生物質(zhì)能的概念
生物質(zhì)是指通過光合作用而形成的各種有機(jī)體,包括所有的動(dòng)植物和微生物。而所謂生物質(zhì)能(biomass energy ),就是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式,即以生物質(zhì)為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用,可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料,取之不盡、用之不竭,是一種可再生能源,同時(shí)也是唯一一種可再生的碳源。生物質(zhì)能的原始能量來源于太陽(yáng),所以從廣義上講,生物質(zhì)能是太陽(yáng)能的一種表現(xiàn)形式。目前,很多國(guó)家都在積極研究和開發(fā)利用生物質(zhì)能。生物質(zhì)能蘊(yùn)藏在植物、動(dòng)物和微生物等可以生長(zhǎng)的有機(jī)物中,它是由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化而來的。
生物質(zhì)能的分類
依據(jù)來源的不同,可以將適合于能源利用的生物質(zhì)分為林業(yè)資源、農(nóng)業(yè)資源、生活污水和工業(yè)有機(jī)廢水、城市固體廢物和畜禽糞便等五大類。
林業(yè)資源:林業(yè)生物質(zhì)資源是指森林生長(zhǎng)和林業(yè)生產(chǎn)過程提供的生物質(zhì)能源,包括薪炭林、在森林撫育和間伐作業(yè)中的零散木材、殘留的樹枝、樹葉和木屑等;木材采運(yùn)和加工過程中的枝丫、鋸末、木屑、梢頭、板皮和截頭等;林業(yè)副產(chǎn)品的廢棄物,如果殼和果核等。
農(nóng)業(yè)資源:農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源是指農(nóng)業(yè)作物(包括能源作物);農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的廢棄物,如農(nóng)作物收獲時(shí)殘留在農(nóng)田內(nèi)的農(nóng)作物秸稈(玉米秸、高粱秸、麥秸、稻草、豆秸和棉稈等);農(nóng)業(yè)加工業(yè)的廢棄物,如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中剩余的稻殼等。能源植物泛指各種用以提供能源的植物,通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳?xì)浠衔镏参锖退参锏葞最悺?br style="box-sizing: border-box;"/>
生活污水和工業(yè)有機(jī)廢水:生活污水主要由城鎮(zhèn)居民生活、商業(yè)和服務(wù)業(yè)的各種排水組成,如冷卻水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、廚房排水、糞便污水等。工業(yè)有機(jī)廢水主要是酒精、釀酒、制糖、食品、制藥、造紙及屠宰等行業(yè)生產(chǎn)過程中排出的廢水等,其中都富含有機(jī)物。
城市固體廢物:城市固體廢物主要是由城鎮(zhèn)居民生活垃圾,商業(yè)、服務(wù)業(yè)垃圾和少量建筑業(yè)垃圾等固體廢物構(gòu)成。其組成成分比較復(fù)雜,受當(dāng)?shù)鼐用竦钠骄钏?、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)建設(shè)、自然條件、傳統(tǒng)習(xí)慣以及季節(jié)變化等因素影響。
畜禽糞便:畜禽糞便是畜禽排泄物的總稱,它是其他形態(tài)生物質(zhì)(主要是糧食、農(nóng)作物秸稈和牧草等)的轉(zhuǎn)化形式,包括畜禽排出的糞便、尿及其與墊草的混合物。
沼氣:沼氣就是由生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換的一種可燃?xì)怏w,通??梢怨┺r(nóng)家用來燒飯、照明。
生物質(zhì)能的特點(diǎn)
1) 可再生性
生物質(zhì)屬可再生資源,生物質(zhì)能由于通過植物的光合作用可以再生,與風(fēng)能、太陽(yáng)能等同屬可再生能源,資源豐富,可保證能源的永續(xù)利用;
2) 低污染性
生物質(zhì)的硫含量、氮含量低、燃燒過程中生成的SOX、NOX較少;生物質(zhì)作為燃料時(shí),由于它在生長(zhǎng)時(shí)需要的二氧化碳相當(dāng)于它排放的二氧化碳的量,因而對(duì)大氣的二氧化碳凈排放量近似于零,可有效地減輕溫室效應(yīng);
3) 廣泛分布性
缺乏煤炭的地域,可充分利用生物質(zhì)能;
4) 生物質(zhì)燃料總量十分豐富。
生物質(zhì)能是世界第四大能源,僅次于煤炭、石油和天然氣。根據(jù)生物學(xué)家估算,地球陸地每年生產(chǎn)1000~1250億噸生物質(zhì);海洋年生產(chǎn)500億噸生物質(zhì)。生物質(zhì)能源的年生產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過全世界總能源需求量,相當(dāng)于目前世界總能耗的10倍。我國(guó)可開發(fā)為能源的生物質(zhì)資源到2010年可達(dá)3億噸。隨著農(nóng)林業(yè)的發(fā)展,特別是炭薪林的推廣,生物質(zhì)資源還將越來越多。
應(yīng)用:沼氣、壓縮成型固體燃料、氣化生產(chǎn)燃?xì)狻饣l(fā)電、生產(chǎn)燃料酒精、熱裂解生產(chǎn)生物柴油等。
生物質(zhì)能的利用
生物質(zhì)能一直是人類賴以生存的重要能源,它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費(fèi)總量第四位的能源,在整個(gè)能源系統(tǒng)中占有重要地位。有關(guān)專家估計(jì),生物質(zhì)能極有可能成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的組成部分,到下世紀(jì)中葉,采用新技術(shù)生產(chǎn)的各種生物質(zhì)替代燃料將占全球總能耗的40%以上。
目前人類對(duì)生物質(zhì)能的利用,包括直接用作燃料的有農(nóng)作物的秸稈、薪柴等;間接作為燃料的有農(nóng)林廢棄物、動(dòng)物糞便、垃圾及藻類等,它們通過微生物作用生成沼氣,或采用熱解法制造液體和氣體燃料,也可制造生物炭。生物質(zhì)能是世界上最為廣泛的可再生能源。據(jù)估計(jì),每年地球上僅通過光合作用生成的生物質(zhì)總量就達(dá)1440~1800億噸( 干重 ),其能量約相當(dāng)于20世紀(jì)90年代初全世界總能耗的3~8倍。但是尚未被人們合理利用,多半直接當(dāng)薪柴使用,效率低,影響生態(tài)環(huán)境?,F(xiàn)代生物質(zhì)能的利用是通過生物質(zhì)的厭氧發(fā)酵制取甲烷,用熱解法生成燃料氣、生物油和生物炭 ,用生物質(zhì)制造乙醇和甲醇燃料,以及利用生物工程技術(shù)培育能源植物,發(fā)展能源農(nóng)場(chǎng)。