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。
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。
乙醇汽油低碳。乙醇汽油是将燃料乙醇以一定比例添加到汽油中，形成车用乙醇汽油。生物燃料乙醇属于生物质能，是通过对生物质原料进行加工转化而产生的一种生物液体燃料。
按照我国的国家标准，乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成。乙醇属于可再生能源，是由高粱、玉米、薯类等经过发酵而制得。它不影响汽车的行驶性能，还减少有害气体的排放量。
甲醇汽油和乙醇汽油区别
甲醇汽油是一种低碳能源，它可以替代普通汽油，是专门用于汽油内燃机机车使用的车用燃料。它利用工业甲醇或燃料甲醇，加变性醇添加剂，与现有国标汽油按照一定体积调配制成。甲醇汽油具有替代性好、动力强、污染少等优点。
乙醇汽油是一种由粮食及各种植物纤维加工成的燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的新型替代能源。
国际市场油价的日高一日，日前超出每桶70美元，给我国高速发展的社会经济带来越来越大的压力。近一个多世纪来，石油是应用最为广泛的化石能源，有“现代社会血液”之称。它不仅仅是能源之母，还是纺织、电子、化工、材料等现代工业产品的基础原材料。油价高涨、资源短缺、环保压力和高速增长的需要，形成无法调和的矛盾，直接制约我国加速建设“全面小康”和国家安全。记者调查采访了解到，我国有能力替代石油的生物能源和生物材料产业研究有数十年历史，在生物质能加工转化及相关环保技术方面有了一定的积累。专家认为，我国有条件进行生物能源和生物材料规模工业化和产业化，可以在2020年形成产值规模达万亿元，在“石油枯竭拐点”形成部分替代能力。
石油消费仍是我国国民消费水平标志，巨量进口危及社会经济发展和国家安全
进入本世纪，石油价格上涨已让很多平常百姓感到压力。以车用93号汽油为例，目前价格已经从2000年前的1.8元左右上涨到现在的4.4元左右。中国工程院院士、清华大学原副校长倪维斗教授日前接受记者采访时介绍：据美国能源部和世界能源理事会预测，全球石化类能源的可开采年限分别为石油39年、天然气60年、煤211年，而其分布主要在美国、加拿大、俄罗斯和中东地区。中国是石油资源相对贫乏的国家，专家测算石油稳定供给不会超过20年，很可能我们实现“全面小康”的2020年就是石油供给丧失平衡的“拐点年”。
根据国家海关总署提供的资料，我国由1993年变为石油净进口国。过去的10年中，我国石油需求量几乎翻了一倍。2004年进口原油1.2亿吨，比上年增长34.8%，占国家石油总供给量40%以上。今年石油进口依存度将上升到57%。到2010年，我国石油消费总量将达4亿吨。而国内生产能力仅为1.6亿吨到1.7亿吨。
另外，我国以石油为原料的能源、材料，如乙烯、醇类，需求量激升。2004年实际消费量1600多万吨，进口量占40%以上。专家预测，到2010年，此类产品的需要量将上升到3000万吨左右。这些是化工、电子、汽车、纺织、塑料、能源产品等的基础原料。而且，目前这类石油加工品的成套设备均为国外大公司垄断。
据有关部门的粗略统计，2004年一年的国际原油价格上涨，使我国增加支付金额60亿到80亿美元，相当的2000万待业职工一年的低保费用。2005年8月25日，纽约油价再创新高，突破67美元。同时，美国高盛公司预测油价还将继续上升，最终可能达到每桶105美元。国际货币基金组织日前再次预测，由于中国石油进口持续大幅度增加，国际原油价格将稳定攀升100美元以上。更有专家分析，发达国家将把石油价格不断推升，作为压制中国、印度等后发展国家的重要手段。
石油是基础能源原材料，由于资源制约因而无法调控价格，对国内市场已经造成很大压力。以安徽为例，3月下旬，安庆市因成品油价格上调引发了出租车行业的罢运、上访，全市瘫痪。此前，南京等全国大中城市多次发生类似事件发生多起。8月1日，合肥再度发生因油价直接导致的出租车行业罢运事件。即使不考虑国际政治变幻对我国能源安全的影响，要保证社会经济健康稳定发展，实现全面小康目标，发展石油替代产业，也成了当务之急。
建设“小康社会”汽车工业发展仍是主流
汽车，被认为是现代小康社会的标志。2000年，我国政府提出建设“全面小康”社会。当年，我国汽车销售市场出现井喷，同时出现由集团购买为主变个人购车为主的重大转折。安徽奇瑞集团介绍，汽车业界把2000年确定为“中国汽车元年”，认为这是中国汽车进入高速发展时期的起始点。
现在的成品油价格高位运行，对汽车工业发展与产品普及有一定影响，但从发达国家的经验和我国发展趋势看，汽车保有量迅速增加之势不可逆转。国际货币基金组织日前再次预测，中国到2030年汽车保有量将达3.9亿辆，约为现在的20倍。
合肥工业大学是中国汽车人才的摇篮之一。记者采访中，专家、教授们一致表示：“发达汽车工业”是一个国家步入工业化、现代化的必然支柱。中国科技大学商学院有关“国家经济发展时期”研究的课题组得出结论，任何发达国家的工业化过程均离不开汽车工业，特别是轿车工业的贡献。过去的100年间，没有任何一项发明比得上汽车对人类进步的推动。轿车的普及以民族意识的改变、国民素质的飞跃式提高，有不可比拟的作用。汽车是新技术、新材料、新工艺的集大成者，对技术进步的推动是全方位的。汽车还是高度产业关联的工业，按公认的数据，以家用轿车为主的汽车工业对辅助产业、相关产业的拉动效应可达1：7：11；调查研究显示：目前世界上国民生产总值超过1万亿美元的国家有7个，其中包括中国。其余6个均拥有“具有国际竞争力的汽车工业”，每千人拥有汽车数200－600辆。唯有中国在民族汽车工业方面相对落后，因而同列GDP总值大国，人均则只有6强的二十一分之一。
据国家科技部调研室的一项调查，进入2000年以后，我国汽车市场进入高速增长时期，近两年增幅超过30%。2003年与上年同比，汽车产量增长35.20%，销售量增长34.21%。特别轿车，产量由上年的109.28增长到206.89，增幅达84.7%。
我国生物能源产业市场前景广阔
专家分析，石油已不是可持续发展的理想汽车燃料，过度依赖存在四大问题，包括：国内资源短缺和国际石油争夺剧烈的双重风险；汽柴油的性能已不能满足汽车高水平和高清洁的可持续发展要求；油价居高不下，用户负担增加；依靠进口，要花大量外汇，影响国内就业。巨大的国际采购会使我国原油陷入类似现在铁矿砂市场的“价格合围”。适应汽车消费需求，建设车用燃料替代体系成为必然趋势。
据了解，目前中国汽车保有量超过2000万辆，2010年将达到5000万辆至6000万辆。届时，国内汽车年生产量将达1000万辆以上，汽车用成品油市场就将有数千亿元。另一方面，环境保护逼迫中国采取石油替代技术。北京、上海等大城市较早对公共交通车辆实行天然气替代石油等措施，主要是出于环境因素。目前，天然气、煤炭、生物质能等技术路线替代石油，其燃烧排放都小于石油类40%左右。按我国城市进程，2020年前还将有4亿人口“进城”，汽车保有量将急剧增加，不采用洁净的替代能源将无法维持人类适宜的城市居住环境。有人这样计算：大城市里按每车每天用15KG汽、柴油计，100万台车即用1.5万吨汽、柴油，它将耗尽18338万立方米空气中的氧气，使之变成只含二氧化碳和和氮气等的无氧气体。又因二氧化碳比空气重得多，所以，它们大都分布在地面附近，可在100平方公里范围内堆积1.83米厚，比正常的中国人还高出一巴掌。如果没有大自然赐予的空气流动，这将是一种多么可怕的情景呀！
中国工程院院士，国家生化工程技术研究中心主任、南京大学校长欧阳平凯说，美国国家委员会预测，到2020年，将有50%有机化学品和材料来自生物质原料。我国最先起步的是生物质转化替代石油，即乙醇汽油。生物柴油是利用植物油脂、动物油脂等提炼的车用燃料，可直接替代柴油，低排放，无需改造发动机，而且对车辆发动机还有保护作用。世界各国对此非常重视，发展迅速，美国、加拿大、巴西、日本、印度等都有庞大的发展计划。欧盟国家用菜油加工生物柴油，2001年加工量已达100万吨。本世纪我国政府也很重视这项工作，近年来相继建成了许多年产量超万吨的生物柴油厂，预计到2010年，我国生物柴油需求量将达2000万吨。
车用能源的市场稳定、数量巨大。石油价格居高不下的情况下，石油延伸替代市场也非常可观。安徽丰原集团在宿州建设的世界第一个生物质原料乙烯生产厂，2004年底投产，年产2万吨，效益可观。2005年7月底，记者当企业采访，负责人吴玉熙介绍，“当原油价格在每桶35美元左右，企业即可有利润；到40美元每桶，吨产品利润可达5000元，原油超过50美元一桶，吨产品利润可达8000元，利润率高达35%以上。
接受采访的专家、企业家强调，石油替代产业还有煤化工替代线路。但用一种紧缺能源替代另一种紧缺能源，只能是权宜之计。生物能源与生物材料产业链长，涉及基础研究、工艺创造、成套设备、运输分销、终端产品设计生产，等等。我国正由出口拉动转向内需接动，能源原材料“内需”强劲，必然呼唤出庞大的的石油替代产业。
替代能源：替代石油将使我国资源状况化短为长
－－生物能源发展调查之二
按目前国内外研究水平，燃料电池汽车、电动汽车、氢动力汽车等仍有很多技术上不确定性，何时投入运营是未知数。混合动力汽车造价高，而且仍以成品油消耗为主。另一方面，石油的应用不仅仅是作为交通运输的动力，其衍生的乙烯等化工产品还是比钢铁应用更广泛的基础材料。因此，发展生物能源是必然之路，眼前解决车用燃油问题，中、长期解决后石油时代的能源、原材料问题。
目前，国际上生物能源技术相对成熟，替代石油的路线是：谷物、秸杆、其它植物等－发酵－乙醇－车用油、乙烯、无毒溶剂及上百种化工、原材料产品等；另一种是利用劣质食用油、麻疯树籽等直接加工生产高品质车用柴油。无论何种生物质转化，都是我国资源的“长腿”。发展生物能源是农业大国和“缺油多煤”资源现状化短为长的最佳契机。
发展石油替代行业有利于解决“三农”问题
农村、农民和农业的“三农”问题、环境与资源问题，是13亿人口大国均衡发展、建立和谐社会的关键，建立庞大的“石油替代”能源体系，不仅为我国农业产业化、农村地区城市化提供良好的机遇，是我国相当长时间发展重要驱动力，也是解决这些突出问题的最佳切合点。我国最著名的农业科学家之一、中国科学院院士、中国工程院院士石元春日前公开提出：让我国农民“种出绿色大庆”。
据科技部有关单位的调研，我国南方的甘蔗、木薯，中、东部地区的小麦、水稻，北部的土豆、玉米，西部地区的油桐。麻疯树，干旱地区的山芋，等等，都是加工转化燃料酒精、生物柴油的良好原材料。其中麻疯树籽含油率达50%，是制造生物柴油的良好材料。我国西南地区现有10万亩，到2010年种植面积可达1000万亩。国家科技部生物技术中心主任王宏广接受采访时告诉记者：目前我国富余的农副产品加工转化，确可“再造大庆”，即相当于5000万吨原油。如果把每年农民白白焚烧的秸杆收集处理后加工乙醇，替代车用油，总量可达6000万到1亿吨。已经开始用生物质能加工品全线替代石油产品的安徽丰原集团董事长李荣杰测算：只要石油不低于35美元每桶，用生物质能加工成燃料酒精、生物柴油、乙烯、聚酯等，都有利可图。
中国工程院院士、天津大学教授王静康等专家指出：“国际上许多国家和组织的预测表明，本世纪中叶可再生能源在一次性能源消耗中将超过50%。”科技难度更大的生物制氢等一旦投入应用，生物能源前景更为广阔。可喜的是，我国生物质能富集区往往是老少边穷地区和纯农业区，经济建设相对落后，发展生物能源不仅经有经济意义，对解决农业产业化、农村剩余劳动力转移、农村地区工业化和建设和谐社会，都有很大意义。中国著名农业专家石元春教授等专家强调：发展生物能源要做到“一石四鸟”：其一，生物质能的全面利用，可解决农民增收问题；其二，中小型加工企业的发展，可以加速农业产业化和农村城镇化；其三，生物质能与土地资源富集的中部、西部贫困农村的地区会形成中国生物能源企业集群，从而促进和谐社会进程；其四，结合中国能源战略调整，中国自主品牌汽车工业可以考虑生产适应中国能源体系的生物能源汽车产品，在汽车普及化过程中迎头赶上，提升竞争力。
发展生物能源和原材料可以做到“四不”
能源、原材料是国家、社会的支撑体系，战略调整是否会触及社会基础和多方利益，从而引发较大的社会震荡？国家科技部中国生物技术发展中心进行了大量了调查研究，中心主任王宏广总结为“四不”：“不与人争粮，不与粮争地，不与传统行业争利，不与发达国家争资源”。
“不与人争粮，不与粮争地，不与传统行业争利”，这是我国发展生物质能利用的新特点，科技部、发展改革委、清华大学、北京农业大学的研究人员均强调这一点。生物技术开发中心主任王宏广、北京农业大学教授李十中、大连理工大学生命科学院院长修志龙等表示：我国科学用粮潜力很大，每年陈化粮、饲料用粮约1亿吨左右，加工转化可获得相当5000万吨的原油，同时还有30%继续成为饲料。现状是每年8000万吨粮食直接用作饮料，浪费3000万吨以上的淀粉。利用小麦陈化粮生产燃料酒精的河南天冠燃料乙醇有限公司提供的数据：仅小麦麸皮中提取的物质，价值就和小麦差不多。而目前发展生物能源、生物材料，原料是分布更为广泛、利用价值更高的植物。如我国科学家研究的甜玉米，每公顷产量可达70吨，可生产6吨以上燃料酒精。南方的木薯、甘蔗，生长广泛的菊芋、土豆、山芋，等等。这些不宜食用的植物，是转化为生物能源、材料的最佳原料。另外，我国现在每年仅废弃的作物秸杆、林业弃置物达10亿吨，相当于1亿多吨的燃料汽油。
就发展生物能源、材料的土地资源而言，我国有约40亿亩的低质地、荒坡、滩涂等，可以用来种植适宜物种；淮河以南还有3亿计冬季闲田，用来种油菜生产生物柴油，相当于“再造大庆”。专家介绍，我国加工替代石油产品的农作物、薯类植物研究时间长，来源非常丰富，潜力巨大。早在“七五”、“八五”时期，部委、高校就组织科学家研究、攻关，寻找到很多取之不尽、用之不绝的植物种质。如有稳定的市场，推广种植条件相当成熟。大连理工大学有教授在山东滩涂种植菊芋（洋生姜）数十万亩，长势很好。这种植物我国南北方农民都有小规模种植。在贫瘠的土地上，盐碱地、滩涂都可以长得很好，固沙能力还很强。一次种下，自然生长。每年挖取其块茎即可，第二年还会自己生发。亩产量可达万斤。糖的含量超过甘蔗30%，甜度是蔗糖的一倍。结合“山川改造”工程，我国可以大量种植生物质能富集的植物。我国西南地区的麻疯树等木质油料发展迅速，籽含油率达50%，现有10万亩，2010年可达1000万亩。
专家分析，生物质能利用，特别是替代石油的能源、材料产业，前端是农业，中间是发酵等生物转化，后端依然是现有的大化工。因此，我国大规模发展生物质能产业，并不会对传统化工工业产生冲击。同时，我国能源、原材料需求增长过快、消费量较大，传统石油加工业根本无法满足市场需求，产品供应保障能力薄弱，现在广东等地不断发生“油荒”已是前兆。因此，传统石化领域对生物能源、原材料普遍看好，中石油公司等国家垄断性石化公司也在力推生物质能利用。
清华大学刘德华教授等强调：生物质能利用，特别是替代石油，是我国建设和谐社会、解决“农业、能源、环境”难题的最佳切合点。我国的老少边穷地区生物质能与土地资源富集，通过发展生物产业，可以让这些地区形成新兴产业，让农村地区形成工业化支点。刘教授专门到青海省调查，青海是德国面积的两倍，非常适合种植油菜。现在德国生物柴油年产量140万吨，如果青海能够发展到德国水平，其产业链收益非常可观。我国新疆棉产区面积广大，在棉籽中引入一个产油基因，即可让棉籽产生很高的副效益。我国石油对外依存度超过50%，而且年需求量还要扩大；化石产品对环境的污染日益严重，相比之下，燃料乙醇、生物柴油的污染排放要比化石燃料低50%以上。用生物材料，如聚乳酸等，可制成可降解塑料、绿色涂料和纺织品等。
替代能源：借鉴国外石油代替及生物能源发展经验
－－生物能源发展调查之三
1907年，汽车发明人福特制造出第一台燃烧纯乙醇的发动机；20世纪30年代，不少国家用醇类燃烧替代石油作为车用能源；中国抗日战争时期，我方不少汽车就是用乙醇作为燃料。但真正形成替代石油的产业，国外发展历史已约20多年。
根据发展改革委的调查，以美国、巴西为主的燃料乙醇替代石油产业形成，可分为四个阶段：其一，20世纪70年代，国际上第一次石油危机使发达国家和贫油国家重视石油替代，为解决对石油的高度依赖问题。美国、巴西等大规模发展乙醇替代车用油。甲醇等天然气、煤炭化工产品引用汽车能源体系；第二阶段是20世纪80年代，主要解决农产品过剩影响农业发展，和由此引发的农民收入问题；第三阶段是20世纪90年代，汽车工业发展迅速，汽车保有量大增，引进醇类重点解决车用油的增氧剂，利用乙醇等提高发动机性能，减少汽车排放对大气的污染；第四阶段是进入21世纪，发达国家和发展中国家一并重视石油替代，从各个侧面解决上述所有问题。对我国而言，则是解决可持续发展的最根本途径。
生物质能转化中的“太阳能－生物质－乙醇燃料－能量利用－二氧化碳和水”，由于充分体现了“绿色”和“循环”，备受科学界、环保人士的追捧。现在，加拿大、法国、瑞典、德国、墨西哥、日本、印度、韩国和泰国等，均有发展石油替代产业的计划，并有不同规模的实施。其中巴西规模最大，目前汽车全部用乙醇汽油，用燃料酒精（乙醇）替代石油份额达43%。美国乙醇汽油占市场份额的12%。加利福利亚州从1993年开始实施“灵活燃油车辆计划”，制定了E85燃油规格：85%的乙醇外加15%汽油。
与我国发展石油替代产业最有可比性的是巴西。巴西851万平方公里面积，1.65亿人口，农业是其重要支柱，其中甘蔗种植和蔗糖出口均为世界第一。巴西同样是贫油国家，1930年开始，即有5%到15%的乙醇加入汽油中使用。后石油价格下降至1美元1桶，巴西又有非常便捷的海上运输，石油替代产品的生产长时间中止。
巴西汽车工业发展较早，国内上世纪60年代汽车即有较快的普及。1973年，石油危机爆发，当年巴西政府多支付40亿美元用于购买石油，沉重打击了巴西经济，致使政府下决心发展石油替代产业。1975年，巴西政府启动”生物能源计划”和”全国实施发展燃料乙醇生产计划”，两大计划的核心是用甘蔗作原料，用发酵法，生产燃料乙醇，再和汽油混配，作为车用动力。巴西政府在数年内投入数十亿美元，扶持该上述两大计划的实施，到20世纪90年代，燃料乙醇产量达1000万吨，居世界第一位。在车用油品中，燃料酒精添加量从35%－5%，还有部分纯以乙醇为燃料的汽车。现巴西汽车拥有量达每千人80多辆，远远高出我国的每千人16辆，但车用能源的压力并没有我国突出。
巴西发展石油替代产业，与本国支柱产业蔗糖生产相结合，逐步形成甘蔗生产－燃料酒精－乙醇汽车，一个全新的生产链。全国汽车保有量1290万辆，纯乙醇汽车达370万辆。这些乙醇加工厂在糖价高时生产食用糖出口，在糖价低时生产燃料酒精供本国使用。现在不仅国际石油价格对巴西社会经济影响大大减弱，农民的甘蔗种植与蔗糖生产也相对稳定。
据统计，在巴西实施石油替代产业的两大计划33年中，政府共投入117亿元，建成10大燃料乙醇生产基地，为国内提供了150万个就业岗位，节省石油进口外汇220亿美元。乙醇汽油相关产业总产值即达到国民生产总值的8%，超过包括电信业在内的信息技术产业。
根据最新材料，德国大众、宝马两大品牌都在抓紧研发生物能源汽车，预计2008年前推出主流车型供应市场。美国福特汽车公司较早开发出“多用途汽车”，利用电子技术使汽车发动机可以适应多种能源。我国福建现有一座万吨级生物柴油工厂，其产品主要出口欧洲。
纵观国际上的发达国家如美国、德国、日本，到次发达的南非、巴西、韩国，到发展中印度和泰国等，均在发展石油替代产业的政策制度、技术完善、装置建设和车辆制造等方面提供了良好的借鉴，为我国走中国特色石油替代之路铺平了道路。特别是巴西经验，更具实际意义。中国科学院和中国工程院院士石元春等权威接受记者采访时认为：我国是农业大国，人口是巴西的上十倍，资源与市场条件更适合建设石油替代产业链，让我国农民种了“绿色大庆”形成中国特色的能源体系，在当前显得更为紧迫。
替代能源：我国生物质能替代石油起步稳收效显著
－－生物能源发展调查之四
在我国，资源条件和技术条件有可能大规模替代石油产品的主要是生物质能和煤炭。自2000年4月国务院领导批准开展变性燃料乙醇研究与实施，2002年在试点城市推广，到2005年4月1日安徽作为第五个省份开始全省封闭运营销售乙醇汽油，短短的五年，已创立了成功的生产、运营模式，并使消费群体初步接受，为我国石油替代产业书写了良好开篇。煤炭转化替代方面研究力度更大，投入更多，也有丰厚的积累和局部运营经验。
据发展改革委能源研究所研究员张正敏介绍，生物能源主要指利用淀粉质生物，如粮食、薯类、作物秸杆等，加工成乙醇（燃料酒精）、生物柴油、生物制氢等，直接作为动力来源；其次是通过生物技术将粮食转化为生物材料，利用玉米等生产石化乙烯、聚乙烯及乙烯转化的系列化工产品。
我国利用生物质能起步较早。抗日战争期间，河南酒精厂生产燃料酒精供给抗战军队车辆。上世纪80年代末，世界第二次石油价格上涨阶段，我国就把生物乙烯列入重点发展项目，并在安徽宿州投资8亿元建厂，后因技术与成本等原因，此厂未能全面生产。目前，我国已在东北三省、河南、安徽等5省全面销售乙醇汽油，涉及人口近3亿。根据国家发展改革委安排，近期还将在山东、河北、湖北等部分省或城市封闭运营。现供给燃料乙醇的企业有吉林燃料乙醇有限公司、河南天冠燃料乙醇有限公司、黑龙江华润金玉实业有限公司、安徽丰原集团等4家不同类型的企业。
根据国际上的经验，我国采用乙醇占10%的配比，替代石油中污染地下水并可能致癌的MTBE，性能更为优越，而且不需要对现有车辆进行改造。综合国家发展改革委和各试点地区的情况，生物质能转化替代石油有较好的经济效益、社会效益和环境效益。首先，试点情况表明车用乙醇汽车在我国完全适应。不仅河南、安徽城乡，寒冷地区的哈尔滨、肇东两个城市冬季使用测试表明，燃料乙醇能够适应，为进一步推广奠定基础。第二，解决了使用中的技术问题。使用中的油、水分离，个别车辆动力不足、油路阻塞等，都有较好的解决办法。第三，环境保护效益明显，污染物排放降低25%－30%。第四，生产企业探索出大规模生产模式，普遍提高综合效益。现在生产企业均使用国家战略储备中的陈化粮，以玉米、小麦为主。燃料乙醇生产仅使用其中的淀粉，其它可生产蛋白饲料、油料等。安徽丰原、河南天冠等均能做到“吃干榨尽”。第五，建立了一批行之有效的法规。如《车用乙醇汽油使用试点方案》和《车用乙醇汽油试点工作实施细则》等。为我国进一步开展石油替代提供了积累。第六，我国政府和石油销售行业推广石油替代产品积累了初步经验。
根据发展改革委能源研究所提供的材料，巴西1980年用甘蔗生产燃料乙醇，吨价高达849美元，到1998年，成本下降以300元美元以下。而我国现行的燃料乙醇生产价格成本约为3500元吨，技术水平较高的丰原集团可降到3000元以下，单位综合成本为2993元。
石元春院士提出，如果采用高新技术改良物种，成本会进一步降低。如种植甛高梁生产燃料乙醇，吨产品综合成本可下降到2800元以下，使用麻疯树等木质油料基生产生物柴油，吨成本应在3000元以下。清华大学教授、原清华大学生物研究中心主任曹竹安教授告诉记者：“我国加工替代石油产品的农作物、薯类植物来源非常丰富，潜力巨大。早在‘七五’、‘八五’时期，部委、高校就组织科学家研究、攻关，寻找到很多取之不尽、用之不绝的植物种质。如有稳定的市场，推广种植条件相当成熟。”曹教授列举菊芋（洋生姜）为例说明：我国南北方农民都有小规模种植。这种多年生草本植物，在贫脊的土地上，盐碱地、滩涂都可以长得很好。一次种下，自然生长。每年挖取其块茎即可，第二年还会自己生发。亩产量可达万斤。糖的含量超过甘蔗30%，甜度是蔗糖的一倍。“这在10年前就有研究结论，只是没有找准大的市场，研究成果无法推广”。
据了解，试点企业中吉林燃料乙醇有限公司采用国际最为先进的奥地利高布殊（VOGELBUSCH）工艺技术，河南天冠采用传统技术改造，安徽丰原采取自主研发的具有国际一流水平的技术系统。这些成功的探索为我国大规模发展燃料乙醇提供的技术与装置条件。加上试点销售的成功，现在从南到北，各地利用木薯、玉米、甘蔗等不同生物质加工替代石油投资热情高涨，具体研发工作大大加强。
替代能源：用自主技术形成生物能源产业条件成熟
－－生物能源发展调查之五
从领导到居民，从专家到经济界人士，一致认为，我国作为13亿人口的大国，对关系社会经济发展命脉的能源体系，必须建立在“以我为主”的基础之上。
在生物质转化替代石油方面，我国企业掌握关键技术并达到国际一流水平；但在秸杆发酵利用（水解木质纤维素）等关键技术方面，已具有国际领先水平。利用我国企业自主技术形成石油替代产业，是最为现实的选择。
我国已基本掌握生物质能利用关键技术，居部世界领先地位
生物质能利用先是通过发酵、分离、提取和化工加工后形成商品。在整个加工转化过程中，发酵、分离与环保是三大关键部位。与其它领域不同，在生物质能利用领域里，我国已经基本掌
在我国现有能源供给的约束条件下，我国面临着能源供需结构性矛盾，能源自给安全压力以及巨大的环保压力。
发展替代能源，实现传统能源之间、传统能源和新能源之间的替代是解决我国能源供需瓶颈，供需结构性矛盾以及减轻环境压力的有效途径。
我国未来的能源消费格局中，决定不同形式能源的应用及发展前景的决定因素有两点，一是能源使用过程中的内外部成本，二是后继储量以及是否可再生。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》指出可再生能源再2020年我国能源消费中的比重将达到16%。
水能
水能是一种可再生能源，水能或称为水力发电，是运用水的势能和动能转换成电能来发电的方式。以水力发电的工厂称为水力发电厂，简称水电厂，又称水电站。水能主要用于水力发电，其优点是成本低、可连续再生、无
污染。缺点是分布受水文、气候、地貌等自然条件的限制大。水容易受到污染，也容易被地形，气候等多方面的因素所影响。我国的水能资源理论蕴藏量有6.78亿千瓦，年发电量5.92万亿千瓦时，居世界第一位，有美好的开发前景。我国著名的水电站有：三峡水电站、葛洲坝水电站、小浪底水电站。其中三峡水电站是世界上最大的水电站。
风电
风电是目前最具成本优势的可再生能源，风力资源较好的地区的风力发电成本与燃油发电或燃气发电相比，已经具备成本竞争力。目前我国风力发电装机容量仅占我国可利用风力资源的0.1%。风电到2020年很可能超越核电，成为我国第三大发电形式。2006年到2015年风机设备市场容量总计达到1000亿元以上，目前我国风机设备的国产化率仅有25%，对风电场招标有70%国产化率的要求，本土风机制造商面临巨大市场空间。
太阳能
太阳能是最丰富的可再生能源形式，是所有化石能源及多种可再生能源的源头。多晶硅价格上涨对于多晶硅太阳能电池行业的影响并非完全负面，行业内不具备竞争优势的厂商的电池片产能和组件产能成为无效产能，避免了电池片和组件价格的恶性竞争，行业优胜劣汰得以更快的实现。高价多晶硅的压力下，优势企业也会有极强的动力削减成本，比如应用更先进的硅片切割技术，提高太阳能电池转换效率等，以求获得成本优势和竞争力。多晶硅太阳能行业极有可能08-09年重新进入黄金发展期。
其他替代能源
在我国能源消费新格局中，中国富煤少油的能源禀赋格局决定了煤变油，煤代油具备比较成本优势。生物质能油品具有清洁环保，可再生的特点，中长期将成为重要的交通用能源。醇醚燃料是潜力巨大的替代能源，尤其是二甲醚是替代LPG的最佳选择。当油价高于35美元/桶的时候，煤液化和煤制醇醚燃料具有竞争优势；对煤头和气头醇醚燃料作经济分析的结果是，每立方米1元的天然气价格生产的醇醚燃料成本对应的约是400元/吨的煤炭价格；原油价格跌倒40美元/桶，煤制烯烃仍有竞争优势。甲醇作为燃料和原料，其需求必将大幅增长；而煤液化由于投资大和技术风险，国家对此仍持谨慎的态度；而甲醇制烯烃由于其成本低，是较有前景的煤化工发展方向。
就是以醇类（如甲醇、乙醇、丁醇等）物质为主体配置的燃料。它是以液体或者固体形式存在的。它也是一种生物质能，和核能、太阳能、风力能、水力能一样，是各国政府目前大力推广的环保洁净能源；面对石化能源的枯竭，醇基燃料是最有潜力的新型替代能源，深受各国企业组织的青睐。醇基燃料生产易得，将来可以像醇酒一样获得。未来有两种酒，一种用于喝的酒，一种将用于燃烧的“酒”就是醇基燃料。
用途
1、醇基燃料可以用于餐饮、可以用于工业锅炉。
2、醇基燃料有明显的经济可比性——和液化气、柴油、煤油相比，热效率高是它最佳的特点，从08年开始醇基燃料的优势已引起业内的重视。但它的技术难度大，要合成与汽油、柴油相媲美的燃料需要更高深的技术研究与实践，截止到2012年年底，国内能够对石化油品和醇基环保油品全性能检测和研发。醇基燃料是绿色环保能源——和煤、煤焦油、重油、柴油、汽油相比，醇基燃料燃烧最完全彻底，热转换效率最高，排放是水与二氧化碳为主，是未来最清洁、最环保、最有发展潜力的燃料。
3、醇基燃料已在发达国家用于战斗机群，替代航空煤油燃料。
1．我国的生物质能资源情况
我国拥有丰富的生物质能资源，据测算，我国理论生物质能资源50×108t左右，是我国目前总能耗的4倍。生物质能资源按原料的化学性质分，主要为糖类、淀粉和木质纤维素类。按原料来源分，则主要包括以下几类：（1）农业生产废弃物，主要为作物秸秆。（2）薪柴、枝丫柴和柴草。（3）农林加工废弃物，木屑、谷壳和果壳。（4）人畜粪便和生活有机垃圾等。（5）工业有机废弃物、有机废水和废渣等。（6）能源植物，包括所有可作为能源用途的农作物、林木和水生植物资源等。其中来源最广、储量最大、利用前景最可观的是农业生物质和林业生物质这两大类。
1）农业生物质
农业生物质资源包括农产品加工废弃物和农作物秸秆，如图7.13所示。农产品加工废弃物有花生壳、玉米芯、稻壳和甘蔗渣等；农作物秸秆包括水稻秸秆、小麦秸秆和玉米秸秆等。据统计，我国各地区主要农业生物质的可利用总量约为5.6×108t，排名前三的地区分别是山东、河南、河北，而秸秆类农业生物质资源利用的主要方向为24%用于饲用，15%用于还田，2.3%用于工业，剩余的约60%用于露地燃烧或薪柴。因此，我国的农业生物质资源的应用潜力非常大。
图7.13 农业生物质
2）林业生物质
我国现有森林面积约1.95×108hm2，林业生物质总量超过180×108t，其中可利用的林业生物质资源有以下三类：一类是木本淀粉类资源，如栎类、果实、橡子等；二类是木本油料资源，如油桐、油茶、黄连木、文冠果、麻疯树等；三类是木质燃料资源，如灌木林、薪炭林、林业“三剩物”等。而且，我国还有近4000×104hm2的宜林荒山、荒地可用于种植能源林，还有近600×104hm2疏林地和5000×104hm2郁闭度（指森林中乔木树冠遮蔽地面的程度）低于0.4的低产林地可用于改造。
目前世界上已有20多个国家在种植“柴油树”。我国河北省武安市马家庄乡连绵起伏的青山上，满山遍野生长着枝繁叶茂的黄连木树，这种树木的果实可以提炼柴油，当地群众将它称为“柴油树”。现在武安市共有这样的“柴油树”10万亩，年提炼柴油产量可达1000×104kg。据介绍，到2012年，武安市计划将“柴油树”发展到20万亩，年产柴油量达到2000×104kg。
2．生物质能资源的利用
主要应用在生物乙醇、生物柴油、生物质固体成型燃料和生物质能发电行业。
1）生物乙醇的应用
生物乙醇是指通过微生物的发酵将各种生物质转化为燃料酒精。它可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。我国生产生物乙醇的原料有甘蔗、甜高粱、木薯等高能品种，并建立了年产能力达5000t的甜高粱茎秆生产乙醇的工业示范装置。因传统粮食生产乙醇价格昂贵，为降低生产成本，我国已转向对微生物混合发酵法的研发。国家发展和改革委员会称，到2020年，我国15%生物质燃料将应用在汽车、轮船等行业。
2）生物柴油的应用
可从动植物油，如大豆、油菜、动物油脂以及餐饮垃圾中提炼生物柴油，因其环保性、润滑性、安全性能良好，可与石化柴油混合作为燃料。2005年6月，我国使用自主研发的生物酶法生产生物柴油，技术指标达到欧美生物柴油标准，标志着我国生物柴油研究取得了突破性进展。2010年生物柴油产能达300×104t/年，主要用于交通运输行业。我国提出了在2020年，生物柴油产能达200×104t的目标，已在海南建立了6×104t/年装置，产量居我国首位。
3）生物质固体成型燃料的应用
生物质固体成型燃料是将城市垃圾或农林废弃物，通过外力作用，压缩成型来增加其密度的可燃物质，具有高效、清洁、无污染等优点。图7.14为生物质捆装压缩示意图。我国的生物质成型燃料生产设备有螺旋挤压式、活塞冲压式、模辊碾压式，燃料形状主要有块状、棒状、颗粒状三种。北京奥科瑞丰公司生物质固体成型燃料年产量为60×104t，居全国首位，主要应用在直接燃烧取暖与工业锅炉等方面。
图7.14 生物质捆装压缩
4）生物质能发电的应用
生物质能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。为推动生物质能发电技术的发展，2003年以来，国家先后核准批复了河北晋州、山东单县和江苏如东三个秸秆发电示范项目，颁布了《中华人民共和国可再生能源法》，并实施了生物质能发电优惠上网电价等有关配套政策，从而使生物质能发电，特别是秸秆发电迅速发展。
2008年，蒙牛建成全球最大的生物质能沼气发电厂，得到联合国开发计划署环保基金的大力支持。图7.15为蒙牛生物质能沼气发电厂。
图7.15 蒙牛的全球最大生物质能沼气发电厂
3．生物质能开发利用的主要技术
生物质能开发利用在目前阶段的主要技术有三大类：物理转化、化学转化和生物转化。涉及压缩成型、气化、液化、热解、发酵、水解等具体技术，具体情况如图7.16所示。
1）物理转化
生物质的物理转化是将农林废弃物，如秸秆、锯屑、稻壳、蔗渣等，干燥后在一定压力的作用下，压制成棒状、粒状、块状的成型燃料或饲料。农林废弃物主要由纤维素、半纤维素和木质素构成，生物质压缩成型主要是靠木质素的胶结作用。木质素为光合作用形成的天然聚合体，具有复杂的三维结构，是高分子物质，在植物中含量约为15%～30%。当温度达到70～100℃时，木质素开始软化并具有一定的黏度，当温度达到200～300℃时，木质素呈熔融状态，黏度变高，此时施加一定压力就能使木质素与纤维素黏结，使植物体积大量减少，密度显著增加，取消外力后，由于非弹性的纤维分子间的相互缠绕，其仍能保持给定形状，冷却后强度进一步增加，大大降低农林废弃物的体积，便于运输和储存。
图7.16 生物质能开发利用的主要技术
2）化学转化
生物质的化学转化涉及气化、液化和热解等三个方面。
（1）气化：
生物质气化是指在一定的温度条件下，借助氧气或水蒸气的作用，使高聚合的生物质发生热解、氧化、还原等反应，最终转化为CO，H2和低分子烃类等可燃气体的过程。在我国，应用生物质气化技术最广的领域是生物质气化发电（BGPG）。生物质气化发电的成本约为0.2～0.3元/（kW·h），已经接近或优于常规发电，其单位投资约为3500～4000元/kW，仅为煤电的60%～70%，具备进入市场竞争的条件，发展前景非常广阔。
（2）液化：
生物质液化技术是指在高温高压的条件下，进行生物质热化学转化的过程。通过液化，可将生物质转化成高热值的液体产物，即将固态的大分子有机聚合物转化成液态的小分子有机物，生物柴油就是利用生物质液化技术生产出的可再生燃料。油料作物如大豆、油菜、棕榈等在酸性或碱性催化剂和高温的作用下发生酯交换反应，生产相应脂肪酸甲酯或乙酯，再经过洗涤干燥后得到生物柴油。与传统的石化能源相比，其硫和芳烃含量低，十六烷值高，闪点高，具有良好的润滑性，可添加到化石柴油中。
（3）热解：
生物质热解是指利用热能将生物质的大分子打断，从而转化为含碳原子数目较少的低分子化合物的过程，即生物质在完全缺氧条件下，经加热或不完全燃烧后，最终转化成高能量密度的气体、液体和固体产物的过程，而木炭就是利用生物质热解技术生产出的重要产物。木炭产品包括白炭、黑炭、活性炭、机制炭四大类，其中应用范围最广的是活性炭。活性炭是具有发达孔隙结构、强吸附力、比表面积巨大等一系列优点的木炭。在我国，活性炭广泛应用于葡萄糖、味精和医药等产业的生产。
3）生物转化
生物转化技术是指依靠微生物发酵或者酶法水解作用，对生物质进行生物转化，生产出乙醇、氢、甲烷等液体或气体燃料的技术。生物转化的生物质原料包括淀粉和木质纤维素两大类。玉米、木薯、小麦等淀粉类粮食作物是生物转化的主体，但是以农作物为原料转化的产品成本较高，且易受土地和人口的因素限制，产量无法大幅度增加。因此以廉价的农作物废料等木质纤维素为原料的生物转化技术才是解决能源危机的有效途径。然而，木质纤维素的结构和组分与淀粉类原料有很大的不同，解决高效、低成本降解木质纤维素原料的问题是木质纤维素转化产物取代化石燃料的根本途径。
生物能源，又称绿色能源，它是指从生物质中得到的能源，是人类最早利用的能源。生物能源是由太阳能转化而来的，只要有太阳，生物能源就会取之不尽。其通过绿色植物的光合作用将二氧化碳和水合成生物质，生物能的在使用过程中又生成二氧化碳和水，形成一个物质的循环过程，从理论上看二氧化碳的净排放其实为零。生物能源是一种可再生的绿色环保能源，是可以不断开发和使用的生物能源，其符合可持续科学发展观和循环经济的理念。因此，利用高科技技术手段开发生物能源，已成为当今世界发达国家在能源战略方面的重要部分。
生物能一直与太阳能、风能、水能以及地热能等一起作为新能源的代表，现在它受关注的程度却直线上升。据科学家们提供的资料显示，全球每年由光合作用产生的生物质为1440亿吨～11800亿吨。从理论上讲，在自然光照的条件下，太阳光能转化率为18.7%～28%，而目前世界上最好的光电池的能量转换效率只有10%～18%，有此可以看出，生物能挖掘的潜力还非常大。而对于风能和太阳能来讲，它们都还存在一定的技术问题和成本问题，所以普及推广相当不易。
目前，由于全球油价高走，因此各国都在努力开发可再生的替代能源，其中乙醇是最被看好的能源之一。乙醇的近期市场是用于车辆的燃料，由于乙醇无污染、可再生，又比石油价格低廉，因此乙醇将顺理成章地进入以石化为基础原料的领域。同时，乙醇还可以广泛适用于食品、饮料、医药、香精、香料等加工领域，是一种优良的日用化工基本原料。
由于人类对乙醇的需求量日益增加，而乙醇的主要原料是以玉米、小麦等为主的粮食作物，如果长此下去的话，将对人类的温饱问题带来一定的威胁，所以这时，“非粮”乙醇被推上了科技前沿，人类将迎来非粮生物能源的新时代。目前，广西已成为中国首个推广使用非粮原料生产乙醇汽油的省份，使用的乙醇燃料是以非粮作物木薯为原料生产的。这标志着中国生物能源的发展向前迈出了坚实的一步，今后中国将逐步走向“非粮化”。
生物质可以很好的把太阳能吸收和储存起来。太阳能照射到地球上后，其能量一部分转化为热能，一部分则被植物所吸收，转化为了生物质能。由于转化为热能的太阳能能量密度非常低，从而不容易被人类所收集，只有利用很少的一部分，其他大部分就储存于大气和地球中的其他物质中；生物质在光合作用下，能够把太阳能收集起来，储存在有机物中，这些能量就是人类发展所需能源的源泉和基础。基于这种独特的形成过程，生物质能既不同于常规的矿物能源，又有别于其他的新能源，从而具有两者的特点和优势，成为了人类最主要的可再生能源之一。
研究人员还指出，随着以基因技术为代表的现代科技的推广和应用，以纤维质为原料生产乙醇正在逐步成为现实。纤维质可以说是地球上资源储存量最为丰富的可再生资源，它主要包括草、红薯、甘蔗、土豆等不与口粮争地、争水的高产、高糖或耐旱、耐碱经济作物，还包括秸秆、农作物壳皮、树枝、落叶、果壳林业边脚余料和城乡固体垃圾，这些原料可谓是取之不尽，用之不竭的资源。据科学家测算，中国每年只要把农作物秸秆资源的一半转化为乙醇，就将超过中国每年汽油消耗量的1.2倍以上。因此，专家指出，只有用纤维质作为乙醇的生产原料，才能满足于人类在未来石油时代对液体能源的大量需求。
21世纪是科学技术迅速发展的新世纪，可持续发展也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，生物能源的开发和利用为经济的可持续发展带来了光明。生物能源作为可再生、非常环保的新能源，具有无法超越的优越性，必将推动21世纪的经济发展和环境保护工作更上新台阶。
