生物质能在农村的利用现状及未来展望
生物质能在农村的利用现状及未来展望
作者：
摘要：在我国农村,农作物秸杆等副产品主要作为炊事燃料而直接烧掉。文章将秸杆等进行沼气发酵和直接燃烧的技术经济效果,从能量转移、物质循环和生态平衡三个方面进行对比分析,并指出,沼气发酵才是生物质利用最合理、最经济的途径。
关键词：沼气发酵;直接燃烧;生物质;物质压缩成型技术
Abstract: In the Chinese rural areas, the by-products such as
stalks are chiefly taken as fire materials for cooking.The
present paper compares the technological economic effects
between biogas fermenting and biological substance burning in
three aspects:energy transformation, material cycle,and
ecological balance;and points out that biogas fermenting and
the biomass compression molding technology is the most
reasonable and economical way to utilize biological materials.
Key Words: biogas fermenting;burning;biological substances;biomass
compression molding technology.
生物质能是指利用自然界的植物、粪便、以及城乡有机废物转化成的能源。生物质作为地球上最丰富的可再生能源被世界各国所重视，生物质的基本来源是绿色植物通过光合作用把水和二氧化碳转化为碳水化合物而形成。由于光合作用所利用的是自然界取之不尽的太阳能，所以生物质能作为可再生能源用于代替不可再生能源方面有较好的利用前景。
在农村可以加以利用的生物质有：农作物秸秆、农业加工业废弃物、能源植物、畜禽粪便、生活污水等。而今在农村地区对生物质能的利用大多只停留在初级阶段，比如生物质的直接燃烧技术，粪便的直接浇灌农田等。这些技术都只是停留在对生物质利用的初级阶段，所以为了更充分的对生物质进行利用，应采用较为先进有利的方法：沼气发酵工艺的应用及生物质压缩成型技术的利用等。
在农作物的生物学产量中,主产品约占1/3到1/2,而副产品占1/2至2/3。秸杆和皮,壳等是农物生物学产量中的主要副产品。全国每年大约产出4500-5000亿kg秸杆等,其中50%左右是作为炊事燃料而直接烧掉的。[1]这样的利用方式是极为初级原始的方式，它的利用效率不高，是对生物质资源的极大浪费，而且还会有许多不利的影响。现今农村地区对于绿色植物等生物质资源的利用,主要分为农业内部利用和为工业提供原料。农业内部利用,第一：是大量作为生活燃料直接燃烧掉;第二：是作为牧畜饲料的原料;第三：部分地区用作堆肥或直接还田,以作为农作物再生产的有机肥料;第四：用作修房造屋及其他生活性消耗;第五：用作沼气发酵原料,对生物质实行综合利用。支援工业建设,主要作为造纸和制作手工产品的原材料。但大约70%的资源都是经前三种方法利用掉。农村所采用的直接燃烧技术对能量利用极不充分，大部分通过热能散失，且在燃烧过程中还会因为低温等因素形成分解燃烧，产生大量浓烟，不仅浪费大量的能源，还造成环境的污染，使空气质量下降，在田间对作物秸秆进行直接燃烧，还有可能造成火灾，有安全隐患。对于秸秆用于堆肥或直接还田，因为秸秆属于有机物要经过微生物的分解作用才能从有机形成无机物，从而有利于植物的利用吸收。堆肥和直接还田由于分解时间短，所以部分秸秆还是一有机物的形式存在。
对于这些对生物质的初级利用技术相比，可以采用哪些方法来解决呢？沼气池发酵工艺的利用、生物质压缩成型技术的利用。下面将具体介绍：一、沼气是多种微生物在厌氧条件下对有机物质（如秸秆、杂草、人畜粪便、垃圾、污泥等）进行分解代谢的产物，其主要成分是甲烷和二氧化碳，还有少量硫化氢等气体。[2]沼气的利用前景：沼气池生产的沼气主要用来做生活燃料。修建一个容积为10立方米的沼气池，每天投入相当于4头猪的粪便发酵原料，它所产的沼气就能解决一家3―4口人点灯、做饭的燃料问题。沼气还可以用于农业生产中，如温室保温、烘烤农产品、储备粮食、水果保鲜等。沼气也可发电做农机动力，大中型沼气工程生产的沼气可用来发电、烧锅炉、加工食品、采暖或供给城市居民使用。[3]由此可见沼气是一种节能环保的新型能源，除此之外沼气发酵工艺的利用减少了资源的浪费；保护了环境；经过微生物分解后的沼渣的肥效强于直接还田的秸秆。除此之外沼气发酵工艺还具有以下特点：１、管理使用方便，常年不需要大出料，在发酵启动阶段需要利用沼渣沼液时，通过循环出料管，用活塞进行人工搅拌和出料。
２、产气率高。在原料充足，发酵正常的情况下，产气率比常规池提高2倍以上，冬季采用适当的保温措施可正常使用，并且产气量越高，搅拌强度越大，而且搅拌越强．产气率更高，整个系统处于良性循环。
３、由于循环出料管和下循环管组成的料液自动循环系统，可自动完成搅拌、破壳工作，避免了表面结壳和底层沉淀。
4、占地面积小，酸化池可根据地形随意布置，或采用顶返水形式，将酸化池紧靠池顶布局。
5、产酸池料温高，沼气池微生物降解秸秆和转化甲烷速度快。[4]据调其他查资料分析,沼气发酵比直接燃烧,可使生物质燃料的热利用率提高2倍。一般五口之家,经沼气发酵,一日三餐加夜间照明,只需4kg秸杆(干物质)加部分人畜粪便入池,即已足够;而在直接燃烧的情况下,普通土灶每天至少要烧10kg,省柴灶也需要7kg左右,尚不包括夜间照明,沼气发酵比直接燃烧可节约1/2到2/3的燃料。更重要的是,农村普及沼气后,可以完全不用树枝、草根、树皮等薪柴作燃料,才能真正实现“封山育林”“四旁植树”的绿色计划,也才能切实有效地提高植被覆盖率。
但是而如今我县对于沼气的开发利用只处于初步阶段，人民环保节能意识弱，专业的技术指导缺乏，就以我村为例在2004年首在农户中次建沼气池20余个，在使用初期能顺利产气并用于做饭的只有少数，并因后期的跟踪技术指导缺乏，农户对相关知识了解较少，最后沼气池利用停止。
二、生物质压缩成型技术是指农林弃物经粉碎后用机械加压的方法压缩成具有一定形状、密度较大的固体成型燃料，它的优点有：便于运输与储存，能提高燃烧效率，且使用方便、卫生，可以形成商品能源。所以它能作为一种能再生的能源来替代煤炭，可以广泛应用于农村区域采暖、热水供、蒸汽供应、大棚种植等场所，也可进一步炭化处理得到木炭和活性炭，用于冶金、化工、餐饮烧烤等燃料。[5]生物质压缩成型技术的利用不仅是对资源的成分利用，还能使之形成产业化，从而增加农民收入，利于人民生活水平的提高。生物质压缩成型的原料来源广泛，具有良好的经济效益，且其利用秸秆、稻壳等生物质纤维为原料，具有绝对的环保性。随着该技术和设备的进一步完善，保护自然生态环境意识地日益加强，生物压缩成型技术将覆盖在更广阔的空间。但现在还有很多因素制约它的全面应用。我们应该在设备实用性、原料适用性、降低消耗等多方面入手，为以后更好的利用生物能做准备。[6]
从我国目前的现状来讲，面临两大继续解决的问题：农村贫困与环境恶化，解决这一问题的其中一个有效措施就是开发与利用生物质能，努力实现农村能源需求、保护环境、促进农村发展增加农民收入。植物燃料为主的农村能源结构,严重破坏了自然生态系统的平衡,已直接影响到农业生态系统内部物质和能量的良性循环,造成了严重的后果。从生态角度看,解决农村能源问题的关键,在于经济、合理地利用好为数甚多的农作物稿杆,以促进农业生态系统内部能量转移和物质交换由恶性循环转向良性循环。实践证明,积极、稳步地发展农村沼气、生物质压缩成型技术,正是实现这一目标的良好途径。生物质能是重要的可再生资源，２１世纪，世界能源消费的４０％将来自生物质能。我国是一个传统的农业大国，拥有丰富的生物质能资源。随着经济的发展，人们生活水平的提高，环境保护意识的增强及对生态时尚－“三生态”的不断追求，化石能源逐渐枯竭，对包括生物质能在内的可再生资源的合理、高效地开发利用，必然将愈来愈受到各国政府和科学家的高度重视。因此，用可持续发展的理论为指导，科学地利用生物质能源，加强应用基础和应用技术的研究，特别是在高效直接燃烧技术和设备的开发、生物质气化和发电、生物质液化、生物质能源合成新产品新材料技术、能源植物的选育、生物质能源林栽培、经营和管理技术等几个方面的研究将是今后生物质能利用研究的重点。[7]
参考文献：
[1] 曾 晶,张卫兵.我国农村生物质能源利用研究[J].贵州大学学报(社会科学版),2008,5(26).
[2]刘厚荣.沼气发酵工艺及户用沼气技术[M].生物质能工程,2009.19-21.
[3]王永智,任晓春.沼气开发与生态环境保护[J].中国沼气,2002,20(4):46-48.
[4]王少东.实施“猪沼工程”造福一方百姓[J].中国沼气,2002,20(4).
[5]刘厚荣.沼气发酵工艺及户用沼气技术[M].生物质能工程,2009.244-246. [6] 李美华，俞国胜. 生物质燃料成型技术研究现状. 木材加工机械，2005,2.
[7] 刘爱兵，刘星剑.生物质能的利用现状及展望[J].江西林业科技,2006,4.
生物质能的利用现状及展望
1 生物质能的利用现状及展望
摘要: 在概述生物质能概念、特性及开发利用生物质能意义的基础上，重点从生物质能的直接燃烧、物化转化、生化转化、植物油技术和利用生物质合成新产品等几方面来介绍国内外生物质能利用的现状，最后展望生物质能研究的主要方向。
关键词：生物质能 化石能源 可持续发展 展望
现今世界，石油价格居高不下，能源、电力供应趋紧，而化石能源和核能贮量有限且会对环境造成严重的后果，因此，各国政府和科学家对资源丰富、可再生性强、有利于改善环境和可持续发展的生物资源的开发利用给予了极大的关注。有许多国家都制定了相应的开发研究计划，例如，日本的新阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等。一个新兴的生物质产业正在全球范围蓬勃兴起。据专家估计，生物质能源将成为未来能源的重要组成部分，到2015年9全球总耗能将有40%来自生物质能源，主要通过生物质能发电和生物质液体燃料的产业化实现。在2004 年制定的国家中长期科技发展规划（2005-2020）中，“农林生物质工程”被列为重大专项之列，并作为国家能源战略的重要组成部分。
随着我国经济的快速发展，我国的能源消耗与日激增。现在，我国能源年消耗量占世界能总消耗量的20%以上，而且呈现上升的态势，我国2004 年进口石油1.2 亿吨。我国生物多样性丰富，据调查，我国有油料植物为151科697 属1554 种，其中种子含油量大于40%的植物有154 种。且我国的可开发生物质资源总量为7t左右标准煤，其中农作物秸秆约3.5 亿t，占50%以上。因此，加大生物质能源的开发利用，进行农业生物质能源发掘利用，不仅可解决农民的增收和“三农”问题，还可解决21 世纪中国面临的能源短缺、环境污染、食品安全等重大社会经济问题，乃至为全面建设“小康”社会目标的实现做出重大贡献，即生物质能源的开发利用直接关系到我国的可持续发展。
1 生物质能的概念及特性
生物质能的利用现状及展望 2
江西林业科技
生物质能的利用现状及展望
刘爱兵．刘星剑
（江西省林业调查规划研究院，江西南昌３３００４６） ２００６年第４期
摘要：在概述生物质能概念、特性及开发利用生物质能意义的基础上，重点从生物质能的直接燃烧、物化转化、 生化转化、植物油技术和利用生物质合成新产品等几方面来介绍国内外生物质能利用的现状，最后展望生物质能研究
的主要方向。
关键词：生物质能：化石能源；可持续发展；展望
分类号：ＴＫ６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－－２５０５（２００６）０４－００３７－０４
现今世界。石油价格居高不下，能源、电力供应趋紧，
而化石能源和核能贮量有限且会对环境造成严重的后果，
因此．各国政府和科学家对资源丰富、可再生性强、有利于
改善环境和可持续发展的生物资源的开发利用给予了极
大的关注ｉｔ－４１。有许多国家都制定了相应的开发研究计划，
例如。日本的新阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能
源农场和巴西的酒精能源计划等四。一个新兴的生物质产
业正在全球范围蓬勃兴起。据专家估计，生物质能源将成
为未来能源的重要组成部分，到２０１５年，全球总耗能将有
４０％来自生物质能源。主要通过生物质能发电和生物质液
体燃料的产业化实现旧。在２００４年制定的国家中长期科技
发展规划（２００５—２０２０）￣￣。“农林生物质工程”被列为重大专
项之列。并作为国家能源战略的重要组成部分ｍ。
随着我国经济的快速发展。我国的能源消耗与日激
增。现在。我国能源年消耗量占世界能总消耗量的２０％以
上，而且呈现上升的态势，我国２００４年进口石油１．２亿
吨。我国生物多样性丰富。据调查。我国有油料植物为１５１
科６９７属１５５４种，其中种子含油量大于４０％的植物有
１５４种旧。且我国的可开发生物质资源总量为７ｔ左右标准
煤，其中农作物秸秆约３．５亿ｔ，占５０％以上。因此，加大生
物质能源的开发利用，进行农业生物质能源发掘利用，不
生物质能利用技术发展前景分析
生物质能利用技术发展前景分析
随着环境保护意识的增强和非可再生资源的储量逐渐减少，生物质能作为可再生资源，越来越受到人们的关注和重视。生物质能是指来源于动植物、农业、城市和工业废弃物等生物质材料以及食物和畜禽粪便等生物有机物质，通过物理、化学、生物和热力学方法进行能量转换和利用的能源形式。生物质能利用技术作为一种清洁、可再生的能源形式，已成为全球能源领域的热门发展方向之一，未来的发展前景广阔。
一、生物质能利用技术的种类
生物质能利用技术主要包括燃烧、气化、液化、生物化学转化和微生物处理等。其中，燃烧是最基本、最简单的生物质能利用技术，常用于生物质的直接能源利用，如热能和电能的生产。气化是指将生物质固体转化为气体，如将木材等生物质材料制成炭燃料，再用其加热生产气体，用于发电、供热等。液化则是将生物质转化为液态燃料，如生物柴油、生物煤油等。生物化学转化主要是指利用微生物对生物质进行分解、转化或合成，包括发酵、厌氧消化等。微生物处理则是指利用微生物对生物废弃物等进行处理，如污水处理、厨余垃圾处理等。
二、生物质能利用技术的发展历程 生物质能利用技术的历史可以追溯到古代，如我国的炭化、制糖等技术。但是，随着工业革命的到来，化石能源的广泛应用，使得生物质能利用技术逐渐被忽视。直到20世纪70年代，随着环境问题的突出，生物质能利用技术再次引起了人们的关注。从80年代开始，欧美日等发达国家开始大力发展生物质能利用技术，并取得了显著的成果。而近年来，中国也开始加强生物质能利用技术的研究和开发，并逐步形成了包括生物质发电、生物质热能利用、生物质生产生物燃料等在内的完整产业链，为生物质能利用技术的快速发展提供了有力保障。
三、生物质能利用技术的优势
生物质能利用技术相较于化石能源具有以下显著优势：
1. 可再生性：生物质能作为可再生资源，得到的能源不会受限于储量和地域等因素。
2. 环保性：生物质能的燃烧和微生物处理等均能减少温室气体排放和污染物质的释放，减少对环境的负面影响。
生物质能开发利用的概况及展望
２０１ ３年３月 农机化研究 第３期
生物质能开发利用的概况及展望 魏伟，张绪坤，祝树森，马怡光 （南昌航空大学机电设备研究所，南昌３３００６３） 摘要：生物质能是可再生能源的重要组成部分，具有可再生、低污染、分布广泛等特点。目前，为了应对能源短 缺、环境污染等问题，各国都在大力开发利用生物质能，这必将使得生物质能在今后能源替代方面起到越来越大 的作用。为此，介绍了我国开发利用生物质能的战略意义；同时，对国内外开发利用生物质能的现状进行了概 述，并展望了我国开发利用生物质能的前景。 关键词：生物质能；战略意义；开发利用；前景 中图分类号：ＴＫ６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３－１８８Ｘ（２０１３）０３—０００７—０５ Ｏ 引言 １ 开发利用生物质能的战略意义 生物质是指把光能以化学能的形式储存起来的有 机物质。所有的生物质都是由绿色植物通过光合作 用将光能转化为植物物质而产生的。生物质是一种 可再生、可持续发展和对环境相对友好的能源 Ｊ，这 种能源可以明显地改善我们的环境、经济及能源安 全。目前，我国对生物质能的发展主要集中在发电、 生物气体、生物质成型燃料、生物液体几个方面 Ｊ。 近年来，世界经济发展加快，全球能源需求迅速 增长，能源、环境和气候变化问题日益突出。大力开 发利用生物质能源资源，减少化石能源消耗，保护生 态环境，减缓全球气候变暖，共同推进人类社会可持 续发展，已逐渐被世人认可 。 我国生物质能资源相当丰富，理论生物质能资源 大约有５０亿ｔ标准煤，达到了我国目前总能耗的４倍 左右 一 。 由于我国能源依然面临着总量不足、石油紧缺、 环境污染严重、人均占有量少和能效低等诸多问题， 这些问题将长期制约我国经济的发展和社会进步。 因此，大力开发利用生物质能源已成为我国发展可再 生能源的首要问题。同时，开发利用生物质能源既是 实行能源战略多元化，解决我国能源短缺问题的有效 途径，又是拓展农民就业领域，促进农民增收的重要 渠道（６－ｔｏ］。 收稿日期：２０１２—０３—２８ 基金项目：江西省重大科技专项（ＣＢ２０１ １０２００９） 作者简介：魏伟（１９８７一），男，南昌人，硕士研究生，（Ｅ－ｍａｉｌ）ｗｅｉ— ｗｅｉ２８１８９６３１８＠１６３．ｃｏ／／］。 通讯作者：张绪坤（１９６３一），男，江西武宁人，教授，博士，（Ｅ－ｍａｉｌ）ｚｘｋｂｊ ＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ ２ｌ世纪，随着人类社会经济的快速发展，石油、天 然气等矿物能源的消耗正在以比它们自然形成的速 度快大约１００万倍的速度增长，人类也因此面临着油 价攀升、能源安全、气候不稳定等一系列重大问题。 目前，能源问题已从一个纯粹的经济和生产问题演变 成了一个涉及国际安全、政治、外交甚至军事的广义 问题 。生物质能目前占世界最终能量消耗大约 １４％，比煤能（１２％）所占的份额稍高些，也可与气能 （１５％）和电能（１４％）相媲美 引。而开发利用生物质 能的战略意义在于确保我国能源安全、维持国民经济 增长，以及在军事、外交等方面所起的重要作用。 １）有利于解决“三农”问题。“三农”问题是我国 社会经济生活中急需解决的一大问题，也是我国能否 实现经济发展和全面建设小康社会的关键性问题。 同时，也关乎着我国８亿农村居民和１亿农民工的发 展需要和切身利益 。促进生物质能的开发利用不 但有利于加快新农村特别是贫困地区和少数民族地 区的发展，而且有利于发展循环经济，实现经济、社会 和环境保护的可持续发展。由于我国农村人口众多， 生物质资源不集中且资源浪费严重，因此大力发展沼 气池、生物质成型燃料、生物液体燃料以及生物质发 电等生物质能技术，不但能解决农村资源的浪费以及 资源利用效率低等问题，而且有利于改善农村环境卫 生和居住区生活条件。未来能源林业和能源农业的 大规模发展，还将增加农村就业机会，提高农民收入， 推动农村城镇化建设，振兴农村经济¨ 。 ２）有利于减少环境污染，保护生态环境，实现能 源的可持续发展。在我国各种主要的能源当中，
可再生能源技术发展现状及未来前景
可再生能源技术发展现状及未来前景
随着世界能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，可再生能源技术的发展备受关注。本文将介绍当前可再生能源技术的发展现状，并对未来的前景进行展望。
可再生能源指的是在使用过程中不消耗或只消耗少量自然资源的能源，主要包括太阳能、风能、水能、地热能和生物质能等。在过去几十年中，可再生能源技术取得了长足的发展。特别是太阳能和风能技术的突破，使得可再生能源成为了全球能源转型的重要方向。
太阳能技术是当前最为成熟和广泛应用的可再生能源技术之一。随着太阳能电池板的成本不断下降和效率的提高，太阳能发电系统在许多地区得到了广泛的应用。例如，太阳能光伏发电已经成为许多国家的主要电力供应方式。此外，随着太阳能热利用技术的不断创新，太阳能热水器和太阳能空调等产品也在全球范围内得到了推广。
与太阳能技术类似，风能技术也取得了显著进展。风力发电是最早实现商业化的可再生能源技术之一。在全球范围内，风力发电装机容量不断增加，成为许多国家的重要能源来源之一。特别是在海上风电的发展方面，欧洲国家已经取得了显著的成果，为其他地区提供了成功经验。
水能技术作为传统的可再生能源技术，也在不断创新和发展。通过建设水电站，可以实现大规模的水能利用。在全球范围内，尤其是中国、巴西和美国等国家，水电已经成为主要的能源供应方式之一。此外，水能技术的创新也包括潮汐能和海洋能等新兴领域的开发，为未来水能利用提供了更多选择。
地热能技术是利用地下热源进行热电转换的一种可再生能源技术。尽管地热能技术的应用范围相对较窄，但其在某些地区具有很大的潜力。例如，冰岛的地热能利用率非常高，几乎所有的能源供应都以地热能为基础。随着对地热能技术的进一步研究和开发，相信这一领域的潜力会逐渐得到挖掘。
生物质能技术是利用植物、动物等有机物质进行能源转换的可再生能源技术。生物质能技术具有很大的潜力，尤其在农村地区能够发挥重要作用。例如，生物质能发电可以将农作物秸秆和农畜禽废弃物转化为电能，解决废弃物处理问题的同时，提供清洁能源。
生物质资源转化与利用
生物质资源转化与利用
随着环保和可持续发展意识的日益增强，生物质资源利用成为全球范围内的普遍趋势。生物质资源是指植物、动物以及微生物等生物体中所含的有机物质，如木材、农作物秸秆、林业剩余物、动物瘤、废弃物和生活垃圾等。生物质能够通过不同的技术手段转化为生物质能、液态生物能、气态生物质能以及化学原料，具有广泛的应用前景和环保效益。
一、生物质资源的转化方式
生物质资源的转化方式主要包括直接燃烧、焚烧发电、生物质能源的液化、气化和催化转化等技术。
1. 直接燃烧
直接燃烧是指将生物质资源作为燃料进行燃烧，将释放的热能转化为电能或其他形式的能量。直接燃烧因技术简单、易于掌握，能够有效减少温室气体排放等优点而在某种程度上得到了广泛应用。但同时，直接燃烧所需配套设施较为复杂，环境污染问题也比较严重。
2. 焚烧发电
焚烧发电是将生物质废弃物进行热解、氧化，将其转化为热能再转化为电能，同时能够将排放物中释放的氮、硫、氯等物质减少到最小限度，具有较好的环保效益。但在技术上较为复杂，同时焚烧发电过程中的能源损耗较大，效率也相应较低。
3. 生物质能源的液化
生物质能源的液化是指利用生物质燃料制备生物质柴油等液态生物能源的过程。生物质能够化学转化为生物质燃料，从而替代传统的石油、天然气等化石能源，同时也能够减少对环境的影响。
4. 生物质能源的气化
生物质能源的气化是指将生物质原料分解、氧化、还原，产生含有CO、H2、CH4、CO2等气体的燃料气体的过程。该技术具有高效节能、减少环境污染等优点，但气化过程所需能源较大。
5. 催化转化
催化转化是指在特定条件下，通过添加催化剂将生物质转化为液体或气体的过程。催化转化技术与传统炼油工艺类似，能够实现生物质原料的高效利用与能源化，同时也能够减少对环境的影响。
二、生物质资源利用的现状与展望
目前，全球生物质资源利用技术正在快速发展，生物质能所占比例也在逐年增长。欧盟、美国、日本等发达国家的生物质资源利用率已经达到30%以上，而中国的生物质资源利用率仍处于较低水平。未来，随着技术的不断革新与研发，生物质能将发挥更为重要的作用，成为重要的替代化石能源的选择之一，同时也将促进全球能源发展的可持续性。
生物质能的可持续利用
生物质能的可持续利用
生物质能是一种可再生的能源，包括木材、植物、动物秸秆等生物质物质，通过燃烧或化学转换，转化为能够供人类使用的电力、热能、燃料等。生物质能的可持续利用是当今能源转型中必不可少的一个方向。在生物质能的利用过程中，需要考虑资源保护、节能减排和生态环保等问题，实现可持续利用。
一、生物质能概述
生物质能是指利用植物、动物和微生物等生物体所固定的太阳能转化而成的能量。它包括植物、动物的有机物，如木材、麦秸、棉秆、花生壳等生物质物质。根据来源不同，生物质能可分为天然生物质能和人工生物质能。天然生物质能是指自然界中形成的生物质能，如森林、草原等；人工生物质能是指人类在生物质能利用中所创造的生物质能源，如生物柴油。
二、生物质能的利用
生物质能的利用方式多种多样，主要包括燃烧、发酵和化学转化等方式。
1、燃烧
生物质能燃烧是最为直接、简单和成本最低的生物质能利用方式。常见的燃烧设施包括生物质燃烧炉、生物质锅炉、生物质气化炉等。生物质燃烧不仅能够产生热能，也可以直接制造电力，实现生物质能的可持续利用。
2、发酵
生物质能通过发酵、生物降解、沼气等方式转化为生物质发电、生物质乙醇、酸类、生物质甲醇、生物质乙烷、生物柴油等。例如，玉米等谷物可以通过生物质发电转化为电能；禽畜粪便可以通过沼气发电产生电能；生物质能还可以通过微生物发酵过程转化为乙醇等燃料。
3、化学转化
生物质能可以通过化学转化方式转化为燃料，如生物柴油生产。生物柴油是利用生物质能经过多种化学反应合成的燃料，它与传统石油燃料相比，有更低的灰分、硫分、氮分和硫氧化物排放量。生物质能通过化学转化方式生产生物柴油，不仅实现生物质能的可持续利用，同时也减少了对环境的污染。
三、生物质能的可持续利用
生物质能作为一种可再生资源，其利用不仅能够满足能源需求，还可以带来诸多环保和经济收益。然而，生物质能的利用过程中也存在一些挑战，例如资源保护、节能减排、生态环保等问题。
生物质能的利用现况及展望
Ｉｎｖｉｔｅｄ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｐａｐｅｒ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｔｕｒｅ Ｖｏ１．３２ Ｎｏ．４
生物质能的利用现况及展望
林宗虎
中国工程院院士，西安交通大学多相流国家重点实验室，西安７１００４９
关键词 生物质能 生物质能利用
生物质能是一种储存于生物质内的能源，是一种清洁、可持续发展、且资源丰富的可再生能源。生物质能在使用
过程中产生的ＣＯｚ量与植物生长过程中吸收的ＣＯ２量相近，同时植物自身还起到保护和改善生态环境的重要作用。
因而在能源紧迫和力求减少温室气体的今天，其开发利用备受全球各国重视，发展前景宽广。本文着重介绍其利用
技术、现况和前景。
１生物质能源的类别及储量
１．１何谓生物质能
如所周知，生物质是植物赖以生长的主要物质，是
由植物的叶绿体利用太阳光进行光合作用后形成的有
机物质，植物吸收ＣＯ２和水分后与太阳光发生的光合作
用过程可用下式表示：
６ＣＯ２＋１７Ｈ２Ｏ ｃ㈣Ｈ ０６＋６Ｈ２Ｏ＋６０２
由上式见，植物光合作用后形成的生物质中含碳， 是一种来源于太阳能的能源，称之谓生物质能。同时在
生物质形成过程中能释放０２，可改善大气环境。因而，
地球上的生物，包括植物和由其养活的动物都具有生物 质能。
１．２生物质能的类别
生物质能按生物质资源可分为如下６个类别：
（１）木材及林业废弃物（如白杨、桉树等速生林种及
其他林种、苜蓿、芦苇等草木类、木材废料、树皮、锯
木等）。
（２）农作物及其废弃物（如可产生淀粉或糖类的玉
米、薯类、甘蔗、甜菜等以及秸秆、谷壳等）。
（３）水生藻类（如马尾藻、海带等海藻和浮萍等淡水藻）。
（４）油料植物（如黄豆、向日葵和油菜等）。
（５）城市及工业有机废弃物（如城市垃圾、造纸工业 的黑液、食品工业废弃物等）。
（６）动物粪便。
・ １９６・ １．３生物质能储量及特点
经光合作用生成的生物质中含固定碳，全球植物因
光合作用可固定的太阳能每年可达９５０亿吨碳，相当于
生物质能研究现状及未来发展策略
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生物质能研究现状及未来发展策略
摘要：迫于能源短缺与环境恶化的双重压力，世界各国争相发展安全、环保、可再生的生物质能源。大规模开发利用生物质能源，对推动我国生态文明建设、能源革命和低碳经济发展，保障美丽乡村建设、应对全球气候变化等国家重大战略实施具有重要意义。文章在分析国内外生物质能发展现状和趋势的基础上，系统分析了我国发展生物质能面临的挑战，并探讨了未来发展生物质能应采取的策略及重点技术方向，研究结果可为我国生物质能源技术的快速发展提供理论支撑。
生物质能是一种重要的可再生能源，直接或间接来自植物的光合作用，一般取材于农林废弃物、生活垃圾及畜禽粪便等，可通过物理转换（固体成型燃料）、化学转换（直接燃烧、气化、液化）、生物转换（如发酵转换成甲烷）等形式转化为固态、液态和气态燃料[1]。由于生物质能具有环境友好、成本低廉和碳中性等特点，迫于能源短缺与环境恶化的双重压力，各国政府高度重视生物质资源的开发和利用。近年来，全球生物质能的开发利用技术取得了飞速发展，应用成本快速下降，以生物质产业为支撑的“生物质经济”被国际学界认为是正在到来的“接棒”石化基“烃经济”的下一个经济形态。因此，系统梳理生物质能技术的发展现状及趋势，明确我国发展生物质能面临的挑战并制定未来策略，对推动我国生态文明建设、能源革命和低碳经济发展，保障美丽乡村建设、应对全球气候变化2
等国家重大战略实施具有重要意义。
1生物质能发展现状
随着国际社会对保障能源安全、保护生态环境、应对气候变化等问题日益重视，加快开发利用生物质能等可再生能源已成为世界各国的普遍共识和一致行动，也是全球能源转型及实现应对气候变化目标的重大战略举措。生物基材料、生物质燃料、生物基化学品是涉及民生质量和国家能源与粮食安全的重大战略产品。2017年，全球生物基材料与生物质能源产业规模超过1万亿美元，美国达到4000亿美元。美国规划2020年生物基材料取代石化基材料的25%；全球经济合作与发展组织（OECD）发布的“面向2030生物经济施政纲领”战略报告预计，2030年全球将有大约35%的化学品和其他工业产品来自生物制造；生物质能源已成为位居全球第一的可再生能源，美国规划到2030年生物质能源占运输燃料的30%，瑞典、芬兰等国规划到2040年前后生物质燃料完全替代石油基车用燃料[2]。
生物质能源的利用方法及发展趋势
生物质能源的利用方法及发展趋势
2013级博士研究生 王波
指导老师；陈新德
生物质能源是蕴藏在生物质中的能量,是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。生物质能源具有燃烧容易、污染少、灰分较低等优点,是可再生的清洁能源。目前所使用的化石能源导致环境污染日益严重,是造成臭氧层破坏、全球气候变暖、酸雨等灾难性后果的直接因素,而且地球上现存的化石燃料按消费量推算,在今后50～80年将最终消耗殆尽。根据生物学家估算,地球上每年生长的生物能总量约1400～1800 亿吨(干重),相当于目前世界总能耗的10倍。我国的生物质能源也极为丰富,现在每年农村中的秸秆量约6.5亿吨,到2010年将达7.26亿吨,相当于5亿吨标准煤。因此,利用生物质能源取代化石能源是解决能源问题的良好途径,发展林业生物质能源,凸显国家战略,是我国生物质能源发展的战略重点和优势。 生物质能源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注。有许多国家都制定了相应的开发研究计划,包括日本的阳光计划、巴西的酒精能源计划、印度的绿色能源工程、美国的生物质产业发展路线图等发展计划。生物质能源可以通过热化学转换技术、物理化学转换技术和生物转换技术制取沼气、燃料乙醇、生物柴油、发电等。我国政府高度重视生物质能源的开发与利用。早在1992年国务院批准的《中国环境发展十大对策》中就明确提出,要“因地制宜地开发利用和推广太阳能、风能、地热能、生物质能等新能源”。
目前有的生物质能源产业化技术主要包括以下几个方面。
一、沼气利用技术、沼气利用技术指将畜禽粪便、高浓度有机废水、生活垃圾等通过厌氧发酵生成以甲烷为主的沼气的技术，同时生成沼液、沼渣可作为有机肥施用于农田。沼气是热值较高的洁净可燃气，可用作生活和工业燃料或发电，是很好的无公害能源，沼气工程建设可带来环境效益。目前沼气技术在利用中存在有异味、二次污染等难题，另外，我国多数对沼液、沼渣工业化生产有机肥的研究停留在田间施用方法、施用效果上，缺少工程处理及转化为附加值更高的有机肥的方法；在温度较低的北方地区，沼气系统陷入启动难、维护难、微生物选育难的境地，所以该技术虽然已是产业化技术，但在使用率和技术推广工作上仍存在一定的障碍。