1、文 獻 綜 述生物質(zhì)能源的利用和發(fā)展 姓 名： 張原源 學(xué) 號： 01201307030319 專 業(yè)： 化學(xué)工藝 授課教師： 王海彥 生物質(zhì)能源的利用和發(fā)展前言【關(guān)鍵詞】生物能源的開發(fā)利用是當前國內(nèi)外廣泛關(guān)注的一個重大課題。它不僅關(guān)系到各能源消費大國的能源安全問題，而且關(guān)系到各國能否勝利實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。由于生物質(zhì)能所具有的可再生性、環(huán)保性、資源豐富性和可替代性等優(yōu)點，生物質(zhì)能的開發(fā)與利用的研究已越來越受到世界研究者的目光，世界各國如巴西、美國、歐盟均都投入了大量的人力物力財力研究生物質(zhì)能并取得了較大的成績，為其他國家的發(fā)展提供了借鑒經(jīng)驗。我國出臺的可再生能源法也極大的促進了我國生物質(zhì)能源的發(fā)

2、展。目前纖維素的開發(fā)利用、農(nóng)作物的秸稈利用、生物柴油的發(fā)展與利用、海洋微藻生物質(zhì)能的開發(fā)與利用等方面生物質(zhì)能的研究已經(jīng)投入到實際生產(chǎn)當中去，而且隨著分子生物學(xué)、基因工程原理遺傳學(xué)原理的廣泛應(yīng)用，人們也已經(jīng)開發(fā)出了用轉(zhuǎn)基因煙草開發(fā)生物質(zhì)能的方法。21世紀是生物的世紀,是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的新世紀,可持續(xù)發(fā)展是當前經(jīng)濟發(fā)展的趨勢所在.面對化石能源的枯竭和環(huán)境的污染,生物能源的開發(fā)利用為經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展帶來了曙光.生物能源作為可再生,污染極小的能源,具有無可比擬的優(yōu)越性,必將為21世紀的經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護注入強大的推動力！【摘要】生物質(zhì)能源、現(xiàn)狀、目前研究、發(fā)展The use and developm

3、ent of biomass energy Abstract： The Bio-energy development and utilization is widespread concern at home and abroad as a major issue. It is not only related to the energy consuming countries of energy security, but also to the ability of States to victory in achieving sustainable development. Since

4、biomass is a renewable, environmental protection, resource-rich and irreplaceable advantages of biomass energy development and utilization of more and more attention by researchers in the world, the world such as Brazil, United States , the EU has invested a great deal of human material and financia

5、l resources of biomass and has made great achievements in the development of other countries supplied the experiences. At present the development and utilization of cellulose, crop straw utilization, development and utilization of bio-diesel, marine microalgae biomass energy such as biomass energy d

6、evelopment and utilization of research has been put into actual production, and along with molecular biology genetic engineering, the extensive application of principles of genetics, it has also been developed with the development of transgenic tobacco biomass method. The 21st century is the century

7、 of biology is the rapid development of science and technology, the new century, economic development, sustainable development is the trend of the current location. The face of fossil energy depletion and environmental pollution, bio-energy development and utilization for the sustainable economic de

8、velopment zone to the dawn. bio-energy as a renewable, pollution, minimal energy, has incomparable superiority, will for the 21st century economic development and environmental protection into a powerful driving force!Key words：Biomass energy, status, use, development 目 錄生物質(zhì)能源的利用和發(fā)展21引言51生物能源概述51.1對

9、生物能源含義有代表性的的看法：61.2生物質(zhì)能與常規(guī)能源的相似性及可獲得性61.3生物能源的分類672生物質(zhì)能源目前的發(fā)展狀況72.1國外開發(fā)生物能源的經(jīng)驗72.1.1巴西生物能源發(fā)展72.1.2美國生物能源發(fā)展82.1.3歐盟生物能源發(fā)展82.2中國生物能源利用現(xiàn)狀82.3制約我國生物質(zhì)能開發(fā)利用的因素82.3.1缺乏總體規(guī)劃和發(fā)展82.3.2經(jīng)濟效益不高92.3.3技術(shù)尚需革新92.4我國可再生能源法對于生物質(zhì)能源的促進93生物質(zhì)能源的研究方面與利用93.1陸地纖維素目前開發(fā)應(yīng)用概況103.1.1纖維素降解的困難所在103.1.2纖維素開發(fā)酒精的研究情況103.1.3目前酒精生產(chǎn)面臨的問題

10、與糧爭地103.2農(nóng)作物秸稈的綜合利用113.2.1目前解決“秸稈焚燒”所存在的問題113.2.2解決“秸稈焚燒問題”的對策與建議123.2.3秸稈利用與循環(huán)經(jīng)濟133.3生物柴油的現(xiàn)狀與發(fā)展前景133.3.1生物柴油的現(xiàn)狀與發(fā)展前景133.3.2生物柴油的主要特性133.3.3生物柴油的生產(chǎn)方法153.3.4生物柴油的應(yīng)用前景分析153.4微藻生物質(zhì)可再生能源的開發(fā)利用163.4.1利用藻類作熱解材料具有如下優(yōu)點。163.4.2微藻生物柴油的生產(chǎn)工藝163.4.3降低生物柴油的成本,提高生物燃料的可行性的方式173.4.4微藻生物柴油未來發(fā)展趨勢183.5其他研究進展183.5.1海水和沙漠

11、轉(zhuǎn)化生物燃料并釋放淡水研究183.5.2基因技術(shù)有望使煙葉成為生物燃料原料194展望未來與發(fā)展規(guī)劃194.1展望未來194.2我國生物質(zhì)能的發(fā)展規(guī)劃195結(jié)語20參考文獻：20引言隨著世界能源消耗量的不斷加劇，能源安全已經(jīng)愈來愈深刻地影響著當今全球經(jīng)濟社會的發(fā)展。人們深刻認識到石油、煤、天然氣等化石能源的資源有限性及其使用過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染問題。而生物能源（即能夠直接或間接地通過綠色植物的光合作用，把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能后固定貯存在生物體內(nèi)）因其具有可再生性、環(huán)保性、資源豐富性和可替代性而日益引起國際社會的共同關(guān)注。美國、日本、德國、巴西等國家已走在了生物能源發(fā)展的前列。生物質(zhì)能源的優(yōu)點在于其

12、既是保障能源安全的重要途徑之一，又兼具減輕環(huán)境污染的特點。在這一點上，作為生物質(zhì)能源家族一員的能源作物更是表現(xiàn)得淋漓盡致。如甜高粱，不僅可以通過能量轉(zhuǎn)換替代化石液體燃料，保障能源安全，同時還能保障糧食安全，而且還能吸收二氧化碳，加工過程中無污染，原料得以物盡其用。 生物質(zhì)能源的優(yōu)點還在于它是可再生能源領(lǐng)域唯一可以轉(zhuǎn)化為液體燃料的能源。它不僅具有資源再生、技術(shù)可靠的特點，而且還具有對環(huán)境無害、經(jīng)濟可行、利國利農(nóng)的發(fā)展優(yōu)勢。 生物質(zhì)能源的優(yōu)點還在于它可以有效促進能源農(nóng)業(yè)的發(fā)展，能夠助推社會主義新農(nóng)村建設(shè)的發(fā)展。能源作物的大面積種植可以開發(fā)利用閑置的荒漠地、鹽堿地，有利于這些質(zhì)地差的土壤逐漸改良，更

13、有利于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，還可以培育出致力于可再生能源利用領(lǐng)域的新型農(nóng)民。不僅如此，它還可以吸納農(nóng)村剩余勞動力，增加農(nóng)民收入，農(nóng)民的收入來源也變得更加多元化。1生物能源概述能源是人類活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，簡單地說，凡是能被人類利用以獲得有用能量的各種來源都可以稱為能源。在某種意義上講，人類社會的發(fā)展離不開優(yōu)質(zhì)能源的出現(xiàn)和先進能源技術(shù)的使用。當今世界，能源的發(fā)展是全世界、全人類共同關(guān)心的問題，也是我國社會經(jīng)濟發(fā)展的重要問題。按能源是否具有可再生性，可以將能源分為不可再生能源和可再生能源兩大類。不可再生能源主要包括化石能源，如煤、石油、天然氣和核能等；可再生能源是指通過天然作用或人工活動能再生更新、可為人

14、類反復(fù)利用的自然資源，如小水電、太陽能、風(fēng)能、生物能源、地?zé)崮?、海洋能和固體廢物等。目前，從世界范圍看，生物能源利用在各種形式的可再生能源利用的總份額中所占比重最大，是一種理想的可再生能源。1.1對生物能源含義有代表性的的看法：(1)利用具有能源價值的植物和有機廢棄物等生物質(zhì)作為能源，稱為生物質(zhì)能。它是由太陽能源、空氣、水、土壤等的作用而成，可取之不盡。(2)生物能源，又叫綠色能源，就是通過種植含有大量能源的植物(如一些可以快速生長的樹和草類)，并對這些植物進行加工轉(zhuǎn)換而生產(chǎn)出的電力、氣體和液體燃料等二次能源。(3)生物能源，在生物學(xué)領(lǐng)域中，是表征生物體量的名詞。在能源資源領(lǐng)域，多數(shù)情況下被定

15、義為在一定量的生物體蓄積量中，除去化石資源后剩余的有機資源。(4)生物能源也稱為生物質(zhì)能。生物質(zhì)是指有機物中除化石燃料外的所有來源于動、植物能再生的物質(zhì)。生物質(zhì)能則是指直接或間接地通過綠色植物的光合作用,把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能后固定和貯藏在生物體內(nèi)的能量。1.2生物質(zhì)能與常規(guī)能源的相似性及可獲得性生物質(zhì)能的載體是有機物，所以這種能源是以實物的形式存在的，是唯一一種可儲存和可運輸?shù)目稍偕茉?。而且它分布最廣, 不受天氣和自然條件的限制，只要有生命的地方即有生物質(zhì)存在。從利用方式上看，生物質(zhì)能與煤、石油內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特性相似，可以采用相同或相近的技術(shù)進行處理和利用，利用技術(shù)的開發(fā)與推廣難度比較低。另外，

16、生物質(zhì)可以通過一定的先進技術(shù)進行轉(zhuǎn) 換，除了轉(zhuǎn)化為電力外，還可生成油料、燃氣或固體燃料，直接應(yīng)用于汽車等運輸機械或用于柴油機，燃氣輪機、鍋爐等常規(guī)熱力設(shè)備，幾乎可以應(yīng)用于目前人類工業(yè)生產(chǎn)或社會生活的各個方面，所以在所有新能源中，生物質(zhì)能與現(xiàn)代的工業(yè)化技術(shù)和目前的現(xiàn)代化生活有最大的兼容性，它在不必對已有的工業(yè)技術(shù)做任何改進的前提下即可以替代常規(guī)能源，對常規(guī)能源有很大的替代能力，這些都是今后生物質(zhì)能發(fā)揮重要作用的依據(jù)。 從化學(xué)的角度上看，生物質(zhì)的組成是C-H化合物，它與常規(guī)的礦物燃料，如石油、煤等是同類。由于煤和石油都是生物質(zhì)經(jīng)過長期轉(zhuǎn)換而來的，所以生物質(zhì)是礦物燃料的始祖，被喻為即時利用的綠色煤炭

17、。正因為這樣，生物質(zhì)的特性和利用方式與礦物燃料有很大的相似性，可以充分利用已經(jīng)發(fā)展起來的常規(guī)能源技術(shù)開發(fā)利用生物質(zhì)能。但與礦物燃料相比，它的揮發(fā)組分高，炭活性高，含硫量和灰分都比煤低，因此，生物質(zhì)利用過程中SO2、NOx的排放較少，造成空氣污染和酸雨現(xiàn)象會明顯降低；這也是開發(fā)利用生物質(zhì)能的主要優(yōu)勢之一。 1.3生物能源的分類生物能源取材廣泛，通常包括農(nóng)業(yè)生物能源(農(nóng)業(yè)作物、農(nóng)業(yè)廢棄物等)、林業(yè)生物能源(木炭、薪材、林業(yè)廢棄物等)、微生物能源(主要為藻類、細菌)、城市及工業(yè)廢物殘渣和動物糞便等。（1）農(nóng)業(yè)生物能源。農(nóng)業(yè)生物能源來源極為廣泛，主要有農(nóng)業(yè)作物和農(nóng)業(yè)廢棄物兩大類。農(nóng)業(yè)作物的種類很豐富，

18、如甜高粱、稻米、木薯、甘薯、油菜籽、玉米、花生等；農(nóng)業(yè)廢棄物，如秸稈、枝條、谷殼等。（2）林業(yè)生物能源。林業(yè)生物能源和農(nóng)業(yè)生物能源一樣，在能源利用中起著十分重要的作用。林業(yè)生物能源主要來自森林生態(tài)系統(tǒng)，它的主要組成部分是木柴能源，包括薪柴、木炭、林業(yè)廢棄物和作為燃料用的其他木質(zhì)產(chǎn)品。林業(yè)生物能源在未來能源利用領(lǐng)域中存在著巨大的開發(fā)潛力和廣闊的市場前景。（3）微生物能源。微生物能源資源豐富，是重要的生物能源，在生物能源的開發(fā)利用中起著不容忽視的作用。微生物中的藍綠藻、光合菌、厭氧菌等都可以通過不同的方法產(chǎn)生氫氣。2生物質(zhì)能源目前的發(fā)展狀況2.1國外開發(fā)生物能源的經(jīng)驗 現(xiàn)代意義上的生物能源的開發(fā)，

19、已有幾十年的歷史。20世紀70年代初的石油危機，使得歐美國家積極尋找替代能源，積極地從事生物能源等可再生能源的研究和開發(fā)，圍繞新型生物能源作物培育和生物能源轉(zhuǎn)換技術(shù)等方面展開進行研究和試驗，并從政策上給生物能源的開發(fā)給予支持。2.1.1巴西生物能源發(fā)展1973年，石油危機爆發(fā)，沉重打擊了巴西經(jīng)濟，致使政府下決心發(fā)展石油替代產(chǎn)業(yè)。1975年，巴西政府啟動“生物能源計劃”和“全國實施發(fā)展燃料乙醇生產(chǎn)計劃”，兩大計劃的核心是用甘蔗作原料，生產(chǎn)燃料乙醇，作為車用動力。巴西政府在數(shù)年內(nèi)投入數(shù)十億美元，扶持該上述兩大計劃的實施。到20世紀90年代，燃料乙醇產(chǎn)量達1萬噸，居世界第一位。巴西發(fā)展石油替代產(chǎn)業(yè)，

20、與本國支柱產(chǎn)業(yè)蔗糖生產(chǎn)相結(jié)合，逐步形成甘蔗生產(chǎn)一燃料酒精一乙醇汽車，一個全新的生產(chǎn)鏈。這些乙醇加工廠在糖價高時生產(chǎn)食用糖出口，在糖價低時生產(chǎn)燃料酒精供本國使用?，F(xiàn)在不僅國際石油價格對巴西社會經(jīng)濟影響大大減弱，農(nóng)民的甘蔗種植與蔗糖生產(chǎn)也相對穩(wěn)定。2.1.2美國生物能源發(fā)展美國生物能源的研究和開發(fā)方面，對大量的能源作物進行研究和試驗，并制定了“能源農(nóng)場”開發(fā)研究計劃，同時推進生物質(zhì)能技術(shù)和裝置的商業(yè)化應(yīng)用，實現(xiàn)了規(guī)模化產(chǎn)業(yè)經(jīng)營。美國的玉米產(chǎn)量列全球之首，20世紀80年代，玉米生產(chǎn)過剩，由于國際糧食市場疲軟，出口困難。而生產(chǎn)燃料乙醇為玉米轉(zhuǎn)化尋找到了出路。美國于2000年開始實施“開發(fā)和推進生物質(zhì)產(chǎn)

21、品和生物能源”的法案，計劃將用生物質(zhì)能替代30%的交通領(lǐng)域石油消費，2003年美國燃料乙醇的總生產(chǎn)能力達到約840萬噸。2010年將超過1200萬噸。2.1.3歐盟生物能源發(fā)展歐盟地處能源十分緊缺的地區(qū)，石油、天然氣、煤炭等傳統(tǒng)能源主要依靠進口。大力開發(fā)節(jié)約型替代能源便成為歐盟一項重要的能源課題。歐洲在生物柴油合成、生物質(zhì)發(fā)電等方面居世界領(lǐng)先地位，2004年，歐洲已有10萬噸級的利用秸稈生產(chǎn)柴油的裝置投產(chǎn)，2003年歐盟生物柴油產(chǎn)量達到130萬噸。秸稈發(fā)電方面，以丹麥為例，1988年丹麥誕生了第一座秸稈生物燃燒發(fā)電廠。目前，已建立了130家秸稈發(fā)電廠。秸稈發(fā)電技術(shù)現(xiàn)已走向世界，被聯(lián)合國列為重點

22、推廣項目。石油的消費量卻比1973年下降了50%。這一巨變的背后，是秸稈發(fā)電等可再生資源占了丹麥全國能源消費量的24%以上。值得關(guān)注的是，歐美各國在開發(fā)生物能源的過程中，都把能源開發(fā)和農(nóng)村經(jīng)濟的復(fù)興結(jié)合起來，取得了較好的效果。另外，各國政府在資金投人、政策支持等方面，對生物能源的開發(fā)起了關(guān)鍵作用，如生物能源生產(chǎn)研發(fā)技術(shù)的先期投資、減免環(huán)境稅等，都值得我國借鑒。2.2中國生物能源利用現(xiàn)狀中國已經(jīng)開發(fā)出多種固定床和流化床氣化爐，以秸稈、木屑、稻殼、樹枝為原料生產(chǎn)燃氣。2006年用于木材和農(nóng)副產(chǎn)品烘干的有800多臺，村鎮(zhèn)級秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)近600處，年生產(chǎn)生物質(zhì)燃氣2,000萬立方米。 中國政府

23、及有關(guān)部門對生物質(zhì)能源利用也極為重視，己連續(xù)在四個國家五年計劃 將生物質(zhì)能利用技術(shù)的研究與應(yīng)用列為重點科技攻關(guān)項目，開展了生物質(zhì)能利用技術(shù)的研究與開發(fā)，如戶用沼氣池、節(jié)柴炕灶、薪炭林、大中型沼氣工程、生物質(zhì)壓塊成型、氣化與氣化發(fā)電、生物質(zhì)液體燃料等，取得了多項優(yōu)秀成果。政策方面，2005年2月28日，第十屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第十四次會議通過了可再生能源法，2006年1月1日起已經(jīng)正式實施，并于2006年陸續(xù)出臺了相應(yīng)的配套措施。這表明中國政府已在法律上明確了可再生能源包括生物質(zhì)能在現(xiàn)代能源中的地位，并在政策上給予了巨大優(yōu)惠支持，因此，中國生物質(zhì)能發(fā)展前景和投資前景極為廣闊。 中國在生物

24、質(zhì)能源方面，目前主要是雅津甜高粱秸稈和籽粒加工乙醇，渣加工顆粒燃料作為替代煤炭的可再生能源。在光能應(yīng)用方面，中國的光能農(nóng)業(yè)發(fā)展處于國際領(lǐng)先地位，太陽能和農(nóng)作物種子的直接結(jié)合，促使太陽能深層次的發(fā)展和利用。2.3制約我國生物質(zhì)能開發(fā)利用的因素 開發(fā)、利用生物質(zhì)能源是我國目前應(yīng)對能源危機和環(huán)境惡化兩大難題的必然選擇。然而，要加速生物質(zhì)能源的開發(fā)、利用，并使之盡快成為一大新興產(chǎn)業(yè)，形成對石油的全部或部分替代，仍然面臨著諸多制約因素。2.3.1缺乏總體規(guī)劃和發(fā)展思路發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)涉及的層面和環(huán)節(jié)眾多，投資巨大，僅依賴于市場機制難以奏效，必須借助于強有力的“政府之手”。這是因為國家環(huán)境戰(zhàn)略的實施在相

25、當長時間內(nèi)是國家意志、政府行為，而國家能源戰(zhàn)略也不完全是市場行為。我國目前尚沒有制訂出適合國情的生物質(zhì)能源發(fā)展國家戰(zhàn)略和發(fā)展計劃，從而嚴重束縛了企業(yè)的手腳，使得我國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展緩慢。目前，生物燃料乙醇的年產(chǎn)量才100多萬t，生物柴油也剛剛起步，我國的生物能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)模還非常小。如果政府仍不主導(dǎo)生物質(zhì)能源的發(fā)展，那么與發(fā)達國家的差距將進一步拉大。所以，政府的當務(wù)之急是進行相關(guān)的立法，明確相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展、扶持政策。2.3.2經(jīng)濟效益不高雖然政府和社會十分關(guān)心生態(tài)效益和經(jīng)濟效益，但在市場經(jīng)濟條件下生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)能否形成并得到長足發(fā)展關(guān)鍵在于其能否帶來經(jīng)濟效益，因為經(jīng)濟主體(農(nóng)戶和企業(yè))不

26、僅看重它的技術(shù)效率和發(fā)展前景，而且更看重它的經(jīng)濟效率。目前，我國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)剛剛起步，而且其產(chǎn)品乙醇和生物柴油生產(chǎn)所采用的主要原料都是農(nóng)產(chǎn)品。但是用糧食生產(chǎn)乙醇不具有成本優(yōu)勢，燃料乙醇的生產(chǎn)依賴于國家的財政補貼和稅收優(yōu)惠。企業(yè)每生產(chǎn)1t 燃料乙醇可得到國家財政1 800元的補貼，并免征5消費稅，增值稅實行先征后返。這一狀況決定了目前我國乙醇汽油的生產(chǎn)模式很難進入商業(yè)化運行階段。目前我國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益低下的原因： 規(guī)模經(jīng)濟問題。對于一個人口接近13億的農(nóng)業(yè)大國，在未來相當長的時間內(nèi)，糧食安全仍將是一個首要問題，所以生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以富裕糧食作為加工原料是沒有出路的，必須依賴農(nóng)作物秸稈等

27、生物質(zhì)。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)加工過程相對分散，農(nóng)作物秸稈等生物質(zhì)的收集成本比較高，直接結(jié)果是生物質(zhì)能源和生物材料的生產(chǎn)成本高于石油開發(fā)成本，因而生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益的提升應(yīng)寄希望于規(guī)模經(jīng)濟。結(jié)構(gòu)問題。通過開發(fā)空閑地等邊際性土地，改善農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大量種植能源植物，發(fā)展能源農(nóng)業(yè)，以便為生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供更優(yōu)質(zhì)的原材料。技術(shù)效率低下問題。目前生物質(zhì)的加工轉(zhuǎn)化率較低，直接制約經(jīng)濟效益的提升。 生物質(zhì)能源的外部性補償問題。生物質(zhì)能源的開發(fā)利用能夠凈化空氣、改善環(huán)境，從經(jīng)濟學(xué)角度上說，這種正的外部性應(yīng)該得到補償，因而在實踐中探索對生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)進行適當補償，也是提升該產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益的一種途徑。2.3.3技術(shù)尚需革

28、新當前制約我國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最大瓶頸在于生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的技術(shù)效率較低和自主知識產(chǎn)權(quán)少、創(chuàng)新能力不足。當務(wù)之急就是建立、完善一系列符合國情的政策支持和技術(shù)標準，切實加強發(fā)展規(guī)劃和扶持政策研究工作，實行官、產(chǎn)、學(xué)、研4方面聯(lián)合行動，瞄準最緊迫的領(lǐng)域進行科技攻關(guān)，從而為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供強大的技術(shù)支撐，幫助企業(yè)降低生產(chǎn)成本。目前我國亟待進行科技攻關(guān)的領(lǐng)域： 陳化糧或農(nóng)作物秸稈等纖維質(zhì)生物質(zhì)制酒精或生物柴油的發(fā)酵、提煉技術(shù)研究；生物質(zhì)能源的液化技術(shù)研究；生物技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)在能源農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用研究；開發(fā)高濃度乙醇發(fā)動機或純乙醇發(fā)動機等相關(guān)研究等。2.4我國可再生能源法對于生物質(zhì)能源的促進2005年2月28日

29、頒布，2006年1月1日實施的可再生能源法是我國一部非常重要的對能源領(lǐng)域進行調(diào)整的法律，它不僅彌補了我國能源法體系的一個空缺，使我國能源法的體系趨向完整，而且從制度設(shè)計的角度看，也屬于我國能源領(lǐng)域比較成熟和比較先進的立法，是我國能源政策法制化的具體體現(xiàn)，可以較好地實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的目標?？稍偕茉捶ê团涮追煞ㄒ?guī)的出臺，為可再生能源的開發(fā)利用創(chuàng)造了較好的環(huán)境，僅燃料乙醇項目正在立項的規(guī)模就超過1 200萬噸，生物柴油研究和試驗性生產(chǎn)全面啟動，通過建立可再生能源基金的辦法將使我國陸的可再生能源生產(chǎn)能力得到迅速提高。由于生物質(zhì)能源在環(huán)境效應(yīng)、生產(chǎn)成本和農(nóng)業(yè)綜合效益方面的特殊作用，生物質(zhì)能應(yīng)該作為

30、可再生能源的重要組成部分優(yōu)先開發(fā)；交通燃料替代的緊迫性和經(jīng)濟性需要將生物柴油的生產(chǎn)列為重點，以油菜為原料生產(chǎn)生物柴油是較佳選擇，利用原料生產(chǎn)和轉(zhuǎn)化技術(shù)的優(yōu)勢開創(chuàng)新興產(chǎn)業(yè)。3生物質(zhì)能源的研究方面與利用目前陸地纖維素的開發(fā)利用、農(nóng)作物的秸稈利用、生物柴油的發(fā)展與利用、海洋微藻生物質(zhì)能的開發(fā)與利用等方面生物質(zhì)能的研究已經(jīng)投入到實際生產(chǎn)當中去，而且隨著分子生物學(xué)、基因工程原理遺傳學(xué)原理的廣泛應(yīng)用，人們也已經(jīng)開發(fā)出了用轉(zhuǎn)基因煙草等方法開發(fā)生物質(zhì)能的方法。3.1陸地纖維素目前開發(fā)應(yīng)用概況纖維素是自然界中最豐富的碳水化合物，超過其它碳水化合物的總和，是一類可再生的重要的資源和能源，也是數(shù)量最大的一類環(huán)境污染

31、物。它不溶于水，在環(huán)境中比較穩(wěn)定，只有在產(chǎn)纖維素的酶的微生物的作用下，才能分解成簡單的糖類。因此，纖維素酶自1906年從蝸牛消化液中被發(fā)現(xiàn)起就受到世界各國的重視。隨著人口的迅猛發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，能源危機、食物短缺、環(huán)境污染等日益嚴重地困擾著整個世界。尋找開發(fā)新的能源、節(jié)省糧食、減少環(huán)境污染的有效途徑顯得越來越重要，井已引起吐界許多國家的重視。植物每年通過光合作用產(chǎn)生達1000億噸纖維素，是自然界為人類提供的一筆巨大的物質(zhì)財富，而且纖維素類物質(zhì)是地球上唯一的數(shù)量巨大而又未得到充分利用的可再生的資源，除少數(shù)用于造紙、建筑、紡織等行業(yè)外，大部分未被充分利用，白白地爛掉或扔掉，有些還造成嚴

32、重的環(huán)境污染(如農(nóng)作物的秸桿、城市的垃圾等)。3.1.1纖維素降解的困難所在在微生物降解纖維素物質(zhì)過程中，酶和纖維素底物直接接觸是纖維素水解的先決條件。只有使酶從有機體擴散至纖維素復(fù)雜結(jié)構(gòu)的內(nèi)部才能完成。任何限制纖維素與酶接近的結(jié)構(gòu)特征，都會減少纖維素對酶降解的敏感性。木質(zhì)素雖然對纖維素的酶解反應(yīng)沒有損害作用，但由于它包在纖維素外部，能阻止酶分子對纖維素的進攻，從而降低反應(yīng)速率。因此對木質(zhì)纖維素進行預(yù)處理，改變天然纖維結(jié)構(gòu)，降低纖維素結(jié)晶度，脫去木質(zhì)素，可以大大提高酶解效率。3.1.2纖維素開發(fā)酒精的研究情況多年來，中外學(xué)者對纖維素的開發(fā)利用進行了大量的探索，對分解纖維素的微生物、纖維素酶、纖

33、維素的酶水解、纖維素生產(chǎn)SCP等己有四十多年的研究歷史，但研究用纖維素類資源生產(chǎn)燃料酒精及化工產(chǎn)品確近二十年的事。以纖維素廢物為原料，生產(chǎn)酒精的研究近年來異?；钴S。酒精加到汽油中作為發(fā)動機的燃料己非常成功。往汽油里加入酒精作為燃料始于第一次世界大戰(zhàn)，1921年德國的混用酒精達到21000噸。五十年代初期，由于大量便宜石油的出現(xiàn)而終止。七十年代中期發(fā)生石油危機以來，生物酒精再次被用作燃料，從此得到大力發(fā)展。首先在巴西、美國，接著其他工業(yè)國家也拭目一待，并積極尋求相應(yīng)的對策，同時發(fā)展中國家也逐漸重視。國際能源機構(gòu)(IFA)為推進燃料酒精事業(yè)的發(fā)展，設(shè)立了專門的協(xié)作組織，現(xiàn)有日、美、加、意、瑞典、新

34、西蘭等國參加，1986年在巴黎召開了第一次會議，就燃料酒精的制造和新技術(shù)開發(fā)交換情報。國際上，發(fā)酵酒精的研究目的是以將其作為清潔的液體燃料，替代或部分替代汽油，作為汽車燃料為目標的。科學(xué)研究的主要方向集中在再生資源利用、提高發(fā)酵強度和節(jié)約能源三大方面的十幾個課題上。通過10多年的研究，大多數(shù)課題的技術(shù)問題已經(jīng)解決。一旦出現(xiàn)石油短缺，利用再生資源生產(chǎn)的酒精就可以用作汽車燃料。盡管近幾年來，世界原油價格暴跌，但是21世紀面臨的能源危機嚴重性并沒有減輕。絕大多數(shù)能源界學(xué)者預(yù)計，到2050年前后，世界將面臨能源的枯竭，發(fā)酵酒精和甲醇將是最現(xiàn)實的液體燃料替代用品。如從減少大氣中溫室氣體濃度、防止地球氣溫

35、升高的觀點出發(fā)，那么發(fā)酵酒精將是除了HZ和電能外，唯一能現(xiàn)實的汽油替代品。3.1.3目前酒精生產(chǎn)面臨的問題與糧爭地目前，世界各國生產(chǎn)酒精多是用淀粉類或糖類作原料，無疑說這類原料是理想的，但由于糧食和糖產(chǎn)量并不十分充足，有嚴重短缺的趨勢，而且從能量平衡的觀點來看，用這類原料生產(chǎn)燃料酒精也是很不合算的，那樣比值往往大于1，也就是說，生產(chǎn)酒精消耗的能量比生產(chǎn)的能源還多。顯然，人們不能依賴這類原料來解決能源緊張的問題。美國能源部1979年以1.5億美元的預(yù)算用于生物質(zhì)能的生產(chǎn)研究，并動員全國的大學(xué)、科研機構(gòu)對此進行廣泛的研究，同時美國農(nóng)業(yè)部在中西部設(shè)置四個實驗廠，以纖維素廢物生產(chǎn)燃料酒精。1980年2

36、月，美國能源部和國家科學(xué)基金會主持了在紐約召開的“燃料和化學(xué)物發(fā)酵生物學(xué)展望”學(xué)術(shù)討論會，報告中闡述了纖維素資源的開發(fā)利用和生產(chǎn)乙醉的問題。日本通產(chǎn)省從1980年起制定了生物質(zhì)燃料化的七年研究開發(fā)計劃，并設(shè)置了生物質(zhì)研究委員會。經(jīng)費預(yù)算總額為260億日元。工業(yè)技術(shù)研究院微生物工業(yè)研究所從1979年起，就進行稻草、廢木材能源化的研究，乙醇發(fā)酵技術(shù)己基本完善，目標是降低成本，進行工業(yè)化生產(chǎn)。其余一些國家如英、法、印度也都在計劃生產(chǎn)燃料酒精。中國科學(xué)院1980年在廣州召開了“全國纖維素化學(xué)學(xué)術(shù)會議”，把開發(fā)利用纖維素資源作為動力燃料提到議事日程上來。這一切表明，纖維素物質(zhì)生產(chǎn)酒精己普遍受到人們的重視

37、，研究非?；钴S。在這方面，國內(nèi)外學(xué)者作了大量的基礎(chǔ)性和應(yīng)用開發(fā)性研究工作，取得了一系列重大進展。3.2農(nóng)作物秸稈的綜合利用3.2.1目前解決“秸稈焚燒”所存在的問題（1）秸稈還田將秸稈發(fā)酵后施于農(nóng)田中，或者將秸稈粉碎埋于農(nóng)田中進行自然發(fā)酵，都是改善土壤，保證土壤中有機質(zhì)的肥田好措施。目前，國內(nèi)已生產(chǎn)出若干種機械化秸稈還田設(shè)備，并在一些地區(qū)應(yīng)用。然而，秸稈還田在我國有很大的局限性。我國人多耕地少，耕地不能采取輪作休耕制，而是一季接著一季地耕種，將未發(fā)酵的干枯秸稈埋于農(nóng)田中，沒有發(fā)酵的時間，沒腐爛的秸稈不但起不到肥田作用，反而影響作物出苗率?？梢?，目前采取秸稈還田來解決“秸稈焚燒”還是存在一定問題

38、的。（2）秸稈氣化做燃料秸稈氣化技術(shù)是一種很好的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)，不失其為“消化”秸稈的好方法。然而，目前所采取的在農(nóng)村建設(shè)供100200戶管道燃氣的秸稈氣化系統(tǒng)，存在很多問題，也解決不了“秸稈焚燒問題”。1）就全國農(nóng)村來看，仍屬于溫飽型，有些地區(qū)尚達不到溫飽型。在一個相當長的歷史時期，農(nóng)村不可能大面積推廣管道化秸稈氣化工程。2）經(jīng)過對許多農(nóng)村調(diào)查表明，農(nóng)民有吃、穿保證之后，隨著收入的提高，希望改善的生活條件順序為房屋、電、自來水、電視、電話、交通工具、燃料?？梢?，燃料排在最后。這說明，就廣大農(nóng)村來說，目前對管道燃氣的需求沒達到相當?shù)钠惹谐潭?。沒有農(nóng)民自身的積極性，靠國家補貼在農(nóng)村建設(shè)管道燃氣

39、是不可取的。3)由于財力有限，國家補貼也有限，目前所建的秸稈氣化供氣系統(tǒng)投資都偏低，造成了建設(shè)質(zhì)量隱患較多。隱患不除，事故將不斷出現(xiàn)，不可能長期運行。4)秸稈氣化提高了能源利用率，一個200戶的氣化站，每年不過消耗400t秸稈，與大量過剩的秸稈相比太少了，解決不了“秸稈焚燒問題”。5）除了采取干餾熱解法建設(shè)較大規(guī)模的秸稈氣化供氣系統(tǒng)可以做到微利運行外，所有氧化法氣化系統(tǒng)都是沒有經(jīng)濟效益的，即便是工程建成了，如何保證長期運營，維修資金如何保證，運行虧損誰來補貼，如何進行安全管理，一系列問題都解決不了。6)管道燃氣的建設(shè)，是百年大計的事，必須與村鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃一起考慮。而目前分散居住的農(nóng)村，不整齊的村

40、屯，建設(shè)管道燃氣系統(tǒng)是不合實際的。3.2.2解決“秸稈焚燒問題”的對策與建議近幾年出現(xiàn)的“秸稈焚燒問題”基本上是作為“農(nóng)業(yè)問題”去解決，去管理的。雖然農(nóng)業(yè)管理部門下了很大的力氣，卻禁燒效果不大，這是受行業(yè)方面、技術(shù)方面、投資方向方面、經(jīng)營管理方面、推廣范圍方面的限制。目前，我國農(nóng)村經(jīng)濟基本上屬于個體的、分散的私有經(jīng)濟，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)多以家庭為單位，土地少、產(chǎn)值少、經(jīng)濟實力小。這樣的作業(yè)單位，容易接受規(guī)模小、風(fēng)險小、投資少、見效快的生產(chǎn)項目，諸如大棚生產(chǎn)、四位一體、節(jié)能灶、小型機械、各種種植技術(shù)等，而投資大、回收期長、涉及戶數(shù)多的項目，靠個體的小農(nóng)單元是無法啟動和運作的。每家每戶生產(chǎn)糧食所“排放”的廢

41、物秸稈構(gòu)成了對社會的危害，是一個社會問題，必須集中治理，跳出“農(nóng)業(yè)問題”的范疇，由各級計劃部門牽頭統(tǒng)一考慮，作為一項重大的資源再利用問題，大環(huán)境問題考慮。確立大手筆項目，“秸稈焚燒問題”是可以得到解決的。1）建設(shè)大型有機肥料生產(chǎn)廠把秸稈粉碎，進行快速發(fā)酵制造有機肥料，是一項成熟的技術(shù)。如果在秸稈過剩地區(qū)建設(shè)年產(chǎn)1550萬t以秸稈為原料的有機肥料工廠，不但可以“消化”掉大量秸稈，同時可以獲得可觀的經(jīng)濟效益。在綠色食品越來越走俏的今天，有機肥料生產(chǎn)具有廣闊的前景。2)建設(shè)大型秸稈炭化工廠18世紀時，工業(yè)較發(fā)達的國家木材熱解業(yè)很興盛，幾乎所有的冶金用炭都來自木材熱解，醋酸生產(chǎn)也來自木材熱解產(chǎn)物的木醋

42、液。后來森林少了，煤的出現(xiàn)代替了木材。將秸稈成型進行熱解與木材熱解相同，是一項成熟的技術(shù)。如果在秸稈過剩地區(qū)建設(shè)年產(chǎn)1050萬t秸稈炭化廠，每年可“消化”35165萬t秸稈，同時可產(chǎn)中熱值燃氣0.31.2億m3，可供中小城市居民用煤氣；產(chǎn)木焦油315萬t，是一個具有很大經(jīng)濟效益的項目。3)推廣秸稈炭粉與化肥摻混技術(shù)把秸稈炭化獲得炭粉，再將炭粉與化肥摻混施于農(nóng)田中，可減少化肥流失，提高化肥利用率，可使糧食增產(chǎn)。這是一項成熟的技術(shù)，在日本已經(jīng)使用多年了。我國農(nóng)業(yè)部門、化肥主管部門應(yīng)盡快推廣該項技術(shù)，制定出相應(yīng)的政策和規(guī)范。如果得以實現(xiàn)，不但“消化”大量秸稈，同時，減少化肥污染，提高糧食產(chǎn)量也是很明

43、顯的。4)建設(shè)大型秸稈發(fā)電廠不論是將秸稈粉碎進行噴粉燃燒發(fā)電，還是將秸稈壓塊燃燒發(fā)電，技術(shù)上是成熟的。如果在秸稈過剩地區(qū)建設(shè)一座20萬kW的秸稈發(fā)電廠，不但每年可“消化”掉180萬t的秸稈，而且還可獲得可觀的經(jīng)濟效益。5）開發(fā)秸稈類煤化應(yīng)用技術(shù)我國對煤炭的應(yīng)用是很廣泛的，特別是大工業(yè)生產(chǎn)中用量很大。如果將秸稈類煤化應(yīng)用，其消耗量是相當大的。類煤化應(yīng)用方法很多，目前可以采取摻混方法，將秸稈固化、顆粒化、粉末化后，摻入相應(yīng)的煤炭中進行利用。曾有試驗表明，將10%.的秸稈粉摻入煤炭煉焦中，可增加煤氣產(chǎn)量，焦炭無明顯變化。向煤炭中摻混秸稈，需要從國家角度出臺相關(guān)政策，需要有相關(guān)部門的配合。從長遠考慮，

44、秸稈類煤化應(yīng)用是有前途的，當?shù)厍蛏厦禾亢谋M時，秸稈將取而代之。6)建設(shè)大型秸稈固化裝置將秸稈粉碎，在高壓力下制成密度大于1.0的人造木棒的技術(shù)是成熟的。如果在秸稈過剩地區(qū)建立大型秸稈固化裝置，可把松散的秸稈制成類木棒，便于保存，便于運輸，便于進入大工業(yè)中利用，也是一個行之有效解決“秸稈焚燒問題”的好辦法。關(guān)于秸稈收集和運輸問題，只要形成了大規(guī)模應(yīng)用，收集和運輸也將隨之形成專業(yè)化行業(yè)。我國煤炭的運輸半徑在800km以上，且在運輸中易產(chǎn)生粉塵污染。而秸稈的運輸半徑比煤小得多，且不會產(chǎn)生污染。綜上所述，應(yīng)該說，利用現(xiàn)有成熟技術(shù)解決局部地區(qū)“秸稈焚燒問題”不應(yīng)該是很大的難題，只要把“秸稈焚燒問題”作為

45、宏觀戰(zhàn)略問題考慮，作為國家一項大的資源利用考慮，跳出“農(nóng)業(yè)問題”的誤區(qū)，這一問題是不難解決的。3.2.3秸稈利用與循環(huán)經(jīng)濟新型循環(huán)經(jīng)濟必須依靠科技手段來提高社會經(jīng)濟活動的生態(tài)效率,實現(xiàn)經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益的統(tǒng)一。因此,雖然我國在實施過程中還存在這樣或那樣的問題,但無疑已經(jīng)在通向循環(huán)經(jīng)濟的道路上邁出了堅實的一步。在全球越來越重視環(huán)境問題,積極實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的形勢下,積極探求對農(nóng)業(yè)廢棄物再利用的有效解決方案成為首選。我國秸稈數(shù)量多,分布廣,是一種巨大的社會資源且人多地少,人均自然資源占有量低,因此,走生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展道路是必然選擇。經(jīng)過近年來的工作積累,我國在秸稈資源的治理和綜合利用上取得了相當

46、的成效和較豐富的經(jīng)驗。但由于一些問題的制約,秸稈資源綜合利用的潛力尚未得到充分發(fā)揮。隨著各級政府以及社會各界對發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的認識的加深和措施的加強,相信在相關(guān)行業(yè)的共同努力下,我國一定能夠做到既有效利用資源,又很好保護環(huán)境,形成生態(tài)和經(jīng)濟的良性循環(huán),實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,走循環(huán)經(jīng)濟的道路。3.3生物柴油的現(xiàn)狀與發(fā)展前景柴油作為一種重要的石油煉制產(chǎn)品,在各國燃料結(jié)構(gòu)中占有較高的份額,已成為重要的動力燃料。隨著世界范圍內(nèi)車輛柴油化趨勢的加快,未來柴油的需求量會愈來愈大,而石油資源的日益枯竭和人們環(huán)保意識的提高,大大促進了世界各國加快柴油替代燃料的開發(fā)步伐,尤其是進入20世紀90年代,生物柴油以其優(yōu)越

47、的環(huán)保性能受到了各國的重視。3.3.1生物柴油的現(xiàn)狀與發(fā)展前景在國際市場上,生物柴油根據(jù)等級和純度的不同,價格在250美元/t以上。目前在美國、歐洲、亞洲的一些國家和地區(qū)已開始建立商品化生物柴油生產(chǎn)基地,并把生物柴油作為代用燃料廣泛使用。生物柴油使用最多的是歐洲,份額已占到成品油市場的5%。目前在歐洲用于生產(chǎn)生物柴油的原料主要為菜籽油,目前的生物柴油標準也主要是參照菜籽油的生物柴油標準品質(zhì)作出的。1999年,歐盟共生產(chǎn)出3.90×105m3生物柴油。2000年初德國的總生物柴油生產(chǎn)量已達450 kt,并有逐年上升的趨勢。德國凱姆瑞亞·斯凱特公司自1991年起開發(fā)研制了用植物

48、油如菜籽油生產(chǎn)生物柴油的工藝和設(shè)備。目前利用該公司的工藝和設(shè)備已在德國和奧地利等歐洲國家建起了多個生物柴油生產(chǎn)工廠,最大產(chǎn)量達300 t/d。3.3.2生物柴油的主要特性眾所周知,柴油分子是由15個左右的碳鏈組成的,研究發(fā)現(xiàn)植物油分子則一般由1418個碳鏈組成,與柴油分子中碳數(shù)相近。因此生物柴油就是一種用油菜籽油等可再生植物油加工制取的新型燃料。按化學(xué)成分分析,生物柴油燃料是一種高脂酸甲烷,它是通過以不飽和油酸C18為主要成分的甘油脂分解而獲得的1。與常規(guī)柴油相比,生物柴油下述具有無法比擬的性能。(1)具有優(yōu)良的環(huán)保特性。主要表現(xiàn)在由于生物柴油中硫含量低,使得二氧化硫和硫化物的排放低,可減少約

49、30%(有催化劑時為70%);生物柴油中不含對環(huán)境會造成污染的芳香族烷烴因而廢氣對人體損害低于柴油。檢測表明,與普通柴油相比,使用生物柴油可降低90%的空氣毒性,降低94%的患癌率;由于生物柴油含氧量高使其燃燒時排煙少,一氧化碳的排放與柴油相比減少約10%(有催化劑時為95%);生物柴油的生物降解性高。(2)具有較好的低溫發(fā)動機啟動性能。無添加劑冷濾點達-20。(3)具有較好的潤滑性能。使噴油泵、發(fā)動機缸體和連桿的磨損率低,使用壽命長。(4)具有較好的安全性能。由于閃點高,生物柴油不屬于危險品。因此,在運輸、儲存、使用方面的優(yōu)點是顯而易見的。(5)具有良好的燃料性能。十六烷值高,使其燃燒性好于

50、柴油,燃燒殘留物呈微酸性使催化劑和發(fā)動機機油的使用壽命加長。(6)具有可再生性能。作為可再生能源,與石油儲量不同其通過農(nóng)業(yè)和生物科學(xué)家的努力,可供應(yīng)量不會枯竭。生物柴油的優(yōu)良性能使得采用生物柴油的發(fā)動機廢氣排放指標不僅滿足目前的歐洲號標準,甚至滿足隨后即將在歐洲頒布實施的更加嚴格的歐洲號排放標準。而且由于生物柴油燃燒時排放的二氧化碳遠低于該植物生長過程中所吸收的二氧化碳,從而改善由于二氧化碳的排放而導(dǎo)致的全球變暖這一有害于人類的重大環(huán)境問題。因此生物柴油是一種真正的綠色柴油。表5是德國凱姆瑞亞·斯凱特公司開發(fā)生產(chǎn)的生物柴油與普通柴油主要性能比較,可以看出,生物柴油在冷濾點、閃點、燃燒

51、功效、含硫量、含氧量、燃燒耗氧量、對水源的危害方面優(yōu)于普通柴油,而其他指標與普通柴油相當。3.3.3生物柴油的生產(chǎn)方法1）直接混合法將植物油與礦物柴油按一定的比例混合后增加作為發(fā)動機燃料使用。20世紀80年代初,Caterpillar Brazil在柴油中摻和了20%的植物油作為與燃燒室發(fā)動機燃料獲得成功Adams C,et al將脫膠大豆油與2號柴油以不同的比例混合后在噴射渦輪發(fā)動機上進行600h的試驗,結(jié)果1:2的未發(fā)現(xiàn)凝膠和變混現(xiàn)象,并降低了燃料的粘度,可用于農(nóng)用機械的替代燃料。目前各國通常采用5-20%的混合比,其性能比與石油柴油的性能接近。但直接混合法生產(chǎn)的柴油存在粘度高易變質(zhì)、不完

52、全燃燒等缺點。2）微乳液法將動植物由于溶劑混合制成的微乳狀液是由兩種不互溶的液體與離子或非離子的兩性分子混合而成的直徑為1-150nm的膠質(zhì)平衡體系。這一方法主要解決了動植物油粘度高的問題。3） 高溫?zé)崃呀夥ǜ邷責(zé)崃呀夥ㄊ窃诔?、快速加熱、超短反?yīng)時間的條件下,是生物質(zhì)中的有機高聚物迅速斷裂為短鏈分子,并使結(jié)炭和產(chǎn)氣降到最低限度,從而最大限度地獲得燃油。但高溫?zé)崃呀夥ǚ磻?yīng)產(chǎn)物難以控制,其得到的主要產(chǎn)品是生物汽油,生物柴油只是其副產(chǎn)品,同時熱解設(shè)備價格昂貴。4）化學(xué)酯交換法目前生物柴油的主要生產(chǎn)方法即用動物和植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在酸性或者堿性催化劑和高溫(230250)下進行轉(zhuǎn)酯化反應(yīng),

53、生成相應(yīng)的脂肪酸甲酯或乙酯,在經(jīng)洗滌干燥即得生物柴油。甲醇或乙醇在生產(chǎn)過程中可循環(huán)使用,生產(chǎn)設(shè)備與一般制油設(shè)備相同,生產(chǎn)過程中可產(chǎn)生10%左右的副產(chǎn)品甘油。但是目前生物柴油的主要問題是成本高。生物柴油制備成本的75%是原料成本,因此采用廉價原料及提高轉(zhuǎn)化從而降低成本是生物柴油能否實用化的關(guān)鍵。美國已開始通過基因工程方法研究高油含量的植物。日本采用工業(yè)廢油和廢煎炸油。歐洲是在不適合種植糧食的土地上種植富油脂的農(nóng)作物?；瘜W(xué)法合成生物柴油還有以下缺點:工藝復(fù)雜、醇必須過量,后續(xù)工藝必須有相應(yīng)的醇回收裝置,能耗高;由于脂肪中不飽和脂肪酸在高溫下容易變質(zhì),色澤深;酯化產(chǎn)物難于回收,成本高;生產(chǎn)過程有廢堿

54、液排放。5）生物酶催化法為解決化學(xué)酯交換法中存在的問題,人們開始研究用生物酶法合成生物柴油,即用動植物油脂和低碳醇通過脂肪酶進行轉(zhuǎn)酯化反應(yīng),制備相應(yīng)的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有條件溫和,醇用量小、無污染排放的優(yōu)點。但由此帶來的主要問題有:脂肪酶對長鏈脂肪醇的酯化或轉(zhuǎn)酯化有效,而對短鏈脂肪醇如甲醇或乙醇等轉(zhuǎn)化率低,一般僅為40%60%;短鏈醇對酶有一定毒性,酶的使用壽命短;副產(chǎn)物甘油和水難于回收,也造成對產(chǎn)物形成抑制和對固定化酶有毒性,使固定化酶使用壽命短。目前生物酶技術(shù)生產(chǎn)生物柴油尚未工業(yè)化。3.3.4生物柴油的應(yīng)用前景分析生產(chǎn)和推廣應(yīng)用生物柴油的優(yōu)越性是顯而易見的:(1)原料易得

55、且價廉。用油菜籽和甲醇為生產(chǎn)原料,可以從根本上擺脫對石油制取燃油的依賴。(2)有利于土壤優(yōu)化。種植油菜可與其他作物輪種,改善土壤狀況,調(diào)整平衡土壤養(yǎng)分,挖掘土壤增產(chǎn)潛力。(3)副產(chǎn)品具有經(jīng)濟價值。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的甘油、油酸、卵磷脂等一些副產(chǎn)品市場前景較好。(4)環(huán)保效益顯著。生物柴油燃燒時不排放二氧化硫,排出的有害氣體比石油柴油減少70%左右,且可獲得充分降解,有利于生態(tài)環(huán)境保護。此外生物柴油由于競爭力不斷提高、政府的扶持和世界范圍內(nèi)汽車車型柴油化的趨勢加快而前景更加廣闊。目前生物柴油生產(chǎn)存在的主要問題是成本高,化學(xué)法生產(chǎn)制備生物柴油具有一定的不足,生物酶法具有很多優(yōu)點但存在工業(yè)化難的技術(shù)問題

56、。因此開發(fā)價廉的植物油脂以及革新和研究新型的生物柴油制備工藝對生物柴油的生產(chǎn)應(yīng)用尤為迫切。對我國來說,解決這一難題,可從以下方面著手研究:一是要解決原料數(shù)量、質(zhì)量、渠道問題。制約生物柴油生產(chǎn)的最主要問題是廉價、來源穩(wěn)定的原料問題。我國地域廣泛,擁有豐富的生物柴油資源(大豆油、玉米油、葵花籽油、菜籽油、棕櫚油、椰子油、棉籽油、動物油脂等),同時飯店產(chǎn)生大量的煎炸油,如果加以很好利用,有很大市場潛力。在技術(shù)資源儲備上,可結(jié)合應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)培育高油植物或工程藻類。二是要解決生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用難點?？芍﹂_發(fā)各種催化劑,以適應(yīng)不同原料的加工要求;改進反應(yīng)體系,采用超臨界流體等技術(shù)增加反應(yīng)界面的接觸面積、提

57、高催化劑的有效濃度,提高反應(yīng)速率;在酶法生產(chǎn)研究中,考慮選擇適宜的載體的高效固定化脂肪酶,降低酶使用成本,注重全細胞生物催化劑的開發(fā)應(yīng)用;在生產(chǎn)工藝上,考慮副產(chǎn)品的徹底除去。將生物柴油生產(chǎn)與精制甘油工藝聯(lián)產(chǎn),提高油品質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本。3.4微藻生物質(zhì)可再生能源的開發(fā)利用藻類是最低等的、自養(yǎng)的放氧植物，它是低等植物中種類繁多、分布極其廣泛的一個類群。無論是海洋、淡水湖泊等水域，或是潮濕的土壤、樹干等處，幾乎在有光和潮濕的任何地方都能生存。微藻是指一些微觀的單細胞、群體或絲狀的藻類，大多數(shù)是浮游藻類，生物量大、分布廣。藻類通過熱解可獲得生物質(zhì)燃油，是重要的可再生生物能源；通過農(nóng)業(yè)化學(xué)技術(shù)可從一些

58、富含脂肪的微藻中提取油脂，用于制備食用油和生物柴油；藻類中還含有多種維生素、胡蘿卜素、蛋白質(zhì)、脂肪酸等成分，是藥用活性物質(zhì)的來源；藻類還可用于污水處理等。地球上的生物每年通過光合作用可固定8×1010t碳，生產(chǎn)1.46×1011t的生物質(zhì)，其中40%應(yīng)歸功于藻類的光合作用。因此，藻類生物與人類的生存和發(fā)展有極其密切的關(guān)系，是重要的可再生生物資源。微藻由于具有種類多樣、光合作用效率高、生物產(chǎn)量高、生長繁殖快、生長周期短和自身合成油脂能力強的有利特點而被許多學(xué)者認為是制備生物柴油最佳的生物質(zhì)能原料之一。因此微藻是新型生物柴油原料油源之一，也是未來生物柴油發(fā)展的趨勢之一。3.4.1利用藻類作熱解材料具有如下優(yōu)點。1）藻類的光合作用