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生物能源的发展及对社会经济的影响 I 生物质能源科技发展 “十二五”重点专项规划 II、生物能源概述 又称生物质能，就是太阳能以化学能形式贮存在生物中的能量形式，即以生物为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能的原始能量来源于太阳，所以从广义上讲，生物质能是太阳能的一种表现形式。 二、生物能源的种类 III、生物能源的发展现状 一、国外生物质能源产业发展现状 2009年，欧盟生物质能源的消费量超过1.43亿吨标准煤，约占欧盟能源消费总量的 6%；美国的生物质能源利用达 1.36亿吨标准煤，占全国能源消费总量的4%；一些国家的生物质能源利用已达到较高比例，如瑞典为 32%，沼气“固体成型燃料”粮食乙醇等产业技术比较成熟，已经形成了较大的产业规模。 2009年全球燃料乙醇产量达5859万吨，相当于 8378.4万吨标准煤，其中巴西甘蔗超过一半用于燃料乙醇的生产，乙醇的产量大约为2367万吨，替代了全国56%的汽油。 部分生物质能源，如生物柴油等已经实现了一定的突破，进入产业化初期，产业得到了快速发展。而比较新型的技术，如纤维素乙醇等，则处在关键技术突破或中试阶段，是近期发展重点和热点。 二、国内生物质能源产业发展现状 在国家各级政府部门推动下，我国生物质能源产业也取得了较快发展：户用沼气发展较快，应用较广，大中型沼气技术近年发展迅速，建成大中型沼气厂4700多处，形成了产业雏形；燃料乙醇产量已接近172万吨，折合246万吨标煤；生物柴油产能140万吨，产量40万吨；我国生物质成型燃料生产厂约200家，总产量达到200万吨，产品主要用于环保要求较高的城镇锅炉的替代燃料。 此外，还有许多新兴生物质能技术正处于技术研发与示范阶段，主要是以木质纤维素生物质为原料的生物液体燃料，如纤维素燃料乙醇、生物质合成燃料和裂解油，还有能源藻类技术等。 三、现有的生物技术 1、生物质液化燃料乙醇的开发 生物质生产燃料乙醇的原料主要有剩余粮食、能源作物和农作物秸秆等。利用粮食等淀粉质原料生产乙醇是工艺很成熟的传统技术。我国政府于2002年制定了以陈化粮生产燃料乙醇的政策，将燃料乙醇按一定比例加到汽油中作为汽车燃料，已在河南和吉林两省示范。然而我国随着中国人口的持续增长，粮食很难出现大量剩余。因此，陈化粮是一种不可靠的能源。 从原料供给及社会经济环境效益来看，用含纤维素较高的农林废弃物生产乙醇是比较理想的工艺路线。生物质制燃料乙醇即把木质纤维素水解制取葡萄糖，然后将葡萄糖发酵生成燃料乙醇的技术。纤维素水解只有在催化剂存在的情况下才能显著地进行。常用的催化剂是无机酸和纤维素酶，由此分别形成了酸水解工艺和酶水解工艺。 我国在这方面开展了许多研究工作，比如华东理工大学开展了以稀盐酸和氯化亚铁为催化剂的水解工艺及水解产物葡萄糖与木糖同时发酵的研究，转化率在70％以上。中国科学院工程研究所在国家攻关项目的支持下，开展了纤维素生物酶分解固态发酵糖化乙醇的研究，为纤维素乙醇技术的开发奠定了基础。 以美国国家可再生能源实验室(NREL)为代表的研究者，近年来也进行了大量的研究工作，如通过转基因技术得到了能发酵五碳糖的酵母菌种，开发了同时糖化发酵工艺，并建成了几个具有一定规模的中试工厂，但由于关键技术未有突破，生产成本一直居高不下。纤维素制乙醇技术如果能够取得技术突破，在未来几十年将有很好的发展前景。 2、生物质液化生物柴油的开发 生物质液化技术较为重要的方式之一是快速热解生产液体燃料技术，其主产品就是各种生物油。这种技术始于20世纪70年代末，迄今，为降低快速热解法的生产成本，各国已经对多种反应器和工艺进行了研究，特别是欧美等发达国家，在进行全面的理论研究的基础上，已建立了相应的实验装置。快速热解法生产的液体燃料可以替代许多锅炉、发动机及透平机所用的燃油，而且还可以从中萃取或衍生出一系列化学物质，如食品添加剂、树脂、药剂等。 3、生物制氢 生物制氢课题最先由Lewis于1966年提出，20世纪70年代能源危机引起了人们对生物制氢的广泛关注，并开始进行研究。生物质资源丰富，是重要的可再生能源。生物质可通过气化和微生物催化脱氢方法制氢。 目前以葡萄糖，污水，纤维素为底物并不断改进操作条件和工艺流程的研究较多。中国在此方面研究也取得了一些进展，任南形琪等1990年就开始开展生物制氢技术的研究，并于1994年提出了以厌氧活性污泥为氢气原料的有机废水发酵法制氢技术，利用碳水化合物为原料的发酵法生物制氢技术。 4、厌氧发酵技术? 厌氧发酵是指在隔绝氧气的情况下，通过细菌作用进行生物质的分解。将有机废水（如制药厂废水、人畜粪便等）置于厌氧发酵罐