生物質能的開發與利用

肖 洋 劉海峰 李 娜

(武昌工學院機械工程學院，湖北 武漢 430065)

1 生物質能的特點

(1)可再生性。生物質能最大的特點就是可再生性，生物質能是通過轉化太陽能而得來的，而太陽能是取之不盡用之不竭的自然資源。因此，生物質能是和潮汐能、風能等一樣的可再生能源，可實現長久、可持續性發展。

(2)資源豐富。我國作為世界上的人口大國、農業大國，在開發生物質能源方面有著豐富的資源可利用，據相關數據統計，我國每年生物質可轉化的能量相當于5億t標準煤的能量，隨著我國的不斷發展，可轉化量還在逐年遞增。而且生物質能源來源豐富，迄今為止已有十幾種原材料可用于生物質能源的開發與利用。

(3)對環境污染小。生物質能中含硫、氮都比較少，在燃燒之后產生的有害氣體SO2、NOX等都比較少，而且生物質在利用過程中的CO2排放量很少，對緩解溫室效應有著顯著的效果。

(4)替代優勢。在現在研究的基礎上，可以將生物質能源轉化為生物質成型燃料、生物質可燃氣、生物質液體燃料等，來替代化石能源。

2 生物質能資源的分類

在生活中的生物質資源很多，依據不同的分類標準可以劃分為不同種類的生物質資源，其中根據生物質資源的來源可以將生物質資源分為四大類：森林資源、農作物秸稈、禽畜糞便、生活垃圾。

2.1 森林資源

森林資源是森林生長和林業生產過程提供的生物質能源，主要是薪材，但是也包括一些工業木材殘渣。森林資源在我國能源比重中有很大的占比，樹木通過光合作用固定太陽能，再被進一步利用。薪材的來源主要是修剪樹木生長過程中的樹杈，將這些多余的樹杈回收再利用，變成生活所需的能源。

2.2 農作物秸稈

農作物秸稈主要包括農作物的莖、葉、根。我國是農業大國，有著豐富的農業資源，但是以往對于農業秸稈的利用都是直接燃燒，這樣不僅利用效率低，還污染環境。隨著科技的發展，直接燃燒的形式逐漸被取消，取而代之的是將農作物秸稈加工后再進行利用，這樣既可以提高燃燒效率，還可以避免浪費，農作物秸稈也是生物質能源的一個重要來源。

2.3 禽畜糞便

禽糞便是畜禽排泄物的總稱，它是其他形態生物質(主要是糧食、農作物秸稈和牧草等)的轉化形式，包括畜禽排出的糞便、尿及其與墊草的混合物。以往對于禽畜糞便的利用是還田化肥和養殖魚類，這樣利用會導致資源大量流失和水污染，給環境帶來很不好的影響，采用集中科學處理，可以使禽畜糞便得到更好地利用。

2.4 生活垃圾

生活垃圾主要指城鎮居民、生活、服務等產生的廢棄物，其成分復雜，種類繁多。隨著人們生活水平的提高，生活產生的垃圾也越來越多，如果將這些垃圾集中掩埋或燃燒，會對環境有很大影響。現在將這些垃圾分類進行，加工成生物質能源再利用，既保護了環境，又解決了社會問題。

3 生物質能的轉化

生物質能的利用生物質需要經過多次轉化，其轉化方式主要包括生物質固化、生物質液化、生物質氣化3種方式。(見圖1)

圖1 生物質轉化圖

生物質固化：將生物質資源進行高溫、高壓處理，壓制成固態成型燃料。木屑、秸稈、稻殼等均可作為生物質固化成型的原料，但當木炭為最終產品時，木屑是唯一的原料。

生物質液化：通過高溫高壓將生物質轉化為高熱值的液態產物，也就是將固態大分子有機化合物轉化為小分子液態有機物的過程。

生物質氣化：用氧氣、水蒸氣或者氫氣作為氣化劑，在高溫下通過熱化學反應，將生物質中可燃部分氣化為可燃氣。氣化技術也是目前生物質能轉化利用技術的一個重要方向。

4 生物質能應用現狀

4.1 市場環境和保障機制不夠完善

我國的生物質能發展缺乏明確的戰略目標，而且沒有一套完整的市場體系，還處在“以產定銷、計劃供應”階段。

4.2 商業化利用難

資源分散，收集手段落后，產業化進程緩慢，制約著生物質能源高新技術的規模化和商業化利用。集中發電和供熱是國際上通行的高效清潔地利用生物質能源的主要技術方式。但是，這些技術需要具有一定的規模，才能產生經濟效益。

4.3 技術落后

現在我國在新能源研發工作上，尚未達到一個成熟的水平，仍然處于探索階段，相對于一個發達國家我國的生物質能源技術較為落后，這也激勵著后人不斷向著這個方向開拓創新，技術不夠成熟成為制約我國生物質能發展的主要原因。

4.4 利用制約

一些制約生物質能發電的問題逐漸顯現出來。電價補貼標準低，使生物質發電項目一旦投入運營就面臨虧損境地。《可再生能源法》明確指出，要制定激勵可再生能源發展的稅收及貸款優惠政策，然而關于生物質發電的相關退稅政策至今尚未落實。

5 結論

綜上，隨著時代的發展、科技的進步，全球的化石能源已經接近枯竭狀態，開發新能源代替化石能源已經迫在眉睫，生物質能能作為全新可再生能源登上世界舞臺，生物質能的出現不僅可以緩解能源危機，還可以促進生態文明建設。因此，加大對生物質能的研究，提升研究速度，對于我國的可持續發展計劃有著至關重要的作用。