從高中生角度探究科技創新與生物能源的發展

許凌杰

摘 要：隨著科學技術的進步，目前不少國家大力研發生物能源，以促進國家健康長遠發展。文章首先分析了我國能源利用現狀和存在的問題，其次指出了生物能源的研究發展方向，最后闡述了幾點發展意見，以供參考。

關鍵詞：科技創新;生物能源;研發平臺

一、我國能源利用的現狀和問題

1.化石能源人均消耗量低

據統計，在我國能源總消耗中，煤炭消耗量占比約為70%，天然氣和石油占比約為23.8%，水電、核電占比約為6.2%。從數值上看，雖然煤炭、原油的總產量位居世界前列，但人均消耗量遠低于發達國家;石油、天然氣的儲備量較少，尤其是石油的進口依賴性高。

2.單位能耗較高

我國能源單位消耗量一直較高，近年來國家提出節能降耗的發展路線，雖然單位能耗有所降低，但依然高于世界平均水平。

3.破壞生態環境

環境監測數據顯示，大量煤炭在燃燒的同時，其一增加了二氧化碳排放量，繼而引起暖冬效應，全球平均氣溫升高;其二增加了二氧化硫排放量，二氧化硫是形成酸雨的主要原因，每年因酸雨帶來的經濟損失在GDP中占比1%～2%。

二、生物能源的研究發展方向

1.生物沼氣

生物沼氣的獲得，依賴于甲烷發酵技術，使用原料是生活垃圾、禽畜糞便等，將這些有機物置于厭氧條件下，經微生物分解、沼氣菌發酵，最終得到主要成分為甲烷的沼氣。在發酵過程中，有機物轉化為甲烷和二氧化碳，轉化效率能達到90%以上。作為一種潔凈的可燃氣體，沼氣可以用來發電，也可以當作工業燃料或生活燃料使用，具有良好的環境效益。在未來，生物沼氣的研發方向包括三點：一是擴大系統規模;二是厭氧菌的培養和篩選;三是優化厭氧發酵反應器。

2.生物制氫

生物制氫操作簡單，只需在常溫、常壓下作業即可。從制備工藝來看，主要分為以下三種：一是生物質氣化制氫法，以生物質為原料，采用熱化學工藝將其轉化為合成氣;二是生物制氫法，利用微生物進行酶催化反應，直接制取氫氣;三是光合生物法，以藻類和細菌為原料，經陽光照射產生氫氣。

3.生物柴油

生物柴油是利用植物油、地溝油、動物油等各種油脂，經加工處理生成液體燃料，可以替代柴油、汽油使用。目前國內制備生物柴油主要采用化學法，即在動植物油脂加入酸性、堿性催化劑，然后在生物酶的催化作用下，動植物油脂和低碳醇發生交換反應，從而生成脂肪酸甲酯、乙酯，也就是生物柴油。

三、推進科技創新與生物能源發展的相關意見

1.建設研發平臺

第一，應該將研究重點放在生物質熱利用、液體能源開發、能源作物基因改造等方面，針對原材料的單位能源含量進行基礎研究。第二，加大酶工程投入力度，研發出高效生物酶和催化酶，前者用于分解纖維素、木質素，后者用于交換生物柴油脂。第三，在生物能源企業中，應該從熱利用、生物液體燃料、生物制氫、生物質發電等方面入手，構建完善的研究平臺。

2.突破瓶頸技術

第一，規模化熱利用技術，以生物質固化成型燃料為核心，盡快完善產業鏈。第二，沼氣—發電—肥料熱電聯產技術以農作物秸稈為原料，要優化秸稈在運輸、儲存等環節的加工技術。第三，生物質資源規劃和評價，以荒漠、海洋為戰場，開展生物質資源研究。

3.創新管理體制

目前生物能源研發工作應該創新管理體制，一方面科學設置管理機構，明確管理部門和人員的責權利，實現管理的全面性和動態化。另一方面將產學研結合在一起，加強高校、企業、社會之間的溝通交流，提高科技成果的轉化效率。

總之，我國應建設研發平臺，突破瓶頸技術，加強人才培養，創新管理體制，以推動生物能源快速發展。

參考文獻：

[1]王嵐，趙啟紅，陳洪章.生物能源固態發酵應用的研究進展[J].生物產業技術，2018（3）.

[2]李伯興.生物能源產業發展的路徑分析[J].企業科技與發展，2014（8）.