什么是生物质能?生物质能的转化与利用有哪些途径
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(biomass energy ),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,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源。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。
生物质能的利用
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。
目前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。
生物质能的分类
依据来源的不同,可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。
林业资源:林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源,包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等;木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等;林业副产品的废弃物,如果壳和果核等。
农业资源:农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物);农业生产过程中的废弃物,如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆(玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等);农业加工业的废弃物,如农业生产过程中剩余的稻壳等。能源植物泛指各种用以提供能源的植物,通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类。
生活污水和工业有机废水:生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成,如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等,其中都富含有机物。
城市固体废物:城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾,商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。其组成成分比较复杂,受当地居民的平均生活水平、能源消费结构、城镇建设、自然条件、传统习惯以及季节变化等因素影响。
畜禽粪便:畜禽粪便是畜禽排泄物的总称,它是其他形态生物质(主要是粮食、农作物秸秆和牧草等)的转化形式,包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。
生物质是可再生能源。生物质能可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能是直接或间接利用太阳能形成的生物有机物。
生物质能是不是可再生能源
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。
生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式,它一直是人类赖以生存的重要能源之一,是仅次于煤炭、石油、天然气之后第四大能源。
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。
二、常见的生物能源有:
(1)燃料乙醇
概念:燃料乙醇一般是指提及浓度达到99.5%以上的无水乙醇。
特点:可作为新兴能源,减少石油消耗,保障国家能源安全;辛烷值高,抗爆性能好,可作为汽油添加剂,提高辛烷值,减少矿物燃料对大气污染;是可再生能源,利用农作物发酵生产乙醇,燃烧排放二氧化碳与作物在生长过程中消耗二氧化碳基本持平,可减少矿物燃料燃烧产生的二氧化碳。
(2)生物柴油
概念:生物柴油是清洁的可再生能源,它是一大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程薇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,是优质的石化柴油代替品。
特点:优良的环保性、较好的低温发动机启动性能、较好的安全性能、较好的安全性能、具有可再生性能、无需改动柴油发动机
(3)生物沼气
概念:生物沼气是指利用城市生活垃圾、农作物废料甚至污泥等分解产生的气体,主要成分为甲烷和二氧化碳,可用于发电和供热。
(4)生物丁醇
概念:生物丁醇是以生物为原料,通过与乙醇相似的发酵工艺制备而成的可再生能源。
特点:碳排放量较低、蒸汽压力较低、与汽油混合与水的宽容度较大,与汽油混合比较高
(5)微藻制油
概念:薇澡即指是生长在海中的藻类,是植物界的隐花植物,通过有效的利用太阳能,进行光合作用固定二氧化碳,将无机物转化为氢、高不饱和烷烃、油脂等能源物资。
特点:薇澡生物是可再生、速生生物、对大气二氧化碳没有净增加、人工培养资源占用小。
(6)生物质发电
概念:生物质发电是指利用生物质所具有的生物质能进行的发电,是可再生能源发电的一种,包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋发电、沼气发电等。
生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行的发电,是可再生能源发电的一种,包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电。世界生物质发电起源于20世纪70年代,当时,世界性的石油危机爆发后,丹麦开始积极开发清洁的可再生能源,大力推行秸秆等生物质发电。自1990年以来,生物质发电在欧美许多国家开始大力发展。
生物质能(biomass energy)是指通过绿色植物的光合作用而形成的各种有机体,包括所有动植物和微生物。生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的能量形式,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,取之不尽,用之不竭,是一种可再生能源。生物质能的原始能量来源于太阳,所以从广义上讲,能是太阳能的一种表现形式。 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。
生物质能是以生物为载体将太阳能以化学能形式贮存的一种能量,它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,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 。据估计地球上每年绿色植物光合作用固定的碳达 2x1011t ,含能量达 3x1021j。