生物质资源篇-第三章

在全国范围内，可种植粒用高粱的地区都适合种植甜高粱。
二、淀粉类植物资源
• 定义：在植物体的某些器官（果实、种子、鳞茎、
根等）中贮藏有大量淀粉的植物资源。
• 分类：薯类、谷类、豆类、其它原料植物。
1、甘薯 • 中国是世界上最大的甘薯生产国，占世界种植面积一 半以上。鲜薯淀粉含量20%左右，干薯淀粉含量达 64%～68%。
糖类和淀粉类资源生产燃料乙醇比较总结
• 甘薯转化乙醇的比例8.7∶1；木薯转化乙醇的比例 7∶ 1。 • 单位面积土地的酒精产出率以木薯最高，甘蔗次之。 在同样土地资源条件下，种植木薯可比种植玉米多产 近2倍酒精。利用木薯进行酒精生产，整株作物无废 料，利用效率很高。
• 以生产1t酒精计，需不同原料的单耗为：玉米3t；蔗 糖废糖蜜4.5t；甘蔗17t；鲜木薯7t(或木薯干片3t)。 • 在所有原料中，以木薯价格最为低廉，木薯酒精成本 比其它原料的酒精成本都低。目前，木薯酒精原料成 本为2800元/t左右，蔗糖酒精原料成本为4000元/t左 右，而玉米酒精需成本达到了4000多元/t。
• 我国木本油料植物种类丰富，可用作建立规模化原 料基地的乔灌木有近30种，其中分布集中，并能利 用荒山、沙地等宜林地进行造林，建立良种供应基 地的油料植物有10种左右。
1、麻疯树
• 又名小桐子、小油桐，绿玉树，繁殖力强，人工造林 容易，天然更新能力强，还耐火烧，可以在干旱、贫 瘠、退化的土壤上生长。
• 据估计，在不与粮争地前提下，我国有2670万公 顷耕地可用于发展能源油菜，按平均菜籽产量 1.6t/ha，含油率40%计，每年通过能源油菜种植 可为1700万t生物柴油提供原料。
油料作物的分布及种植方式
我国大豆主产区
东北春大豆区
春种秋收， 60%以上
黄淮夏大豆区
麦后豆，25%以上
南方多熟制大豆区 类型多,15%左右
甜高粱种子优势
• 耐旱。
• 耐涝：遭洪水浸泡1周，大水退后能很快恢复生长
• 耐盐碱：可忍受的盐浓度为0.5-0.9％，高于玉米(0.30.7％)、小麦(0.3-0.6％)和水稻(0.3-0.7％)等作物。
• 耐高温、耐严寒：对土壤适应力很强，pH值从5.08.5，均能很好生长。适应栽培区域广泛，10℃以上
油类能源植物 烃类能源植物
重要能源植物
富含糖类、淀粉类、纤维素类 甜菜 甘蔗 高粱 玉米 富含油脂类 向日葵 棕榈 花生 大豆 富含类似石油类（烃类） 麻疯树 油楠 油棕 绿玉树 光皮树 芒草 类
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水生藻
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• 我国人多地少，粮食安全不能放松，在我国发展 生物质产业提出“积极利用边际土地，发展非粮 资源”的原则。
• 目前，生产生物柴油的主要原料是大豆、油菜籽、蓖 麻籽。 • 欧盟以油菜为原料年产生物柴油200万吨。其中，德国 已经是世界公认的生产生物柴油的大国，其生产工艺 很成熟。美国以大豆为原料，巴西以蓖麻籽为原料， 日本以废食用油为原料。
• 目前我国，有利用潜力的草本油料植物有玉米和 棉籽。玉米籽粒产量1.39亿t，可产毛油约778万t， 若推广高油玉米，产油量更高。 • 我国长江流域和黄淮地区的冬油菜，仅利用耕地 的冬闲季节生长，不与主要粮食作物争地，是非 常具有发展潜力的作物。
• 我国种植的生物质能源植物要具备：
（1）较强抗逆性，能适应条件较差的边际性土地；
（2）较高光合效能、高生物量产出和较好的原料加 工品质； （3）较广地域适应性；
（4）较高的可获得性和可持续供应性；
（5）有经济上的可行性； （6）与传统农产品在市场供应方面有较强协 调性，不争粮、油和糖。
为此，我国生物质能源植物开发努力方向： （1）开发种植技术、初加工技术； （2）开发速生、抗逆性强的能源林木育种与栽培技术； （3）开发适用于能源农业和能源林业的生物质收集、 运输和预处理技术与设备以及农业废弃物的收集和 预处理设备。
柳枝稷ห้องสมุดไป่ตู้
芒草
巨菌草
五、油藻类植物资源
• 定义：含油率较高的微藻类植物，是一种单细胞 自养型低等植物，如丛粒藻、葡萄藻等。
• 研究人员发现，藻类是一种含油量很高的植物， 其产油量是玉米、柳枝稷等的15倍。高产油藻类 主要为：绿藻、硅藻、金藻等真核藻。
• 微藻的太阳能转化率约3.5%，比一般植物高，每公 顷年产量可达50-80t。 • 葡萄藻直接产生的碳氢化合物可达到其干重的 75%， 化学成分接近柴油。
• 1995年在洛克菲勒基金和德国政府支持下，巴西、尼 泊尔、津巴布韦开始了对麻疯树油用做燃料的开发。
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• 极具开发前景的生物柴油植物树种，其籽粒含 油率高50%～55%，其中油酸41.6%、亚油酸 33.8%、棕榈酸13.3%、硬脂酸8.8%，是制造 生物柴油的良好材料，被生物质能源研究专家 称之为“黄金树”、“柴油树”。
• 具优于抹香鲸油的多种特性，如：无鱼醒味，原油不含硬脂 酸，用于工业时几乎不用处理；油中含硫，进一步硫化时不
变黑，强硫化时仍为液态等。具有广泛的用途和开发利用价
值。它的经济价值极高，被称为“液体黄金”。
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四、纤维素类植物资源
• 草本类：除各类农副产品秸秆外，各国各地有其 优势草本能源植物如：柳枝稷、芒草、篙柳、巨 菌草等。
能源植物分类
按主要生物质的化学类别分类
能源植物
糖类能源植物 淀粉类能源植物
纤维素类等能源植物 油类能源植物 烃类能源植物
糖类能源植物 淀粉类能源植物 纤维素类 能源植物
直接发酵法 水解后发酵法
燃料乙醇 燃料乙醇
水解后发酵法
其他技术 提取油脂 提取含烃汁液
燃料乙醇
气体、液体、固体燃料 生物柴油 接近石油成分燃料
• 原料植物具有多样性和很强的地域性，不同生态 区和地域有不同优势原料植物。 • 生物质发展初期很多国家就地取材：如美国玉米 乙醇、巴西甘蔗乙醇、欧洲的油菜籽生物柴油等。
• 发展第二代主要利用非食物基纤维素类植物，如 美国柳枝稷和芒草，欧洲灌木柳，以及多年生和 多样性的草灌植被、木本油料植物等。
2、木薯
• 又名树薯，大戟科，多年生草本，干木薯中淀粉 含量为70%，含有一定量的氰苷，在酶作用下可 分解放出氢氰酸，导致中毒。是具很大发展潜力 的酒精生产原料。
• 木薯鲜薯淀粉含量约28%，改良品种可达 30% ～32%，高于甘薯。
• 中粮控股现有4家粮食乙醇企业，其中两家 主要原料为玉米，属于粮食作物；另外两 家在建的燃料乙醇厂原料为木薯、甘薯， 属于非粮食作物。
三、含油脂类植物资源
• 定义：所有含油脂的植物的统称，以榨取油脂为 主要用途的一类作物。 • 分类： （1）草本类一年生作物：油菜、大豆、花生、棉籽、 亚麻等，其中油菜在世界范围内种植最广。
（2）木本类油料作物：麻疯树、黄连12木、光皮树、 文冠果、山茶科的油茶等。
（一）草本油料作物
• 具有产量高、适宜规模化种植等优点，但往往需要较 好的耕地，选择耐旱、耐盐碱、耐瘠薄的草本油料植 物，开发荒地规模种植有前途。
达9-15吨。
甜高粱的重要经济价值
⑴生产粮食； ⑵制糖或酒精； ⑶青饲青贮饲料； ⑷秆渣造纸； ⑸颖壳提取色素； ⑹穗脱粒后编扎扫帚。
挑旗后产生酒精 （L/hm2.d）
甜高粱 生产1L乙醇的费用 单位面积产值 ( 元)
甜高粱
玉米
普通高粱
小麦 玉米的4倍
甜高粱
玉米
48
15
7.2
3
3
9
地域
分布
世界 美国、尼日利亚、印度、中国、墨西哥、苏丹和阿根廷等。 长城以北 中国 65% 黄河长江之间 29% 长江以南 6%
• 同时可以利用果实作为原料直接加工（冷榨或浸提） 制取原料油，加工成本低廉，得油率高。
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3、西蒙得木
• 是一种十分珍贵的具有巨大经济价值的特种木本油料植物， 属特种工业油料作物，其种子油的理化性质与抹香鲸油（也 是一种液态蜡）极其相似，抹香鲸资源日渐枯竭，西蒙得木 油是最为理想的代用品。
• 第三代则是微藻类低等植物。
一、糖类植物资源
• 定义：是可以直接提供单糖和双糖的原料植物，与 淀粉类多糖相比，加工过程中可省去水解的工序。 茎秆，如甘蔗、甜高粱
• 糖类储存在部位： 地下，如甜菜、菊芋
1、甘蔗
• 是制作蔗糖的原料，发酵燃料乙醇 作为能源替代品。全世界有一百多 个国家出产甘蔗，最大的甘蔗生产 国是巴西、印度和中国。
生物质能资源篇
第二章 生物质原料植物资源
能源植物 Energy Plant
• 定义：直接用于提供能源为目的的植物，指那些利用
光能效率高，具有合成较高还 通原性烃的能力，可
产生接近石油成分和可替代石油使用的产品的植物以
及富含油脂、糖类淀粉类、纤维素等的植物。 • 通常包括速生薪炭林，含糖或淀粉植物，能榨油或产 油植物，可供厌氧发酵用的藻类和其他植物。
我国油菜主产区
东北春油菜区 春种秋收， 5%以下
西北春油菜区 春种秋收，10%以上
长江流域冬油菜区 85%以上
我国花生主产区
东北春花生区
春种秋收， 6%以上
黄淮花生主产区
麦后花生，58%以上
长江流域花生区 15%左右 华南花生产区 7%
（二）木本油料作物
• 木本油料植物抗逆性强，可粗放管理，不与粮食争 地，且栽种一次，收获多年，采集时需大量劳动力， 合乎我国国情。
• 中国蔗区主要分布在广西（产量占全国60%，尤
其是广西南部已成为最大的甘蔗良种繁育基地之 一），广东、台湾、福建、四川、云南、江西、 贵州、湖南、浙江、湖北等省(自治区)。 • 中国年产5000万吨甘蔗，可生产400万吨燃料乙醇。