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我国生物质能技术产业化基础的研究

 1.2现代生物质能资源

    现在,人们逐步认识到矿物能源的不可改变重大缺陷,即资源的有限性,以及大量使用矿物能源所造成日益沉重的环境压力。在可以预见的将来,矿物能源不可避免地要退出历史舞台。人类必须寻求新的替代能源,才能维持正常的生存条件,进入更加繁荣发达未来社会。这一思潮和观念正在成为发展现代生物质能源工业的巨大推动力。所谓现代生物质能资源主要指专门为能源生产工业提供生物质原料而发展的生物质能资源,如能源植物等。事实上,基于能源植物的能源农业和能源林业等概念已经在国内外形成,并通过试验、示范逐步成熟。有些现代生物质能源工业技术已经成熟,并进人推广应用阶段,如巴西甘蔗乙醇燃料等。

 1.2.1薪炭林

    以能源为目的的植树造林在我国的发展历史已有二十几年。在70年代,农村能源的普遍短缺,除70%以上的秸秆用于烧柴外,还必须以掠夺性林木砍伐来满足农村居民的日常生活需求,严重地破坏了生态环境和林木资源。为制止农村能源短缺局面的延续,恢复和改善农村生态环境,我国政府启动了薪炭机划,开始了大规模植树造林活动。到1995年,森林覆盖率已从50年代初期的8%提高到了1995年的13.9%,其中薪炭林保有量已达到540万公顷,加上其它森林,每年可生产薪材约1亿吨标准煤。未来20年国家将再投资建设1,600万公顷薪炭林,届时每年将产生3亿余吨薪材。 事实上,能源用林和造纸用林之间实质上并无太大的差别,二者的目标都是既要产量高而又要使生长期(轮伐期)短。应当注意,燃料木材生产不必同其他木材生产分离开。从商用林中砍伐下过密的林木可以用作燃料,而建筑上用的轻质木料也可以从能源用林里获得。

1.2.2草本作物

    甜高梁作物作为一种能源作物正受到人们的极大关注。它的气候适应性强,种植方法简单,有很好的遗传可变性,而且全世界很多地方都掌握了种植甜高梁的经验。高梁的耐千旱性比玉米强,很强的土壤适应性,对营养的要求也较低。一些杂交品种的产量已达到10吨谷物/公顷,外加100吨含糖茎秆l公顷。我国自“七五”开始就开展了甜高粱作物的研究,高梁生产乙醇,淡季时再用乙醇作为制糖的原料。 木薯、甘薯和芭蕉芋作为生产乙醇的替代原料已引起世人们的注意。木薯可以在酸性和贫脊的土地里种植,而甘蔗则只能在比较适宜的环境下生长。在巴西,为了推动乙醇生产,木薯被当作甘蔗的补充代用品。1995年,我国甘薯种植面积952万公顷,年产甘薯3260万吨,集中产地在四川、山东、河南和安徽等省,主要作为粮食、饲料和酿酒业原料。四川省已计划利用甘薯生产大省的优势,实施甘薯生产燃料乙醇发展计划,现已完成可行性研究。

1.2.3植物性油料作物

    植物油本身(或与柴油混和)可作为内燃机燃料。绝大多数油料作物都有非常强的适应性和思寒性,种植技术简单,植物油贮存和使用安全。现已对40种不同的植物油在内燃机上进行了短期评价试验,它们当中包括豆油、花生油、棉籽油、葵花籽油、油菜籽油、棕桐油和蓖麻于油。世界很多地方都有种植向日葵的经验,因此许多试验计划都是利用葵花于油。 我国油料作物的种植面积为1,310万公顷,含油籽粒年产量2,250万吨,主要食用。我国科学家对一些野生油料植物进行能源利用研究,如光皮树等。 1.2.4含碳氢化合物植物 已有人提议直接利用植物生产汽油和其他碳氢化合物。例如,为了从 Euphorbia Lathyris中提取分子量非常接近石油的碳氢化合物和产生副产品——糖,已在加利福尼亚开展了对Euphorbia Lathyris的研究。在有灌溉的条件下,每公顷土地每年可以获得2吨油和5吨糖。为了评价这种方法的经济可行性,在世界其他地方至少已进行了5次尝试,但不同的研究者所获得的结果却不同。我国在“十五”期间己开展绿玉树的研究,试图培育一种能够通过光合作用直接生产液体烃类燃料的植物,目前己在“十五” 863计划中立项实施。 2、我国生物质能技术及产业化发展现状

2.1 背景

    人类正面临着巨大的能源与环境压力。当今的能源工业主要是矿物燃料工业,包括煤炭、石油和天然气。一方面,矿物能源的应用推动了社会的发展,其资源却在日益耗尽:世界石油探明储量约1,270亿吨(1991)、世界煤炭探明储量约1.4万亿吨(1986),按目前技术水平和开采量计算,石油可开采40年,煤炭可开采200年,天然气可开采60年;另一方面,矿物能源的无节制使用,引起了日益严重的环境问题,如导致全球气温变暖、损害臭氧层、破坏生态圈碳平衡、释放有害物质、引起酸雨等自然灾害。 在我国,近二十年来,随着人口和经济的持续增长,能源消费量也在不断增长。从1980年,我国一次能源消费量为6.02亿吨标准煤,其中煤炭占72.2%,石油20.7%,天然气3.1%,水电4.0%;到1999年,我国一次能源消费量达到12.2亿吨标准煤,其中煤炭占67.1%、石油 23.4%,天然气 2.8%和水电 6.7昆同时,矿物能源的消费会产生大量的污染物:CO,SO2,CO2 and NOx是大气污染的主要污染源之一。

    据估计,我国由矿物燃料消费所每年排放的地总量可达22.7亿吨,相当于6.2亿吨碳排量,是全球GHG总排量的11.8%左右。我国在新世纪将面临能源与环境问题的严峻挑战,开发和利用拥有巨大资摊障、环境友好的替代能源是事关我国国民经济可持续发展、国家安全和社会进步的重大课题。 生物质是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能,每年经光合作用产生的生物质约1700亿吨,其能量约相当于世界主要燃料消耗的10从而作为能源的利用量还不到其总量的l%。这些未加以利用的生物质,为完成自然界的碳循环,其绝大部分由自然腐解将能量和碳素释放,回到自然界中。

来源:2002年中国生物质能技术研讨会 | 作者:袁振宏  李学凤  蔺国芬