性试验装置已在糖厂和酒厂正常运行。

（2）绿色能源——生物柴油

生物柴油是生物质能的一种，是清洁的可再生能源。它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料。

生物柴油是一种优质清洁柴油，可从各种生物质提炼，因此可以说是取之不尽，用之不竭的能源，在资源日益枯竭的今天，有望取代石油成为替代燃料。生物柴油是典型“绿色能源”，大力发展生物柴油对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。

（3）巴西打造生物能源大国——生物燃料

现今全世界都在进行生物能源的开发，但是最成功的例子就是巴西。巴西可再生能源占全国能源的比例高达44.7％，而全球平均仅为13.3％。巴西的可再生能源主要是乙醇和水力发电，其中乙醇的比重日益提高。

巴西利用甘蔗发酵生产酒精，因为甘蔗的含糖量高，所以酒精的产量也很高。巴西的法律规定，汽车的燃料中必须加入10％～25％的酒精作为燃料。而且在上个世纪，巴西就发明了乙醇汽车，是以纯酒精作为燃烧动力，这样不仅使他们国家的石油进口量减少，而且环境也得到很大的改善。不仅如此，酒精的大面积生产带给巴西的经济效益也是巨大的。巴西成功的例子是世界上发展生物能源学习的模范。

（4）世纪的理想能源——氢能

氢气是高效、清洁、可再生的能源，在全球能源系统的可持续发展中将起到显著作用，并将对全球生态环境产生巨大的影响。采用氢能源是当前世界公认的可代替石油能源的主要出路之一。氢本身是可再生的，在燃烧时只生成水，不产生任何污染物，甚至也不产生二氧化碳，可以实现真正的“零排放”。此外，氢与其他含能物质相比，还具有一系列突出的优点。首先是氢的能量密度高，是普通汽油的2.68倍：用于贮电时，其技术经济性能目前已有可能超过其他各类贮电技术；将氢转换为动力，热效率比常规化石燃料高30％～60％。如作为燃料电池的燃料，效率可高出1倍，氢适于管道运输，可以和天然气输送系统共用。在各种能源中，氢的输送成本最低，损失最小，优于输电：氢与燃料电池相结合可提供一种高效、清洁、无传动部件、无噪声的发电技术。小型的低温固体离子交换膜燃料电池可用在汽车和火车机车上：氢也能直接作为发动机的燃料，因此国际上一些著名的汽车公司已经开始大力开发电动汽车产品。

早在1965年，外国的科学家们就已设计出了能在马路上行驶的氢能汽车。中国也在1980年成功地造出了第一辆氢能汽车。氢能汽车行车路远，使用的寿命长，最大的优点是不污染环境。近年来，国际上以氢为燃料的“燃料电池发动机”技术取得重大突破，而“燃料电池汽车”已成为推动“氢经济”的发动机。因此氢能汽车具有广阔的应用前景。

为了减少对化石燃料的依赖，未来能源发展的主要趋势应该是开发清洁的、可再生的和绿色的能源。生物质能因为有助于减少CO2、SOx和NOx的排放量，有助于减轻温室效应和促进生态良性循环，可以解决能源、环保和气候等问题，且其可再生和储存量丰富，因此被认为是理想的绿色能源。在众多的生物质能转化技术中，生物质气化是比较具有前景的一项技术，该技术可以被广泛用于气化制取合成气、气化发电和气化制取富氢气体。

采用生物质制氢不仅能够有效利用我国丰富的生物质资源，而且可以实现 CO2 的近零排放及能源的可持续发展。生物质制氢主要包括热化学法和生物法两种途径。

生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分，到下世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。

人类对生物质能的利用，包括直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等；间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等，它们通过微生物作用生成沼气，或采用热解法制造液体和气体燃料，也可制造生物炭。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源。据估计，每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达1440～1800亿吨( 干重 )，其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3～8倍。但是尚未被人们合理利用，多半直接当薪柴使用，效率低，影响生态环境。现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧发酵制取甲烷，用热解法生成燃料气、生物油和生物炭，用生物质制造乙醇和甲醇燃料，以及利用生物工程技术培育能源植物，发展能源农场。 2006年(丙戌年)底全国已经建设农村户用沼气池1870万口，生活污水净化沼气池14万处，畜禽养殖场和工业废水沼气工程2,000多处，年产沼气约90亿立方米，为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。

中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。2006年用于木材和农副产品烘干的有800多台，村镇级秸秆气化集中供气系统近600处，年生产生物质燃气2,000万立方米。

发展生物质能源重在解决“五难”

面对全球性的减少化石能源消耗，控制温室气体排放的形势，利用生物质能资源生产可替代化石能源的可再生能源产品，已成为我国应对全球气候变暖和控制温室气体排放问题的重要途径之一，国家出台了具体的补贴措施，并且规划到2015年，生物质能发电将达1300万千瓦的目标。然而受原料收集难、政策补贴不到位等难题，生物质能源产业的发展规模和水平远远低于风能、太阳能的利用。如何发挥生物质能企业的生产积极性，尽快解决这些难题，为此，记者采访了中国农村能源行业协会生物质专委会秘书长肖明松，国家发展和改革委员会能源研究所研究员秦世平教授，以及可再生能源学会生物质能专业委员会秘书长袁振宏。

一难：认识不够

生物质能源正处在一个很尴尬的境地。国家发展和改革委员会能源研究所秦世平研究员开门见山地告诉本刊记者：“要说重要，在可再生能源中生物质能源是最重要的，但相比而言，它的产业化程度，发展规模都是最差的。这其中有一些客观原因，也有一些属于认识问题。”

生物质能源的重要性体现在以下四点，秦世平介绍：第一，我国是地少人多的国家，农林剩余物、城市垃圾等废弃物是生物质资源的主要来源，以往农民处理秸秆大多是一把火点着，城市垃圾多是填埋，但废弃物的处理是个刚性需求，随着国家对CO2的排放限制的提高，生物质的能源化利用成为更为先进和有效的方法；第二，我国化石能源短缺，其中液体燃料是最缺少的，而液体燃料只有利用生物质可以转化；第三，生物质能的各个生产阶段都是可以人为干预的，而风能、太阳能只能靠天吃饭，发电必须配合调峰，而生物质能源则不需要，甚至可以为其他能源提供调峰；第四，生物质原料需要收集，这样能够增加农民收入，刺激当地消费，可以有效促进农村经济的发展。一个2500万～3000万千瓦的电厂，在原料收集阶段农民获得的实惠约有五六千万元。“三农”问题解决好了，对于整个社会发展将起到非常重要的作用。

除了客观上发展规模受限以外，秦世平认为：对生物质能的认识各不相同，对其投资的额度，与地方的GDP增长是不相符的，资源的分散性导致生物质能源在一地的投资，最多也就2亿多；这在某些政府官员那来看，生物质能源有点像“鸡肋”，有呢吃不饱，丢了又有点可惜，并且地方政府还要帮助协调农民利益、禁烧等“麻烦事”。由此导致生物质能源整体项目规模较小，技术投入不足，尽管它是利国利农的好事，却处于发展欠佳的尴尬地位。

可再生能源学会生物质能专业委员会秘书长袁振宏也在电话里向记者表示，相比于煤炭、石油、天然气这些传统能源，生物质能源在技术上的投入显然要低得多。对于生物质能源发展，首先要从上层统一思想，提高对生物质能源重要性的认识，并要在技术上加大投入。

二难：补贴门槛过高

对生物质能源的支持，国家采取了多种补贴手段。但补贴门槛过高，手续繁琐、先垫付后补贴也困扰着不少企业。财政部财建[2008]735号文件规定，企业注册资本金要在1000万元以上，年消耗秸秆量要在1万吨以上，才有条件获得140元/吨的补助。对此，中国农村能源行业协会生物质专委会秘书长肖明松认为：1000万元的注册资金，是国家考虑防范企业经营风险时的必要手段，这对大企业无所谓，但对一些中小公司则很难达到。而1万吨秸秆的年消耗量，需要相当规模的贮存场地，由此带来的火灾隐患，成本增加问题也是企业不得不考虑的事情。事实上，如果扩大鼓励面的话，三五千吨也是适用的。受制于这些现实难题，财政部的万吨补贴政策遭遇落地难。

而参与国家补贴政策制定的秦世平对此解释说，国家制订政策的初衷并不鼓励生物质能源企业因陋就简，遍地开花，而是鼓励企业专门从事生物质能源，培养骨干型企业，这就需要一定的物质基础。一万吨的厂子，固定资产就大概需要400万元，加上流动资金，1000万元并不算多。而万吨规模在能源化利用上，刚称得上有点规模，只要是同一个业主，生产点可以分散，如果规模太小，补贴监管成本也太高。对于补贴方式上，秦世平承认存在一定缺陷，整个机制缺乏能源主管部门、技术部门的参与。制度怎样更有利于监管，公平公开还有待于进一步完善。而该行业的快速发展，补贴政策功不可没，但不能因为出现一些问题，因噎废食，取消这个补贴政策，那将会对刚刚起步的生物质能源化利用产业造成重大的打击。因为国家补贴不仅仅是提供资金，还表明国家对该行业的支持态度，对企业和投资具有强力的引导作用。

除此之外，固定电价也是补贴的重要一块。生物质发电是0.75元/度，垃圾和沼气发电是0.65元/度。增值税实行即征即退，所得税按销售收入的90%来计算。袁振宏则指出政府鼓励生产，生产完了没有销路，这个产业还是发展不起来。所以生产者和用户两头都要鼓励，为企业开拓市场。产业发展了国家才有政策，反过来不给政策，企业也难有市场。

三难：布局不好要吃亏

到底企业要建多大产能的好？秦世平经常碰到有企业负责人向他请教。

“没有最好，只有最适合的，适合的就是最好的。比如苏南地区每人只有几分地，那就没法收，这些地方就没法建大厂，但东北垦区就比较适合建大型电厂，有条件上规模，成本才越低，效益才越高。一定要因地制宜。密集地区可以建气化发电，做成型燃料，不一定去建发电厂。”

肖明松也建议企业要多方考虑，合理布局，否则很容易陷入发展困局。建生物质能电厂首先要考虑可持续发展，原料分散，就需要分散性利用，要考虑水资源、电力、人文环境是不是可以支撑这个项目。

四难：成本价格难控

受耕作制度的限制，我国农村土地高度分散，从资源的收集储存运输带来很大不利因素，在后续的环节上会放大很多倍。“有些人认为收集半径的扩大就是多一个油钱，实际上运输工具、人力成本都不一样。”秦世平解释说，“装机容量3万千瓦的生物质电厂，一年大概需要25万-30万吨秸秆，按我国户均10亩耕地计算，需要大约20万农户来完成，那么收购时你要带秤，光开票都需要20万张。还要一个个装车，不能实现高效的机械化。”

肖明松也非常理解企业的苦楚。“生物质能源要依赖农业，资源掌握在老百姓手里，农民的市场意识很好，完全随行就市。如果收集半径过大，需要农民花费大量时间收集、运输，那农民就会要求按外出打工时计算人力成本，如此一来，企业为原料支出的成本就会大大提高。如果企业坚持不抬价，就可能造成企业吃不饱，缩量生产，影响经济效益。每度电原料成本如果超出一定范围，无论怎么发电都是赔钱。加上人工费用近年来的快速增加，成本成了扼住企业脖子的一道枷锁。”

“所以准备入行的企业首先要考虑的是原料资源的可获得性，如果不成熟千万不要贸然进入。”肖明松认为地方政府可以进行协调，比如利用示范效应，鼓励农民种植秸秆作物，做好企业加农户的结合，平衡好企业和农户之间的利益。

五难：技术投入小

“我国的生物质能源技术与国外有一定的差距，但目前的技术加上国家的补贴可以维持产业化经营。技术进步永无止境，国外的技术、设备成本太高并不一定适合我们，轿车科技水平高，但要是去农田就不如拖拉机。”秦世平笑着向记者打了个比方。科研部门每年都在做前端的研究，力度并不大。从实验室到田间再到工业企业的规模化生产，技术的创新需要一个较长的时间。企业可以一边生产一边进行探索。

“目前存在的问题是，有些研究成果与生产有些脱节，并没有转化为生产力，推向社会。”肖明松说，一方面技术部门因缺少资金，无法进行规模化生产，另一方面为了尽可能多地收回技术成本，企业有意拉长新技术向市场投放的周期。“但是，我们现在面临的是国际化的市场，如果抱着老的技术不放，一旦有新技术投放市场，企业始终面临着效率低下，最终难以维持。”

“生物质能源的技术投入还很小，从宏观方面来说，现有能源还没有用尽。垄断企业控制着部分能源的终端，也限制了中小企业的技术投入。中石油若投入生物质能源，生产乙醇汽油很容易，因为燃料乙醇按标准要求添加到汽油里形成乙醇汽油，整个产业链他们可以控制，别人加不进去。当大能源还能够持续的时候，就不会在生物质能源上下太大的力气。”此外，国际石油、煤炭，天然气价格有一个联动关系，当他们的价格逼近生物质能源的产品价格时，企业就会有更多的利润，当化石能源资源枯竭到一定程度的时候，生物质能源的优势就体现出来了。 1. 直接燃烧

生物质的直接燃烧和固化成型技术的研究开发主要着重于专用燃烧设备的设计和生物质成型物的应用。现已成功开发的成型技术按成型物形状主要分为大三类：以日本为代表开发的螺旋挤压生产棒状成型物技术，欧洲各国开发的活塞式挤压制的圆柱块状成型技术，以及美国开发研究的内压滚筒颗粒状成型技术和设备。

2. 生物质气化

生物质气化技术是将固体生物质置于气化炉内加热，同时通入空气、氧气或水蒸气，来产生品位较高的可燃气体。它的特点是气化率可达70%以上，热效率也可达85%。生物质气化生成的可燃气经过处理可用于合成、取暖、发电等不同用途，这对于生物质原料丰富的偏远山区意义十分重大，不仅能改变他们的生活质量，而且也能够提高用能效率，节约能源。

3. 液体生物燃料

由生物质制成的液体燃料叫做生物燃料。生物燃料主要包括生物乙醇、生物丁醇、生物柴油、生物甲醇等。虽然利用生物质制成液体燃料起步较早，但发展比较缓慢，由于受世界石油资源、价格、环保和全球气候变化的影响，20世纪70年代以来，许多国家日益重视生物燃料的发展，并取得了显著的成效。

4.沼气

沼气是各种有机物质在隔绝空气（还原）并且在适宜的温度、湿度条件下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。沼气的主要成分甲烷类似于天然气，是一种理想的气体燃料，它无色无味，与适量空气混合后即可燃烧。

1） 沼气的传统利用和综合利用技术

我国是世界上开发沼气较多的国家，最初主要是农村的户用沼气池，以解决秸秆焚烧和燃料供应不足的问题，后来的大中型沼气工程始于1936年，此后，大中型废水、养殖业污水、村镇生物质废弃物、城市垃圾沼气的建立扩宽了沼气的生产和使用范围。

自20世纪80年代以来，建立起的沼气发酵综合利用技术，以沼气为纽带，将物质多层次利用、能量合理流动的高效农业模式，已逐渐成为我国农村地区利用沼气技术促进可持续发展的有效方法。通过沼气发酵综合利用技术，沼气用于农户生活用能和农副产品生产加工，沼液用于饲料、生物农药、培养料液的生产，沼渣用于肥料的生产，我国北方推广的塑料大棚、沼气池、气禽畜舍和厕所相结合的“四位一体”沼气生态农业模式，中部地区以沼气为纽带的生态果园模式，南方建立的“猪-果”模式，以及其他地区因地制宜建立的“养殖-沼气”、“猪-沼-鱼”和“草-牛-沼”等模式，都是以农业为龙头，以沼气为纽带，对沼气、沼液、沼渣的多层次利用的生态农业模式。沼气发酵综合利用生态农业模式的建立使农村沼气和农业生态紧密结合，是改善农村环境卫生的有效措施，也是发展绿色种植业、养殖业的有效途径，已成为农村经济新的增长点。

2）沼气发电技术

沼气燃烧发电时随着大型沼气池建设和沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术，它将厌氧发酵处理产生的沼气用于发动机上，并装有综合发电装置，以产生电能和热能。沼气发电具有高效、节能、安全和环保等特点，是一种分布广泛且价廉的分布式能源。沼气发电在发达国家已收到广泛重视和积极推广。生物质能发电并网电量在西欧一些国家占能源总量的10%左右。

3） 沼气燃料电池技术

燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置。当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时，它可以连续发电。依据电解质的不同，燃料电池分为碱性燃料电池（AFC）、质子交换膜（PEMFC）、磷酸（PAFC）、溶融碳酸盐（MCFC）及固态氧化物（SOFC）等。

燃料电池能量转换效率高、洁净、无污染、噪声低，既可以集中供电，也适合分散供电，是21世纪最有竞争力的高效、清洁的发电方式之一，它在洁净煤炭燃料电站、电动汽车、移动电源、不间断电源、潜艇及空间电源等方面，有着广泛的应用前景和巨大的潜在市场。

5.生物制氢

氢气是一种清洁、高效的能源，有着广泛的工业用途，潜力巨大，来生物制氢究逐渐成为人们关注的热点，但将其他物质转化为氢并不容易。生物制氢过程可分为厌氧光合制氢和厌氧发酵制氢两大类。

6. 生物质发电技术

生物质发电技术是将生物质能源转化为电能的一种技术，主要包括农林废物发电、垃圾发电和沼气发电等。作为一种可再生能源，生物质能发电在国际上越来越受到重视，在我国也越来越受到政府的关注和民间的拥护。

生物质发电将废弃的农林剩余物收集、加工整理，形成商品，及防止秸秆在田间焚烧造成的环境污染，又改变了农村的村容村貌，是我国建设生态文明、实现可持续发展的能源战略选择之一。如果我国生物质能利用量达到5亿吨标准煤，就可解决目前我国能源消费量的20%以上，每年可减少排放二氧化碳中的碳量近3.5亿吨，二氧化硫、氮氧化物、烟尘减排量近2500万吨，将产生巨大的环境效益。尤为重要的是，我国的生物质能资源主要集中在农村，大力开发并利用农村丰富的生物质能资源，可促进农村生产发展，显著改善农村的村貌和居民生活条件，将对建设社会主义新农村产生积极而深远的影响。

7.原电池

通过化学反应时电子的转移制成原电池，产物和直接燃烧相同但是能量能充分利用。 脂肪燃料快艇（说明：本词条顶部图片即为脂肪燃料快艇）

新西兰业余航海家和环境保护家皮特·贝修恩宣布，他将驾驶以脂肪为动力的快艇“地球竞赛”号，进行一次环球航行。据悉，贝休恩将于2008年3月1日从西班牙的瓦伦西亚出发，开始全长约4.5万公里的环球航行。贝休恩表示，他打算挑战英国船只“有线和无线冒险”号于1998年创造的75天环球航行的世界纪录。

脂肪当燃料“地球竞赛”号被称为世界上最快的生态船，造价240万美元，融合多项高科技。“地球竞赛”号长约23.8米，形似一只展翅欲飞的天鹅。船身有三层外壳保护，内有两个功能先进的发动机，最高时速可达每小时40节（约74公里），即使航行在巨浪中，速度也不会减慢。

虽然动物脂肪种类丰富，但贝修恩计划只利用人类脂肪转化成的生物燃料作为“地球竞赛号”的动力来源，百分之百采用生物燃料完成一次环游世界的环保之旅。

为了能募集到足够的脂肪生物燃料，贝修恩身先士卒，主动躺到了手术台上。然而整形医生尽管做了很大努力，从他体内抽出的脂肪也只够制造100毫升的生物燃料。他的两名助手抽出的10升脂肪能够制成7升生物燃料，可供“地球竞赛”号航行15公里。

而皮特进行“绿色”环游世界之旅，以打破英国“有线和无线冒险者”号于1998年创造的75天环游世界的纪录，总共需要7万升的生物燃料，也就是说，皮特需要胖子志愿者们捐赠出大约7万公斤的脂肪。