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绿色的生物质能

文章来源:广东科技报 | 发布日期:1999-01-01 | 作者:未知 | 点击次数:
    生物质是地球上最广泛存在的物质,也是迄今已知在宇宙行星表面生存的特有的一种生命现象,它包括所有的动物、植物和微生物,以及由这些有生命物质派生、排泄和代谢的许多有机质。随着科学技术的发展,人们已经知道,各种生物质都有一定的能量,所以由生物质产生的能量就叫生物质能。学术上称为"以生物质为载体的能量"。举个例说。人们肉眼看不到的微生物,其能量也很惊人,它能够引起有机质发酵,进而酿成酒,提炼出乙醇,成为可以燃烧的液体燃料,这比薪柴燃烧时发出的热能要大得多。如此看来,世界上究竟蕴藏着多少生物质能?因为它充满动态的变化,恐怕一时谁也说不清楚。当然,科学家们还是有办法的,他们从研究中发现,尽管生物质千变万化、,形态不一,然而其产生都离不开太阳的辐射能。这就找到了能源之本。据气象学家分析,进入大气层的太阳辐射能,起码有万分之二是被植物吸收进行了光合作用。我们不要小看这万分之几,其实折算起来就有400多亿千瓦的能量。另外,生物学家也有一个估算,现在地球上每年生长的植物总量约为1400亿--1800亿吨(干重),把它换算成燃料,大约相当于目前世界总能耗的10倍。然而,人类自从发明火以来,至今仍在大量消耗薪柴等生物质,特别是发    展中国家的农村,由于技术落后,生物质能的利用率极低,所以每年白白浪费了不知多少生物质,从目前世界总能耗的比重来看,生物质能按能量计算仅占15%左右。但是生物质资源巨大,技术潜力更大,这是生生不息的可再生能源,足够人类很好地开发利用。    现在已知世界上的生物多达25万多种,生物质能的种类也很繁多,目前人们可以利用的大致分为六大类:木质素,主要包括木块、木屑、树枝和根、叶等;农业废弃物,主要是秸秆、果核、玉米芯、蔗渣等;水生植物,如藻类、水葫芦等;油料作物,如棉籽、麻籽、乌柏、油桐等;加工废弃物,包括食品、屠宰、酒厂、纸厂的排泄物和垃圾等;粪便。这些东西看来都是很不起眼的,甚至是无用的废物,对环境也有污染,但从能源角度看,却能变废为宝。
生物质能的开发利用
   节约薪柴
   中国人口众多,森林面积仅有1.2万亿平方米,按森林的木材生长量3.5亿立方米计算,现在已年年超采。因为我国的木材年消耗量为3.27亿立方米,薪柴年耗1亿立方米。
   中国有句俗语叫开门七件事"柴米油盐酱醋茶",柴居首位。所以推广节柴灶是首先要进行的工作,到1995年,全国已改造炉灶回1.72亿户,新式炉灶的燃烧效率可达25%以上,比旧式炉灶效率高一倍多,大大节约了柴草,许多地方已不再乱伐树木,树根草皮得到了保护,自然环境开始好转。
   联合国粮农组织曾多次组织专家来华考察,希望在发展中国家推广中国的农村节能经验,现在我国已是联合国亚太地区农村能源工作组的牵头国家,该工作组的秘书处即设在北京。
   制成压块成型燃料
   生物质压块成型燃烧需要压制机,它是利用植物细胞中含有大量的木质素,从化学结构看,为苯丙烷型的立体结构,属一种高分子化合物,在一定的压力和温度下能够软化,可把相邻的纤维素等粘结在一起,冷却后就成块状的固体燃料。这种压块过程不需要外加热,只是利用物体本身及其受压产生的热量,当然需要开动压制机的电力。压块燃料密度大,挥发物逸出慢,燃烧时间长,氧化过程平稳,实为优质燃料。近年来,我国已开始研制生物质压块燃料,生产各种适用的压制机。
   发展沼气
   自然界发现沼气已有很久的历史,据记载,1776年意大利科学家沃尔塔发现沼泽地里腐烂的生物质发酵,从水底冒出一串串气泡,分析其成分主要为甲烷和二氧化碳等气体,因而称它为沼气。到1781年,法国科学家穆拉根据沼气产生的原理,人工制造了一个沼气发生器。这是一个密闭的闷罐,与外界空气隔绝,内装植物的茎叶和畜粪等。由于罐内微生物的作用,这些生物质就被消化了,其中有一种甲烷菌专门吸取养分后产生甲烷。另外一些菌类则分解纤维素、蛋白质、脂肪和乙酸等,它们通力合作,一步一步地把固体的生物质消化掉,制成各种酶、葡萄糖、氨基酸等,有些养分供二氧化碳菌受用,有些则供甲烷菌饱食。因为这是一种消化过程,并且是在缺氧情况下进行的,所以叫厌氧消化。
   沼气池在中国已推行了百多年了,但直到70年代才在中国农村发展起来。据农业部统计,截至1998年底,全国已有户用沼气池680多万个,实实在在地解决了部分农村的燃料和肥料问题并获得较好的环境效益,在国际上受到赞誉。
   我国农村建造的沼气池叫水压式沼气池,一般为10立方米左右,每天产沼气约1立方米,每立方米沼气的热值可高达23000千焦左右,相当于1千克原煤完全燃烧产生的热量,这对于一个4-5口之家来说,足可供每天的炊事用燃料。农村沼气池填料主要是猪粪、秸秆、污泥、水等。
   现在大型沼气技术
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