第七章生物能源技术
生物能源的生产技术
生物能源的生产技术生物能源的生产技术一直以来都备受关注，因为它们是可持续发展的重要组成部分。
在过去几十年里，随着对化石燃料的依赖带来的环境和气候问题不断加剧，越来越多的国家开始投入资源和力量来开发和生产生物能源。
1. 生物质能生产技术生物质能是一种通过将有机物质转化为能源来实现的生物能源形式。
在生物质能的生产中，主要应用了两种主要技术：生物质颗粒化和生物质气化。
生物质颗粒化是将有机材料如农作物废弃物、木材等加工成颗粒状物质的过程。
通过颗粒化，生物质能便于运输和储存，并可以用于发电、供暖等用途。
生物质气化是将生物质材料在缺氧条件下进行热分解，生成可燃气体的过程。
这些可燃气体，如合成气，可以用作燃料或用于生产化学品。
2. 生物柴油生产技术生物柴油是从植物油脂或动物油脂中提取的一种燃料，它可以用于替代传统的石油柴油。
生物柴油的生产主要通过转酯化反应来实现。
转酯化反应是将油脂与酒精（如甲醇或乙醇）在催化剂的作用下进行反应，生成甲酯或乙酯的过程。
这些甲酯或乙酯即为生物柴油，可以在柴油发动机中燃烧。
3. 生物乙醇生产技术生物乙醇是一种可用于替代传统汽油的生物能源，其主要通过发酵过程来生产。
生物乙醇的生产技术包括干法和湿法发酵。
干法发酵是将纤维素等多糖类物质转化为乙醇的过程。
在干法发酵中，首先将纤维素水解为简单的糖类，然后利用特定的微生物将糖转化为乙醇。
湿法发酵是将淀粉等多酚类物质转化为乙醇的过程。
在湿法发酵中，首先将淀粉水解为糖类，然后利用特定的微生物进行发酵，最终生成乙醇。
4. 生物气体生产技术生物气体（如甲烷）是一种可用于替代天然气的生物能源，其生产主要通过厌氧消化过程实现。
在厌氧消化中，有机物质如农业废弃物、畜禽粪便等通过微生物的作用分解产生可燃性气体。
这种气体可以用作燃料或发电。
总结：生物能源的生产技术包括生物质能、生物柴油、生物乙醇和生物气体等多个方面。
这些技术的应用使得生物能源能够更加广泛地应用于能源供应和替代化石燃料。
生物能源技术的发展历程
生物能源技术的发展历程生物能源技术是利用生物物质转化为可再生能源的一种环保能源技术。
随着人类对于环保能源需求的不断增加，生物能源技术也得到了越来越多的关注和应用。
本文将介绍生物能源技术的发展历程。
一、生物质能源的利用生物质能源是指利用植物、动物等生物体或其代谢废物来制取燃料、发电等能源形式。
早在几百年前，人们就开始利用生物质能源作为生活和工作中的燃料。
例如，以木材为燃料的壁炉和火炉是人类最早的取暖方式；而动物粪便则被用来施肥和制造燃料。
生物质能源的利用通过对生物质的热化学变化进行掌控，实现了能源的高效利用。
二、生物质制氢技术的发展生物质制氢技术是将生物物质转化为氢气，用做清洁能源的一种技术。
近年来，随着能源危机和环保意识的不断提高，生物质制氢技术的研究也得到越来越多的关注。
最早的生物质制氢技术是利用微生物的代谢反应将有机物质转化为氢气。
而后，人们利用生物质的焚烧产生的热能来促进生物质制氢的反应，并通过加入催化剂等手段提高了生物质制氢的效率。
现今，人们通过改进和完善这些技术，进一步提高了生物质制氢的效率和可持续性。
三、生物质发电技术的发展生物质发电技术是将生物质通过热化学或生物化学反应转化为电能的一种技术。
相较于化石燃料发电方式，生物质发电技术具有更为环保、可再生的特点，能够有效减少环境污染。
最早的生物质发电技术是通过传统燃烧方式发电，但这种方式效率较低并且污染环境。
随后，人们开发出了气化和液化等无烟无臭的生物质发电技术，并通过改进材料及反应技术降低了生物质发电的成本和能耗，使其成为一种更加可持续、更加环保的清洁能源。
四、生物质液化技术的发展生物质液化技术是将生物质转化为燃料油、生物柴油等高效可再生清洁能源的一种技术。
生物质液化技术的优点在于不同生物质能在同一过程中获得最高的利用率，并产生高密度的节能生物燃料。
最早的生物质液化技术是通过热化学气化反应，将生物质转化为液态能源。
而后，人们利用湿法化学和生物化学方法，将生物质转化为燃料油、生物柴油等可持续生物能源，并实现了清洁利用。
化学中的生物能源和化学能源技术
化学中的生物能源和化学能源技术能源是一个人类发展的基础，人类为了解决自身能源需求和工业、交通、生活等方面的经济发展，必须寻找新的能源来源和储存方式。
生物能源和化学能源技术是近年来研究的两大重要领域，它们是新型能源的代表，发挥着重要的作用。
一. 生物能源技术生物能源是指利用生物质的化学能转换为其他形式的能源，包括生物质燃料、生物质发电和生物燃料电池等。
生物质是指植物的有机物或其它生物的有机物质，可用于发电、燃料和化学原料。
1. 生物质燃料生物质燃料是从生物质中提取的可燃物质，包括生物油、生物酒精、生物气体等。
生物质燃料是一种清洁能源，不会排放大量有害物质，不会对环境造成负面影响。
2. 生物质发电生物质发电是指利用生物质燃料发电的过程。
生物质发电技术有生物气体发电、生物油发电、固体废弃物发电等三种方式。
其中生物气体发电是最常见的方式，利用生物质经过厌氧菌分解后产生的生物气体，通过发电机转换为电能。
3. 生物燃料电池生物燃料电池是一种将生物质氧化为电能的新型能源技术。
生物燃料电池不仅具有高能量效率，而且不会对环境造成污染，被广泛应用于电动汽车、便携设备等领域。
二. 化学能源技术化学能源是指利用化学反应过程来产生能量的技术，包括化石能源和可再生能源两种。
1. 化石能源化石能源是指煤、石油等化石燃料，是目前占据能源市场的主要燃料。
但是，化石能源的产出和使用过程对环境有很大的危害，如温室气体排放和危险废弃物的处理等。
2. 可再生能源可再生能源是指能够通过自然循环不断再生和利用的能源，包括太阳能、风能、水能等。
可再生能源不仅具有环保性，而且可再生性好，是未来能源发展的主要趋势。
3. 新型储能技术新型储能技术是化学能源技术的重要发展方向，包括电化学储能、超级电容储能和热储能等，能够提高能源利用效率，减少能源浪费。
总结起来，生物能源和化学能源技术是未来新型能源发展的重要方向，可以为人类经济、社会的发展提供不可或缺的能源支持。
生物能源技术教案模板范文
课时安排：2课时教学目标：1. 知识目标：了解生物能源技术的概念、分类、原理及发展现状。
2. 能力目标：培养学生分析、解决问题的能力，提高学生的实践操作能力。
3. 情感目标：激发学生对生物能源技术的兴趣，树立可持续发展观念。
教学重点：1. 生物能源技术的概念及分类。
2. 生物能源技术的原理及发展现状。
教学难点：1. 生物能源技术的应用实例。
2. 生物能源技术对环境的影响。
教学准备：1. 多媒体课件、生物能源技术相关图片、视频等。
2. 实验器材：生物能源技术相关实验材料。
教学过程：一、导入新课1. 展示地球资源状况图片，引导学生思考能源危机。
2. 提问：如何解决能源危机？引出生物能源技术。
二、新课讲解1. 生物能源技术的概念及分类- 概念：利用生物质资源，通过物理、化学、生物等手段转化为能源的技术。
- 分类：燃料乙醇、生物柴油、生物燃气、生物质成型燃料等。
2. 生物能源技术的原理及发展现状- 原理：利用生物质中的化学能，通过物理、化学、生物等手段转化为能源。
- 发展现状：我国生物能源技术发展迅速，已成为能源领域的重要方向。
三、实验演示1. 展示生物能源技术相关实验，如燃料乙醇制备、生物柴油制备等。
2. 学生分组进行实验操作，观察实验现象，分析实验结果。
四、案例分析1. 分析生物能源技术在国内外的发展案例，如美国海藻生物能源技术、我国生物能源产业等。
2. 讨论生物能源技术对环境的影响，引导学生树立可持续发展观念。
五、课堂小结1. 总结本节课所学内容，强调生物能源技术的概念、分类、原理及发展现状。
2. 提出课后思考题，引导学生进一步了解生物能源技术。
六、作业布置1. 查阅资料，了解我国生物能源产业的发展现状。
2. 思考：生物能源技术在未来能源领域的发展前景。
教学反思：本节课通过讲解、实验演示、案例分析等方式，使学生了解了生物能源技术的概念、分类、原理及发展现状，提高了学生的实践操作能力和分析解决问题的能力。
生物质能源技术和资源利用
生物质能源技术和资源利用在现代社会中，随着能源需求的增加和环境污染的日益严重，生物质能源技术和资源利用逐渐成为了人们重要关注的问题。
生物质能源技术是指利用固体、液态和气态的生物质，通过各种方法将其转化为可供利用的能源形式。
本文将从生物质能源的定义、生物质能源的种类、利用生物质能源所面临的挑战和展望等方面进行探讨。
一、生物质能源的定义生物质能源，指利用生物质作为原料生产能源的一种新型能源技术。
生物质能源是一种可再生能源，其中包括从农作物、植物废弃物、森林废弃物、动物废弃物等生物类废弃物进行能源转换的技术。
生物质能源是一种低碳、环保、清洁的新能源，在各国的能源发展计划中占据着重要的位置。
二、生物质能源的种类生物质能源的种类很多，主要包括：1.生物质发电技术：生物质发电是指利用生物质能源（如秸秆、木头、农作物残渣、家禽粪便等）来产生电能，以满足能源需求。
2.生物质热能技术：生物质热能技术是指利用生物质能源，通过燃烧、气化等方式，将其转化为热能。
3.生物燃料技术：生物燃料技术利用生物质产生的液态或气态燃料，如生物柴油、生物乙醇等。
4.生物质化学品技术：生物质化学品技术是指将生物质能源转化为可用于生产化学品的原料，如生物基聚酯、生物基丙烯酸等。
三、利用生物质能源所面临的挑战1.资源利用问题。
生物质资源的开发利用，必须注重可持续性和生态环境保护，否则会对环境造成影响。
2.技术问题。
生物质能源技术还存在许多问题，如产量低、技术难度大、能源转换效率低等。
3.经济问题。
生物质能源技术成本高，利用范围窄，且市场规模有限，需要国家政策的支持和财政资金的投入。
4.标准问题。
生物质能源的标准缺乏，不利于生产和使用的规范化。
四、展望未来生物质能源技术将得到各国的重视和发展。
随着环境问题日益突出，生物质能源的利用将越来越广泛，其市场前景很好。
同时，生物质能源技术在促进农村发展、改善能源结构、减少温室气体排放等方面具有广阔的发展前景。
生物能源技术的原理与应用
生物能源技术的原理与应用近年来，随着全球化和工业化不断推进，环境问题也逐渐引起了人们的关注。
为了减少对环境的污染以及对化石能源的过度依赖，生物能源技术逐渐成为了人们研究的热点之一。
本文将就生物能源技术的原理和应用展开讨论。
一、生物能源技术的原理生物能源技术主要利用的是生物质和生物化学反应来制备能源。
具体来说，生物质是指农林废弃物、废纸和粮食秸秆等来自植物的物质，它们中含有大量的碳氢化合物，是生物能源制备的主要原料。
在生物能源制备过程中，一般采用的是生物转化和生物降解的方法。
其中生物转化是指将生物质通过微生物、酵母等活性微生物的作用转化为有用的能源；生物降解则是指将生物质分解为基础碳水化合物并利用其中的能量产生热能或动力。
此外，生物能源技术还可以利用生物反应来制备生物柴油和生物酒精等能源，这些生物反应一般采用的是微生物发酵或酶催化的方法。
在生物柴油制备过程中，生物质通过酶的催化分解为糖类，然后将糖类进行酵母发酵，最后提取出生物柴油。
而生物酒精的制备过程则类似于葡萄酒的酿制过程，也是通过酵母发酵将糖类转化为酒精。
二、生物能源技术的应用生物能源技术的应用范围十分广泛。
目前，在发达国家，生物能源已经成为了一种重要的能源替代品。
生物柴油、生物酒精、生物天然气等能源已经在燃料、动力、热能等领域得到了广泛应用。
在能源领域外，生物能源技术还可以在化工、制药、食品、医药等行业中发挥重要的作用。
比如，生物能源技术可以应用于纤维素纤维素合成、发酵目标产物的制备及离子液体的生产等领域。
同时，生物能源技术也是解决能源和环境问题的重要手段之一。
近年来，世界各国都在加强对生物能源技术的研究和发展。
特别是在环境问题日益严峻的今天，生物能源技术的发展又成为了减少碳排放、缓解温室效应、保护环境等方面极其重要的一项工作。
三、生物能源技术的优势相对于传统的化石能源，生物能源技术具有多方面的优势。
首先，生物质资源成本低，大量的农林废弃物等可以进行回收再利用，从而增加了经济效益。
生物能源与可再生能源技术的比较
生物能源与可再生能源技术的比较随着全球气候变化的加剧和越来越紧迫的能源需求，生物能源和可再生能源在现代社会的发展中扮演着越来越重要的角色。
在此背景下，本文将比较生物能源和可再生能源技术，并探讨两者在未来能源产业中的发展前景。
一、生物能源技术生物能源技术是指利用植物、动物、微生物等生物体材料进行能源转换的技术。
其中，最为常见的生物能源技术包括生物质能（如木材、秸秆、麻杆等）、沼气能（如粪便等有机污泥）、生物柴油和生物乙醇等。
比较显著的优点是生物能源的原材料相对容易获得，可以再生和再利用，相比之下石油、天然气等化石能源越来越难以获得。
此外，生物能源技术还具有低碳排放、技术完整性、低成本等优点。
然而，与生物能源技术联系紧密的是现代农业和森林资源的领域。
如果我们采用大规模的生物质能和生物柴油的生产模式，将肥料和土地用于大量的能源生产可能会影响农业和森林的健康发展，同时还可能导致林种病虫害引发的疫情等严重问题。
所以，在生物能源技术的发展过程中，应该掌握扎实的技术和良好的政策支持，避免对生态环境造成负面影响。
二、可再生能源技术可再生能源技术则是指使用风能、太阳能、水能等可再生的自然能源进行能源转换的技术。
该技术的应用被认为是可持续能源的代表，因为其在短时间内所能产生的能量是不限制的。
与生物能源技术不同的是，可再生能源技术有更广泛的应用范围，因为风能、太阳能、水能等自然资源几乎在世界各地都有，而生物能源的生产则需要根据当地的气候和土壤条件来定制。
相比生物能源技术的优点而言，可再生能源技术也存在一些缺点。
首先，它们的设备和设施成本相对较高。
同时，不同的可再生能源具有不同的发展潜力。
例如，太阳能和风能可以很容易地抓取，但是水能则受到地理、气候和环境条件的限制。
三、生物能源和可再生能源的比较从性质上看，生物能源技术和可再生能源技术应该在建设能源产业上相互配合。
两者在能源产业内都是占据了一定市场份额的新型能源技术。
但是，与可再生能源技术相比，生物能源技术无法避免一些问题。
生物能源技术的研究和应用
生物能源技术的研究和应用随着全球能源需求不断增长以及环境问题的日益严峻，寻找替代传统化石燃料的新型能源已经成为全球科技研究的重点之一。
生物能源技术正是其中的一种重要的替代方案。
生物能源技术指的是通过利用生物材料，比如沼气、生物柴油等来发电或供能的过程。
生物能源技术不仅对环境友好，同时也具有可再生性、多样性等优点，在未来的能源体系中将扮演越来越重要的角色。
目前，生物能源技术已经取得了很多重要的突破，推动了生物能源的应用和产业化发展。
下面，我们从生物燃料、生物气体和生物质发电三个方面来探讨生物能源技术的研究和应用。
一、生物燃料生物燃料是指以生物质为原料生产的一类可再生燃料，比如生物柴油、生物乙醇等。
生物燃料在提供能源的同时，也能够有效减少排放。
在气候变化和环境恶化的大背景下，生物燃料的优点越来越受到人们的重视。
作为生物燃料的重要类别，生物柴油以其环境友好、可再生的特性备受瞩目。
生物柴油是一种由生物质转化而成的柴油替代品，种类繁多，包括蔗糖、玉米、油菜籽、棉籽油等。
与传统柴油相比，生物柴油不仅碳排放低，而且绿色环保，可以减少大气污染，实现可持续发展。
二、生物气体生物气体是泛指由有机废弃物、植物生物质等转化而来的一种可燃气体。
生物气体的生产过程是通过细菌、真菌等生物在发酵过程中分解有机物而产生的气体。
生物气体主要包括沼气、生物氢气等。
沼气作为生物气体的重要类别，通过处理有机废弃物、农作物、畜禽粪便等，采用沼气发电技术，可以实现废物资源化利用，节能减排，逐步形成了一个可持续发展的循环经济模式。
另外，生物氢气也是一种重要的生物气体，与化石氢气相比，生物氢气的来源更为可持续，能够减少污染和排放，具有很高的开发前景。
三、生物质发电生物质发电是指利用生物质来源的燃料通过各种方式转化为能源的过程。
生物质发电主要有两种方式：一种是焚烧生物质发电，另一种是生物质气化发电。
在焚烧生物质发电中，生物质燃烧后产生的高温高压气体驱动涡轮发电机运转，将机械能转化为电能，实现了生物质能源的高效转化。
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生物能源概论
第一节 能源概况
能源问题 1973年，世界第一次能源危机。
化石燃料， 有限能源 （枯竭）
能源紧张已经是全球面临的关键性难题之一，解决能源危机关系 到全球经济的可持续发展。
能源的概念
能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资 源。
—— 《科学技术百科全书》
确切而简单地说，能源是自然界中能为人类提供某种 形式能量的物质资源。
生物乙醇
❖ 燃料乙醇是目前世界上生产规模最大的生物能 源。以一定的比例掺入汽油可作为汽车的燃料， 不但能替代部分汽油，而且排放的尾气更清洁。
❖ 我国的燃料乙醇生产已形成规模，主要是以玉 米为原料，同时正在积极开发甜高粱、薯类、 秸秆等其他原料生产乙醇，目前产量居世界第 三。
生物沼气
❖ 沼气是微生物发酵秸秆、禽畜粪等有机物产生的混 合气体，主要成分是可燃的甲烷。生产沼气的设备 简单，方法简易，适合在农村推广使用。我国已有 许多地方的农村和畜牧场使用了沼气。
பைடு நூலகம்❖直接燃烧：农作物秸秆 柴
❖热化学转换：在一定的温度和条件下，使生物质 汽化、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。
❖生物质的生物化学转换
沼气转化：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
第一部分：生物能源概况
生物能源是用生物质为原料生产的能源。包括生 物燃料乙醇、生物柴油、生物氢气、生物沼气及 生物气化和液化等产生的能源产品 。
生物能源的发展历史
❖钻木取火、伐薪烧炭 ❖第一代生物能源 ❖第二代生物能源
生物能源的地位与作用
生物能源是人类赖以生存的重要能源， 居于 世界能源消费的第四位。
发酵制成乙醇。 其他转换
生物制氢
生物质的分类
a) 城市垃圾 b) 有机废水 c) 粪便 d) 林业生物质 e) 农业废弃物 f) 水生植物 g) 能源植物
生物质能的优点
a) 可再生性 b) 低污染性 c) 广泛分布性 d) 生物质燃料总量十分丰富。
生物质能分布状况
1、中国：96年的薪柴、秸秆的消耗量已达2.2 亿吨标准煤,约占能源消费量的14％，占农村能 源消耗量的34％，占农村生活用能的59％。 （1）省柴节煤炉灶，（2）沼气（有机物、垃 圾填埋发电）；（3）薪炭林，（4）畜禽场、 秸秆沼气。
❖ 廉价的液体能源―石油，成为主流能源，石化柴油被 用于发动机驱动燃料。
生物能源是一种可再生的清洁能源 ，将来会 成为支柱能源之一。
世界生物能源消费：约15％。
生物质与生物质能
生物质是各种生命体产生或构成生命体的有机质的 总称。 是指有机物中除化石燃料外的所有来源于动、 植物能再生的物质。
它是由有生命的组织及其衍生物和与生物转化有关 的物质构成的集合，是由光合作用产生的有机物。
中国生物质能资源分布
2、亚非国家：生物质能占全国能源消费总量的40 ％以上。 3、世界：美国、瑞典、奥地利，生物质能转化率 4％、16％和10％。美国生物质能发电超10000 兆瓦，湿法处理垃圾，回收沼气发电生产肥料。 巴西是开发乙醇燃料占汽车燃料的50％以上。美 国1兆瓦的稻壳纤维素废料发电。巴西每年用甘蔗 生产的燃料乙醇产量达1400万吨，成为世界上第 一个不销售纯汽油的国家。
国外生物能源的开发利用
日本的阳光计划。 印度的绿色能源工程 巴西的酒精能源计划
中国生物能源的开发利用
❖50年代推广沼气。 ❖本世纪初发展燃料乙醇。 ❖2005年，《中华人民共和国可再生能源
法》通过。 ❖2006年至今，投入生物质能源产业开发。 ❖速度慢，规模小；成本高！ ❖“不与民争粮、不与粮争地”
农 作 物 废 弃 物 发 电 厂
生物能源的主要技术
1.生物柴油 2.生物乙醇 3.生物沼气 4.生物制氢
生物柴油
❖ 生物柴油是利用生物酶将植物油或其他油脂 分解后得到的液体燃料，作为柴油的替代品 更加环保。
❖ 生物柴油所遇到的问题是作为原料的植物油 成本较高。最近，科学家发现，一些微生物 也能合成油脂，这也许可以为克服生物柴油 的原料问题起到重要作用。
❖ 沼气的推广使用节约了资源，保护了环境，也提高 了农民的生活质量。目前，沼气的规模化生产需要 解决的是设备及提高甲烷含量等技术问题。
生物制氢
❖ 氢气的燃烧产物只有水，因此氢气是最清洁的能源。 氢气可以利用生物质通过微生物发酵得到，这一过 程被称为生物制氢。
❖ 目前我国科学家已获得了能高效产氢的微生物，哈 工大生物制氢技术领先世界（厌氧活性污泥为产氢 菌种的发酵法生物制氢技术）。
思考题
1.生物能源在能源体系中处于何种 地位？
2.生物能源技术主要有哪几大类？
第二部分：生物柴油技术
背景(background)
❖ 过去的200多年，建立在煤炭、石油、天然气等化石 燃料基础上的能源体系极大地推动了人类社会的发展；
❖ 大规模使用化石燃料所带来的严重后果：资源日益枯 竭，环境不断恶化，还诱发了不少国与国之间、地区 之间的政治经济纠纷，甚至冲突和战争；
❖ 人类必须寻求一种新的、清洁的、安全的、可靠的能 源系统。生物能源作为一类可再生、可持续的能源成 为当今国际上新能源开发的热点。
主要参考书目
可再生能源
可持续能源
清洁/绿色能源
第一节 生物柴油概述
❖生物柴油的发展历史 ❖生物柴油的制备方法 ❖生物柴油研究利用现状 ❖生物柴油与国家能源的安全
生物柴油的发展历史
❖1896年，Rudolph Diesel试制出压力点火内燃 机——柴油机，驱动燃料为花生油，这也被认为 是最初意义上的生物柴油。
❖1912年，R. Diesel预言植物油将成为一个新的能 源方向。植物油的分子量大、碳链长、黏度高、 低温性差、不易雾化、易炭化结焦、堵塞油喷嘴， 制造成本高。
驱动燃料的发展
生物质能
生物质能是蕴藏在生物质中的能量，是指直接或 间接地通过绿色植物的光合作用，把太阳能转化为 化学能后固定和贮藏在生物体内的能量。
其化学反应式：
6CO2 + 6H2O →6O2 + C6H12O6 + 1840kJ / mol
生物质能
生物质能的利用主要有直接燃烧、热化学转 换和生物化学转换等3种途径。