第五章 生物質(zhì)資源利用_第1頁
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1、LOGOCompany Logo1 為什么尋找新能源?為什么尋找新能源?(1)能源危機)能源危機u2009年全球消耗的能源中一次性能源化石能源(煤炭、年全球消耗的能源中一次性能源化石能源(煤炭、石油和天然氣)占比石油和天然氣)占比高達高達87%,但隨著人類的不斷開采,但隨著人類的不斷開采,化石能源的枯竭是不可避免的,大部分化石能源本世紀(jì)將化石能源的枯竭是不可避免的,大部分化石能源本世紀(jì)將被開采殆盡,被開采殆盡,據(jù)專家預(yù)測石油資源將在據(jù)專家預(yù)測石油資源將在40年內(nèi)消耗殆盡。年內(nèi)消耗殆盡。5.15.1 生物質(zhì)資源與生物煉制生物質(zhì)資源與生物煉制Company Logo(2)環(huán)境污染)環(huán)境污染v以化石

2、和礦物能源為主的一次能源大量消費過程中會以化石和礦物能源為主的一次能源大量消費過程中會新增大量溫室氣體新增大量溫室氣體CO2,及其他污染的煙氣,全球生態(tài),及其他污染的煙氣,全球生態(tài)面臨威脅。面臨威脅。v2009年我國年我國SO2的排放量是控制量的三倍,大大超過了的排放量是控制量的三倍,大大超過了環(huán)境的自凈能力,使約環(huán)境的自凈能力,使約1/3的國土面積受到酸雨的污染。的國土面積受到酸雨的污染。Company Logov雖然我國人均排放量遠小于發(fā)達國家,雖然我國人均排放量遠小于發(fā)達國家,但我國是全球但我國是全球SO2第一大排放國和第一大排放國和CO2第二大排放國第二大排放國, SO2和和CO2的排

3、放量約占全球排放量的的排放量約占全球排放量的16%左右。左右。v2006年,世衛(wèi)組織公布的全球污染最嚴(yán)重的年,世衛(wèi)組織公布的全球污染最嚴(yán)重的20大城市,大城市,中國占中國占13席席,因此,也成為世界各國爭相指責(zé)的對象。,因此,也成為世界各國爭相指責(zé)的對象。Company LCompany Logo2 新能源介紹新能源介紹u新能源的各種形式都是直接或者間接地來自于太陽或新能源的各種形式都是直接或者間接地來自于太陽或地球內(nèi)部伸出所產(chǎn)生的熱能。包括了地球內(nèi)部伸出所產(chǎn)生的熱能。包括了? ?Company Logo太陽能、風(fēng)能、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、核聚變能、水能地?zé)崮?、核聚變能、水能和海洋能以及由可?/p>

4、生能和海洋能以及由可再生能源衍生出來的生物燃料和源衍生出來的生物燃料和氫所產(chǎn)生的能量。氫所產(chǎn)生的能量。Company Logov相對于傳統(tǒng)能源,新能源普遍具有污染少、儲量大的相對于傳統(tǒng)能源,新能源普遍具有污染少、儲量大的特點,對于解決當(dāng)今世界嚴(yán)重的環(huán)境污染問題和資源特點,對于解決當(dāng)今世界嚴(yán)重的環(huán)境污染問題和資源(特別是化石能源)枯竭問題具有重要意義。(特別是化石能源)枯竭問題具有重要意義。生物質(zhì)能風(fēng)能海洋能太陽能水能http:/ Logov生物質(zhì)能源的優(yōu)勢生物質(zhì)能源的優(yōu)勢優(yōu)勢優(yōu)勢1:原料價格相對穩(wěn)定:原料價格相對穩(wěn)定 生物質(zhì)能源原料是農(nóng)林廢棄物,與化石能源不同,其價格波動生物質(zhì)能源原料是農(nóng)林廢

5、棄物,與化石能源不同,其價格波動極小,據(jù)中國新能源協(xié)會統(tǒng)計,近極小,據(jù)中國新能源協(xié)會統(tǒng)計,近20年化石能源平均上漲了年化石能源平均上漲了200,農(nóng)林廢棄物僅上漲了農(nóng)林廢棄物僅上漲了10。優(yōu)勢優(yōu)勢2:市場空間巨大:市場空間巨大 預(yù)計將在預(yù)計將在5年內(nèi)的銷售目標(biāo)是完成年內(nèi)的銷售目標(biāo)是完成100200萬噸萬噸/年的銷售量,年的銷售量,相當(dāng)于一個大型電廠的年用煤量,無論是原料來源還是市場容相當(dāng)于一個大型電廠的年用煤量,無論是原料來源還是市場容量將具有較高的保障程度。量將具有較高的保障程度。Company Logo優(yōu)勢優(yōu)勢3:政策扶持:政策扶持 一方面,生物質(zhì)能源從種植一方面,生物質(zhì)能源從種植加工加工使

6、用使用減排整個過程政府減排整個過程政府都有相應(yīng)配套扶持政策,政府將根據(jù)不同情況給予都有相應(yīng)配套扶持政策,政府將根據(jù)不同情況給予資助資助/補貼補貼/獎勵獎勵。優(yōu)勢優(yōu)勢4:效益:效益“疊加疊加” 現(xiàn)有客戶群供貨價格在合同期內(nèi)(一般為現(xiàn)有客戶群供貨價格在合同期內(nèi)(一般為515年)相對穩(wěn)定,年)相對穩(wěn)定,另生物質(zhì)能源成本由于政府資助等政策逐步到位、稅收優(yōu)惠、另生物質(zhì)能源成本由于政府資助等政策逐步到位、稅收優(yōu)惠、碳稅政策逐步落實、國際碳稅政策逐步落實、國際CDM交易(國際注冊碳交易)渠道交易(國際注冊碳交易)渠道趨于完善等有利因素趨于完善等有利因素,現(xiàn)有客戶群運營效益將出現(xiàn)疊加。,現(xiàn)有客戶群運營效益將出

7、現(xiàn)疊加。Company Logo優(yōu)勢優(yōu)勢5:持續(xù)性高增長:持續(xù)性高增長太陽能太陽能風(fēng)能風(fēng)能水能水能生物質(zhì)能生物質(zhì)能四四大大清清潔潔能能源源發(fā)發(fā)展展態(tài)態(tài)勢勢太陽能光伏產(chǎn)業(yè)上游的技術(shù)和產(chǎn)品掌握在少數(shù)幾個發(fā)達國家手里,技太陽能光伏產(chǎn)業(yè)上游的技術(shù)和產(chǎn)品掌握在少數(shù)幾個發(fā)達國家手里,技術(shù)門檻和資金門檻非常高,產(chǎn)業(yè)下游的技術(shù)門檻低、競爭激烈,光熱術(shù)門檻和資金門檻非常高,產(chǎn)業(yè)下游的技術(shù)門檻低、競爭激烈,光熱產(chǎn)業(yè)更是如此。目前國內(nèi)外太陽能其能源轉(zhuǎn)化率都很低,人類在太陽產(chǎn)業(yè)更是如此。目前國內(nèi)外太陽能其能源轉(zhuǎn)化率都很低,人類在太陽能領(lǐng)域還有很長的路要走。能領(lǐng)域還有很長的路要走。風(fēng)能產(chǎn)業(yè)資源少、投資大、效益低,國家補

8、貼是其主要效益來源;風(fēng)能產(chǎn)業(yè)資源少、投資大、效益低,國家補貼是其主要效益來源;水能(水電站)資源已被割據(jù)完畢,且水電站對河流生態(tài)的破壞已被水能(水電站)資源已被割據(jù)完畢,且水電站對河流生態(tài)的破壞已被反復(fù)證實;反復(fù)證實;生物質(zhì)能源是四大新能源中唯一可以形成固體、液體、氣體三種形態(tài)的生物質(zhì)能源是四大新能源中唯一可以形成固體、液體、氣體三種形態(tài)的新能源,可以像化石能源一樣方便儲存、運輸、和直接使用。新能源,可以像化石能源一樣方便儲存、運輸、和直接使用。 生物質(zhì)能源盡管技術(shù)門檻較高,資金集中度高,但生物質(zhì)能源盡管技術(shù)門檻較高,資金集中度高,但生物質(zhì)能源是唯一能生物質(zhì)能源是唯一能在目前實現(xiàn)較好盈利的新能

9、源在目前實現(xiàn)較好盈利的新能源,也是市場容量巨大的新能源。生物質(zhì)能,也是市場容量巨大的新能源。生物質(zhì)能源原料來源豐富、使用范圍廣泛,生物能產(chǎn)業(yè)有著強大的發(fā)展后勁。源原料來源豐富、使用范圍廣泛,生物能產(chǎn)業(yè)有著強大的發(fā)展后勁。Company Logo3 生物質(zhì)與生物質(zhì)能生物質(zhì)與生物質(zhì)能(1)生物質(zhì)生物質(zhì)v 廣義:廣義:指經(jīng)過生物體生命活動所形成的,具有一定的能量、養(yǎng)指經(jīng)過生物體生命活動所形成的,具有一定的能量、養(yǎng)分、機械強度或生理活性功能的所有有機質(zhì)。分、機械強度或生理活性功能的所有有機質(zhì)。 包括所有植物、微生物以及以植物、微生物為食物的動物及其包括所有植物、微生物以及以植物、微生物為食物的動物及其

10、生產(chǎn)的廢棄物。代表性的生物質(zhì)如農(nóng)作物、農(nóng)作物廢棄物、木生產(chǎn)的廢棄物。代表性的生物質(zhì)如農(nóng)作物、農(nóng)作物廢棄物、木材、木材廢棄物和動物糞便。材、木材廢棄物和動物糞便。Company Logo狹義:主要是指農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)過程中除糧食、果實以狹義:主要是指農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)過程中除糧食、果實以外的秸稈、樹木等木質(zhì)纖維素(簡稱木質(zhì)素)、外的秸稈、樹木等木質(zhì)纖維素(簡稱木質(zhì)素)、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)下腳料、農(nóng)林廢棄物及畜牧業(yè)生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)下腳料、農(nóng)林廢棄物及畜牧業(yè)生產(chǎn)過程中的禽畜糞便和廢棄物等物質(zhì)。過程中的禽畜糞便和廢棄物等物質(zhì)。v生物質(zhì)特點:生物質(zhì)特點:可再生性、低污染性、廣泛分布性可再生性、低污染性、廣泛分布性。Comp

11、any Logo(2)生物質(zhì)能)生物質(zhì)能定義:生物質(zhì)能是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物中的定義:生物質(zhì)能是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物中的一種能量形式,直接或間接來源于植物的光合作用。一種能量形式,直接或間接來源于植物的光合作用。 地球上的植物進行光合作用所消費的能量,占太陽照地球上的植物進行光合作用所消費的能量,占太陽照射到地球總輻射量的射到地球總輻射量的0.2%,這個比例雖不大,但絕對,這個比例雖不大,但絕對值很驚人:光合作用消費的能量是目前人類能源消費值很驚人:光合作用消費的能量是目前人類能源消費總量的總量的40倍。倍。 Company LogoCO2人類需要的能人類需要的能生物質(zhì)的產(chǎn)生和

12、利用循環(huán)生物質(zhì)的產(chǎn)生和利用循環(huán)H2O太陽能太陽能C6H12O6燃燒、分解、氣化。燃燒、分解、氣化。Company Logo 碳循環(huán)碳循環(huán) 人類最重要的間接利用太陽能的方式人類最重要的間接利用太陽能的方式 氧循環(huán)氧循環(huán) 生物質(zhì)利用:太陽能驅(qū)動的碳、氫、氧循環(huán)生物質(zhì)利用:太陽能驅(qū)動的碳、氫、氧循環(huán) 氫循環(huán)氫循環(huán) Company Logov生物質(zhì)包括:生物質(zhì)包括:糖類糖類(甘(甘蔗、甜菜);蔗、甜菜);淀粉類淀粉類(土豆、玉米);(土豆、玉米);纖維纖維類類(木材、農(nóng)作物秸桿、(木材、農(nóng)作物秸桿、雜草)等。雜草)等。Company Logo(4)生物質(zhì)資源特點和狀況)生物質(zhì)資源特點和狀況 地球上每年

13、生物質(zhì)能總量地球上每年生物質(zhì)能總量約約1400-1800億噸億噸(干重),干重),相當(dāng)于目前每年總能耗的相當(dāng)于目前每年總能耗的10倍。倍??偭看罂偭看驝ompany Logov 通過碳、氫、氧循環(huán)利用太陽能的過程,理論上不產(chǎn)生通過碳、氫、氧循環(huán)利用太陽能的過程,理論上不產(chǎn)生溫室氣體,低含量的溫室氣體,低含量的N N,S S化合物,可以大量減少化合物,可以大量減少SOSOx x等有等有毒氣體排放,被稱為毒氣體排放,被稱為“綠色石油綠色石油”。 每利用一萬噸秸桿代替燃煤,可以減少每利用一萬噸秸桿代替燃煤,可以減少CO2排排放放.4t,SO2 40t,煙塵,煙塵100t。低污染低污染Company

14、Logov我國我國可利用可利用的生物質(zhì)資源量:的生物質(zhì)資源量:1.農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量約農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量約7億噸億噸2.林業(yè)及木材加工廢棄物年產(chǎn)量約林業(yè)及木材加工廢棄物年產(chǎn)量約9億噸億噸3.畜禽養(yǎng)殖和工業(yè)有機廢水年產(chǎn)沼氣資源量約畜禽養(yǎng)殖和工業(yè)有機廢水年產(chǎn)沼氣資源量約800億立方米億立方米 4.城市生活垃圾年產(chǎn)生量約城市生活垃圾年產(chǎn)生量約1.2億噸億噸 分布廣分布廣5 生物煉制生物煉制新型經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的締造者新型經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的締造者v以可再生的生物質(zhì)為原料,經(jīng)過生物、化學(xué)、物以可再生的生物質(zhì)為原料,經(jīng)過生物、化學(xué)、物理法等多種加工轉(zhuǎn)化途徑生產(chǎn)各種化學(xué)品、燃料理法等多種加工轉(zhuǎn)化途徑生產(chǎn)各種化學(xué)品、燃料和生物基

15、材料的新型工業(yè)模式;和生物基材料的新型工業(yè)模式;v以現(xiàn)代石化工業(yè)為模板,采用類似于流化催化裂以現(xiàn)代石化工業(yè)為模板,采用類似于流化催化裂化、熱裂解和加氫裂解等集成化平臺技術(shù);化、熱裂解和加氫裂解等集成化平臺技術(shù);v主要產(chǎn)品有燃料乙醇、生物柴油,新型生物材料主要產(chǎn)品有燃料乙醇、生物柴油,新型生物材料、糠醛等生物基化學(xué)品。、糠醛等生物基化學(xué)品。Company LCompany Logo生物煉制的特點生物煉制的特點v原料可再生,不受石油枯竭的影響;原料可再生,不受石油枯竭的影響;v環(huán)境友好,不增加環(huán)境中的環(huán)境友好,不增加環(huán)境中的CO2;v可獲得更豐富的產(chǎn)品,對含氧元素化學(xué)品及手性可獲得更豐富的產(chǎn)品,對

16、含氧元素化學(xué)品及手性產(chǎn)品的制備有優(yōu)勢;產(chǎn)品的制備有優(yōu)勢;v需要使用加多的加工技術(shù),包括生物工程、化學(xué)需要使用加多的加工技術(shù),包括生物工程、化學(xué)工程、分離工程及過程控制工程等。工程、分離工程及過程控制工程等。Company Logo5.2 5.2 燃料乙醇燃料乙醇v一般是指提及濃度達到一般是指提及濃度達到99.5%以上的無水乙醇,以上的無水乙醇,是燃燒清潔的是燃燒清潔的高辛烷值高辛烷值燃料,是可再生能源;燃料,是可再生能源;v可將乙醇進一步可將乙醇進一步脫水脫水再經(jīng)不同形式的再經(jīng)不同形式的變形處理變形處理后后成為變形燃料乙醇;成為變形燃料乙醇;v燃料乙醇可加入汽油中改善其品質(zhì),不是一般的燃料乙醇

17、可加入汽油中改善其品質(zhì),不是一般的酒精,是酒精,是酒精的深加工產(chǎn)品酒精的深加工產(chǎn)品。Company Logo1 1 燃料乙醇的優(yōu)點燃料乙醇的優(yōu)點Company Logov可再生資源可再生資源高、抗爆性能好高、抗爆性能好v可作為新的燃料替代品可作為新的燃料替代品v可減少礦物燃料的應(yīng)用及環(huán)境污染可減少礦物燃料的應(yīng)用及環(huán)境污染2 2 燃料乙醇的生產(chǎn)燃料乙醇的生產(chǎn)以含糖、淀粉、纖維素的農(nóng)產(chǎn)品,農(nóng)以含糖、淀粉、纖維素的農(nóng)產(chǎn)品,農(nóng)林副產(chǎn)物及野生植物等為原料,經(jīng)水解、發(fā)酵使林副產(chǎn)物及野生植物等為原料,經(jīng)水解、發(fā)酵使雙糖、多糖轉(zhuǎn)化為單糖,進一步轉(zhuǎn)化為乙醇;雙糖、多糖轉(zhuǎn)化為單糖,進一步轉(zhuǎn)化為乙醇;v發(fā)酵法制酒精

18、主要包括原料預(yù)處理、蒸煮、糖化發(fā)酵法制酒精主要包括原料預(yù)處理、蒸煮、糖化、發(fā)酵、蒸餾、廢醪處理等工序。、發(fā)酵、蒸餾、廢醪處理等工序。Company Logo乙醇脫水制得燃料乙醇乙醇脫水制得燃料乙醇v脫水技術(shù)是燃料乙醇制備的關(guān)鍵;脫水技術(shù)是燃料乙醇制備的關(guān)鍵;v普通蒸餾法,乙醇濃度最高普通蒸餾法,乙醇濃度最高95%(存在共沸點(存在共沸點78.15),分離困難;),分離困難;v目前,主要的方法有化學(xué)反應(yīng)脫水法、恒沸精餾目前,主要的方法有化學(xué)反應(yīng)脫水法、恒沸精餾、萃取精餾、吸附、膜分離、真空蒸餾法,離子、萃取精餾、吸附、膜分離、真空蒸餾法,離子交換樹脂法等。交換樹脂法等。Company Logo纖維素制備燃料乙醇技術(shù)纖維素制備燃料乙醇技術(shù)未來

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