面向21世纪的生物能源.pdfVIP

　　　化 　　　工 　　　进 　　　展 　2002 年第 21 卷第 5 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　 　　　CHEMICAL INDUSTR Y AND EN GIN EERIN G PRO GRESS 2·99 · 专题报道 面向 21 世纪的生物能源 杨 　艳 　卢滇楠 　李 　春 　曹竹安 (清华大学化工系 , 北京 , 100084) 摘 　要 　在概述国内外发展生物能源现状的基础上 , 提出了 3 种有潜力的生物能源 ———燃料酒精、氢气和生物 柴油的发展策略。指出适应新世纪的生物能源发展必须符合可持续发展原则 , 从而进一步提出了中国生物能源 发展的建议 , 重点关注了化学工程技术在生物能源开发中的应用。 关键词 　生物能源 , 化学工程 , 可持续发展 , 燃料酒精 , 生物制氢 , 生物柴油 中图分类号 　TQ 91 ; T K 6 　　　文献标识码 　A 　　　文章编号 　1000 - 6613 (2002) 05 - 0299 - 04 　　生物能源来自生物质如薪柴、秸秆、禽畜粪便 等特点 , 且需要一个中介的能量系统以连接新的初 和城市垃圾 , 可通过现代技术将其转化为固态、液 始能源和能量消耗装置。生物质转化技术主要分为 态或气态的燃料 , 在中国是仅次于煤炭、石油和天 直接燃烧技术、热化学转化和生物化学转化。化学 然气的第四位能源[1 ] 。大力发展中国的生物能源 转化根据生物能源的形态可分为气化、液化和固化 具有相当重大的意义。首先 , 从国家经济安全性角 技术[1 ,4 ] 。 度考虑 , 能源短缺是本世纪面临的重大课题之一 , 中国研究较多的有沼气工程技术、热解气化技 人们已清醒地认识到能源对国家经济以及安全的重 术和城镇有机废物处理技术。国外生物质能的开发 要性。生物能源是一种可再生的能源 , 有利于能源 具有以下几个特点 : 1) 原料以木质素为主 ; 2) 系 多样性保护 , 从很大程度上能缓解能源危机。其 统地开发潜在的能源植物 ; 3) 生物质发电技术成 次 , 中国是一个农业大国 , 生物质资源非常丰富 , 熟 , 设备规模大 ; 4) 重视燃料酒精开发[1 ,5 ] 。 每年产秸秆 6 ×108 t , 可收集的畜粪 8 ×108 t , 陈 生物能源的开发涉及到多个领域 , 包括农业、 粮及变质的粮食 2 5 ×107 t [1 ] 。此外中国每年产生 化工、生物、环境、能源等。由于生物能源的转化 15 ×108 t 的城市垃圾 , 随着城市化节奏的加快 , ( ) 以化学 热化学和生物化学 转化为主 , 因此化学 城市垃圾如何有效处理也是一个亟待解决的问题。 工程在生物能源的开发中占有相当的份量。例如 , 最后 , 生物能源是一种清洁能源 , 没有对大气的 乙醇生产的发酵技术和节能浓缩需要新型的膜技 CO2 净排放问题 , 有助于减少大气污染和减缓温室 术、反应萃取精馏、生物质裂解的催化技术、反应 效应。据 Michael E. Himmel 报道[2 ] , 汽油醇能使 器设计以及生态工业园规划的化工系统工程设计。 汽车尾气中 CO 及 NO x 减少 20 % , 挥发性有机碳 化合物减少 30 % ; 1 kg 由植物油或动物脂肪制得 2 　面向 21 世纪的生物能源开发 的生物柴油能减少相当于 32 kg 的 CO2 [3 ] 。总之 , 2 1 　燃料