生(shēng)物(wù)質能的概念
生(shēng)物(wù)質是指通過光合作用而形成的各種有機體(tǐ),包括所有的動植物(wù)和微生(shēng)物(wù)。而所謂生(shēng)物(wù)質能(biomass energy ),就是太陽能以化學能形式貯存在生(shēng)物(wù)質中(zhōng)的能量形式,即以生(shēng)物(wù)質爲載體(tǐ)的能量。它直接或間接地來源于綠色植物(wù)的光合作用,可轉化爲常規的固态、液态和氣态燃料,取之不盡、用之不竭,是一(yī)種可再生(shēng)能源,同時也是唯一(yī)一(yī)種可再生(shēng)的碳源。生(shēng)物(wù)質能的原始能量來源于太陽,所以從廣義上講,生(shēng)物(wù)質能是太陽能的一(yī)種表現形式。目前,很多國家都在積極研究和開(kāi)發利用生(shēng)物(wù)質能。生(shēng)物(wù)質能蘊藏在植物(wù)、動物(wù)和微生(shēng)物(wù)等可以生(shēng)長的有機物(wù)中(zhōng),它是由太陽能轉化而來的。
生(shēng)物(wù)質能的分(fēn)類
依據來源的不同,可以将适合于能源利用的生(shēng)物(wù)質分(fēn)爲林業資(zī)源、農業資(zī)源、生(shēng)活污水和工(gōng)業有機廢水、城市固體(tǐ)廢物(wù)和畜禽糞便等五大(dà)類。
林業資(zī)源:林業生(shēng)物(wù)質資(zī)源是指森(sēn)林生(shēng)長和林業生(shēng)産過程提供的生(shēng)物(wù)質能源,包括薪炭林、在森(sēn)林撫育和間伐作業中(zhōng)的零散木材、殘留的樹(shù)枝、樹(shù)葉和木屑等;木材采運和加工(gōng)過程中(zhōng)的枝丫、鋸末、木屑、梢頭、闆皮和截頭等;林業副産品的廢棄物(wù),如果殼和果核等。
農業資(zī)源:農業生(shēng)物(wù)質能資(zī)源是指農業作物(wù)(包括能源作物(wù));農業生(shēng)産過程中(zhōng)的廢棄物(wù),如農作物(wù)收獲時殘留在農田内的農作物(wù)稭稈(玉米稭、高粱稭、麥稭、稻草、豆稭和棉稈等);農業加工(gōng)業的廢棄物(wù),如農業生(shēng)産過程中(zhōng)剩餘的稻殼等。能源植物(wù)泛指各種用以提供能源的植物(wù),通常包括草本能源作物(wù)、油料作物(wù)、制取碳氫化合物(wù)植物(wù)和水生(shēng)植物(wù)等幾類。
生(shēng)活污水和工(gōng)業有機廢水:生(shēng)活污水主要由城鎮居民生(shēng)活、商(shāng)業和服務業的各種排水組成,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(gōng)業有機廢水主要是酒精、釀酒、制糖、食品、制藥、造紙(zhǐ)及屠宰等行業生(shēng)産過程中(zhōng)排出的廢水等,其中(zhōng)都富含有機物(wù)。
城市固體(tǐ)廢物(wù):城市固體(tǐ)廢物(wù)主要是由城鎮居民生(shēng)活垃圾,商(shāng)業、服務業垃圾和少量建築業垃圾等固體(tǐ)廢物(wù)構成。其組成成分(fēn)比較複雜(zá),受當地居民的平均生(shēng)活水平、能源消費(fèi)結構、城鎮建設、自然條件、傳統習慣以及季節變化等因素影響。
畜禽糞便:畜禽糞便是畜禽排洩物(wù)的總稱,它是其他形态生(shēng)物(wù)質(主要是糧食、農作物(wù)稭稈和牧草等)的轉化形式,包括畜禽排出的糞便、尿及其與墊草的混合物(wù)。
沼氣:沼氣就是由生(shēng)物(wù)質能轉換的一(yī)種可燃氣體(tǐ),通常可以供農家用來燒飯、照明。
生(shēng)物(wù)質能的特點
1) 可再生(shēng)性
生(shēng)物(wù)質屬可再生(shēng)資(zī)源,生(shēng)物(wù)質能由于通過植物(wù)的光合作用可以再生(shēng),與風能、太陽能等同屬可再生(shēng)能源,資(zī)源豐富,可保證能源的永續利用;
2) 低污染性
生(shēng)物(wù)質的硫含量、氮含量低、燃燒過程中(zhōng)生(shēng)成的SOX、NOX較少;生(shēng)物(wù)質作爲燃料時,由于它在生(shēng)長時需要的二氧化碳相當于它排放(fàng)的二氧化碳的量,因而對大(dà)氣的二氧化碳淨排放(fàng)量近似于零,可有效地減輕溫室效應;
3) 廣泛分(fēn)布性
缺乏煤炭的地域,可充分(fēn)利用生(shēng)物(wù)質能;
4) 生(shēng)物(wù)質燃料總量十分(fēn)豐富。
生(shēng)物(wù)質能是世界第四大(dà)能源,僅次于煤炭、石油和天然氣。根據生(shēng)物(wù)學家估算,地球陸地每年生(shēng)産1000~1250億噸生(shēng)物(wù)質;海洋年生(shēng)産500億噸生(shēng)物(wù)質。生(shēng)物(wù)質能源的年生(shēng)産量遠遠超過全世界總能源需求量,相當于目前世界總能耗的10倍。我(wǒ)國可開(kāi)發爲能源的生(shēng)物(wù)質資(zī)源到2010年可達3億噸。随着農林業的發展,特别是炭薪林的推廣,生(shēng)物(wù)質資(zī)源還将越來越多。
應用:沼氣、壓縮成型固體(tǐ)燃料、氣化生(shēng)産燃氣、氣化發電(diàn)、生(shēng)産燃料酒精、熱裂解生(shēng)産生(shēng)物(wù)柴油等。
生(shēng)物(wù)質能的利用
生(shēng)物(wù)質能一(yī)直是人類賴以生(shēng)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,在整個能源系統中(zhōng)占有重要地位。有關專家估計,生(shēng)物(wù)質能極有可能成爲未來可持續能源系統的組成部分(fēn),到下(xià)世紀中(zhōng)葉,采用新技術生(shēng)産的各種生(shēng)物(wù)質替代燃料将占全球總能耗的40%以上。
目前人類對生(shēng)物(wù)質能的利用,包括直接用作燃料的有農作物(wù)的稭稈、薪柴等;間接作爲燃料的有農林廢棄物(wù)、動物(wù)糞便、垃圾及藻類等,它們通過微生(shēng)物(wù)作用生(shēng)成沼氣,或采用熱解法制造液體(tǐ)和氣體(tǐ)燃料,也可制造生(shēng)物(wù)炭。生(shēng)物(wù)質能是世界上最爲廣泛的可再生(shēng)能源。據估計,每年地球上僅通過光合作用生(shēng)成的生(shēng)物(wù)質總量就達1440~1800億噸( 幹重 ),其能量約相當于20世紀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,多半直接當薪柴使用,效率低,影響生(shēng)态環境。現代生(shēng)物(wù)質能的利用是通過生(shēng)物(wù)質的厭(yàn)氧發酵制取甲烷,用熱解法生(shēng)成燃料氣、生(shēng)物(wù)油和生(shēng)物(wù)炭 ,用生(shēng)物(wù)質制造乙醇和甲醇燃料,以及利用生(shēng)物(wù)工(gōng)程技術培育能源植物(wù),發展能源農場。