便便中蕴藏能量?这能量其实来自太阳
据国外媒体报道,美国能源部西北太平洋国家实验室(Pacific Northwest National Laboratory,PNNL)已经找到了一种将排泄物转化为生物原油(biocrude)的方法。生物原油是一种类似石油的物质,能够提纯并作为燃料使用。
你的便便或许有朝一日会成为生产生物燃油的原料
这种方法实际上就像地球造就石油的过程,只不过不再需要经过数百万年时间。我们目前所依赖的主要燃料还是来自于石油原油,从各种各样的交通工具到家庭供暖,人类社会已经离不开石油。不过,西北太平洋国家实验室的这一创新技术,为未来的能源供应提供了新的可能。
新能源是指传统能源之外的各种能源形式。它的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部所产生的热能。包括太阳能、风能、生物质能、地热能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。新闻所谈到的其实就属于对生物质资源的利用。
生物质资源分类与利用价值
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能,就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料。生物质在地球上无处不在,生物质能可以说遍地都是。人类利用生物质的历史极其悠长,薪柴秸秆的直接燃烧利用曾给人类的生存发展带来极大的支撑,在人类发展史上发挥了更重要作用的化石类能源如煤炭、石油、天然气等也是生物质中的有机物经过上亿年的时间演变而来。生物质能的原始能量来源于太阳,所以从广义上讲,生物质能是太阳能的一种表现形式。
生物质能的特点:
1)可再生性
生物质属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用;
2) 低污染性
生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的硫化物、氮化物较少;生物质作为燃料时,由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量,因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零,可有效地减轻温室效应;
3)广泛分布性
缺乏煤炭的地域,可充分利用生物质能;
4) 生物质燃料总量十分丰富
生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000~1250亿吨生物质海洋每年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源在2010年达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。
发展生物质能源利用的意义:
中国是一个人口大国,又是一个经济迅速发展的国家,21世纪将面临着经济增长和环境保护的双重压力。因此改变能源生产和消费方式,开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续的能源系统,促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。
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拒绝浪费:将食物残渣转化为可再生能源
我们可以思考一件事:如果把浪费的食物视为一个国家,那么它将是世界上仅次于美国和中国的第三大温室气体排放国。
食物浪费已经成为日益严重的全球性问题。仅澳大利亚每年就扔掉760万吨食物。这足以填满1万3千个奥林匹克游泳池。
将食物废料运到垃圾填埋场后,它会释放甲烷等沼气。甲烷是一种温室气体,其威力是二氧化碳的28到100倍。
联合国估计,全球8%-10%的温室气体排放来自于食物浪费。在澳大利亚,这个比例约为3%。
对气候来说,食物浪费不是好事——但,凡事也有例外。
分解食物残渣
西澳大利亚州如何处理食物浪费呢?默多克大学的博士生Chris Bühlmann发布了一项研究,研究关于如何利用食物残渣生产可再生能源。
Chris Bühlmann表示,厌氧消化这种生物过程蕴含大量机遇(注:厌氧消化指有机质在无氧条件下,由兼性菌和厌氧细菌将可生物降解的有机物分解为CH4、CO2、H2O和H2S的消化技术)。
他还说,厌氧消化可以将食物残渣分解成沼气,也就是甲烷和二氧化碳的混合物,进而产生可再生能源。这听起来是个双赢的方案,但如何实现呢?
这个方案很简单,就是从分解的食物中捕获甲烷并将其燃烧。和燃烧其他碳氢化合物一样,化学反应会释放热能(也就是能量)和二氧化碳(CO2)。
释放二氧化碳固然不是好事,再加上向大气中释放的二氧化碳比提取利用的要多,就更糟糕了。而值得庆幸的是,燃烧甲烷产生的二氧化碳,在光合作用下可以被下一代农作物吸收。这就意味着多余的二氧化碳不会释放到大气中。
除此之外,还有其他好处。
Chris Bühlmann表示,随着燃煤发电逐渐被可再生能源取代,厌氧消化所产生的多余二氧化碳也会由此抵消。并且,二氧化碳的抵消量要比人们想象的还要多。
近期,一项针对家庭食品垃圾厌氧消化的环境可持续性研究结果显示,在垃圾填埋场,一吨食物废料会产生193kg的二氧化碳当量。而通过厌氧消化产生可再生能源,可以抵消每吨食物垃圾产生的 39 千克二氧化碳当量。
这将为澳大利亚每年节省近3亿公斤的二氧化碳排放量。
发展厌氧消化行业
厌氧消化不仅能够产生沼气,还可以产生乳酸一类的天然副产品,这也是Chris研究的重点。
Chris说,全球范围内的乳酸市场一直在快速增长,最近预计2021年至2028年的复合年增长率为8%。
乳酸可用于清洁产品、药品、食品和化妆品。在碳中和的过程中生产这种化学物质让厌氧消化更具可行性。
向食品垃圾宣战
在理想世界,不会存在食物浪费。多余的食物可以提供给饱受饥饿的人。
但在现实世界,食物浪费这个问题不会立刻消失。因此,Chris认为厌氧消化是一种利用食物垃圾的方法。
他说,目前,大多数食物垃圾都会被填埋,这不仅会导致气候变化,且几乎没有从食物垃圾中回收经济价值。
生物提炼工艺能够回收这些食物垃圾,生产出有价值的工业生化产品、现代生物材料和生物燃料,从而取代那些从化石资源中生产的产品。
与此同时,有了像Chris这样的研究人员,我们有理由期待,在未来,食物废料可以转化为更多可再生能量。
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一、充分利用太阳能:太阳能的利用有被动式利用(光热转换)、光化转换和光电转换三种方式,是一种使可再生能源被利用的新兴方式。使用太阳电池通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能。使用太阳能热水器利用太阳光的热量加热水。利用太阳光的热量加热水并利用热水发电。利用太阳能进行海水淡化。
二、充分利用核能。核能最大的用途是发电,还可以用作其它类型的动力源、热源等。
三、充分利用地热能是由地壳抽取的天然热能,运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法就是直接取用这些热源,运用钻探的手段来获取地热能。地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类。
四、充分利用水力资源。通过水力发电工程开发利用,将水流体中含有的能量天然资源,转化为人类可以利用的能源,例如水力发电。
五、充分利用风能。风力发电就是应用风能的一个典型例子,风能本身环保,低碳,但是地域限制较大,如何利用好风能一直是我们需要探讨的课题。风能可为温室气体减排带来巨大潜力。陆上风能已在许多国家得到迅速推广,更多风能并入供电系统在技术上也不存在不可逾越的障碍。
六、充分利用生物质能。依据来源的不同,可以将适合于能源利用的生物质生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物及畜禽粪便等五大类。其蕴藏量极大,仅地球上的植物,生产量就像当于人类消耗矿物能的20倍。在各种可再生能源中,生物质是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态和气态燃料 。
七、充分利用海洋能。海洋能是海水运动过程中产生的可再生能源,主要包括温差能、潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、盐差能等。
八、充分利用地热能。
九、充分利用潮汐能。
十、充分利用盐差能。 盐差能是两种含盐度不同的水体相混时放出的一种能量。其广泛分布于陆地江河入海处。两种水体的含盐浓度相差越大,它们之间产生的盐差能就越多。
十一、可燃冰。因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧,可燃冰是替代石油、天然气的一种重要能源。但暂时不可大范围使用,还在研究中。
十二、细菌发电,即利用细菌的能量发电。作为一种绿色无污染的新型能源,细菌发电经过一个世纪的发展,逐步受到世界各国的重视。
引言:其实能源的问题一直都是人们关注,在以前的时候人们都是使用的是不可再生能源,在这样的情况之下呢,就会发现能源问题越来越严重了,于是就开始使用可再生能源。那么什么是可再生能源,应该怎么去寻找可再生能源呢?
可再生能源的寻找其实可再生能源就是指在日常的生活中,能够循环利用的取之不尽,用之不竭的能源,这样的能源通常都被称为可再生能源。而在日常生活中经常使用的可再生能源就是太阳能,风能,水能,这些能源在日常生活中都是会出现的,而且不用担心会用完。因为阳光的照射,风力的运动其实就是一种自然现象,而且这些自然现象还是经常发生的,所以说可再生能源在日常生活中是能够经常被食用的。而像石油天然气这样的能源就属于不可再生能源,这些东西用完了就是用完了,而且人类是没有办法通过人工合成的,成本实在是太高了。所以说可再生能源的寻找其实是比较简单的,但是重要的是怎么把可再生能源转化为日常中可以使用的电能。而且在这个过程中还需要控制成本,这才是很多人需要解决的问题,现在风能太阳能其实在转化的过程中效率算比较高。
要践行低碳生活实际上就算说有再多的能源被开发出来,如果人们在使用能源的过程中只是浪费的话,那么也没有办法让人们的环境变得更好。所以说在可再生能源还没有完全被开发的前景之下,人们一定要注意营造一种低碳生活的行为和习惯,日常生活中要避免浪费。在这样的情况之下呢,就可以减少能源的消耗,从而减少碳排放量,让地球的环境变得更好。
可以通过发电机将动能转化为电能。
以水能发电机为例:
基本原理是利用水位落差 ,配合水轮发电机产生电力,也就是利用水的位能转为水轮的动能,再以动能推动发电机,而得到电力。
水的重力被用于旋转涡轮机,涡轮机带动旋转发电机中的磁体发电,水能也被归类为可再生能源。它是最古老,最便宜和最简单的发电技术之一。
科学家们以此水位落差的天然条件,有效的利用流力工程及机械物理等,精心搭配以达到最高的发电量,供人们使用廉价又无污染的电力。
水电大致分为四类:常规(水坝),抽水蓄能,河流和近海(潮汐)。水电是世界三大电力来源之一,另外两个是燃烧化石燃料和核燃料。截至今天,它占世界总发电量的六分之一。
扩展资料
动能发电具有很多的不稳定性,自然动能发电会因为自然因素受到影响,稳定性相对于其他能量转化方式较差。除此之外还有很多缺点
还是以水能发电为例:
非常高的资本成本-这些发电厂和水坝有时非常昂贵。建设成本非常高。
失败的风险-由于洪水泛滥,水坝阻挡了大量的水,自然灾害、人为破坏、施工质量,可能会对下游区域和基础设施造成灾难性的后果。这样的故障可能会影响电力供应和动植物,也可能造成很大的损失和人员伤亡。
生态系统破坏-大型水库造成大坝上游大面积淹没,有时会破坏低地、河谷森林和草原。同时也会影响厂区周边的水生生态系统。对鱼类,水鸟和其他动物产生很大的影响。
参考资料来源:百度百科—水力发电