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唾手可得的可再生能源——生物质能
发布时间: 2020/1/2 12:00:00
  随着现代工业的发展,人类对能源的需求量越来越大。20世纪前半期,煤炭是能源的主角。从1967年开始,石油超过煤炭成为人类的第一能源。以后又有天然气的应用。然而,煤炭、石油和天然气的储量都有限。为了克服能源危机,除了继续探查煤和石油资源外,就是开发新能源和各种辅助能源。然而,开发新能源,如太阳能、地热能、核聚变能等最有希望的新能源的开发。还有待于科学技术的进一步发展,大规模的商业化应用估计还需要20~40年。在此青黄不接的时期,为维持可持续发展,科学家和工程师们便在诸多辅助能源上下功夫。其中,生物质能便是主要的辅助能源,而且正从辅助能源向替代能源发展。
  生物质能是人类最早利用的能源。人们烧的柴薪、秫秸、木材、牛粪之类都属生物质能。因此也可以说,除了煤和石油等矿物燃料外,凡是可以作燃料的植物、微生物,甚至动物产生的有机物质都可以划为生物质能。例如,农作物和农业产生的有机残余物,树木和森林工业产生的废料;动物的粪便;江河和湖泊中的沉积物及农副产品加工产生的有机废料、废水;城市生活垃圾等都是生物质能的资源。此外,藻类等水生植物和可以进行光合作用的微生物,也是可以开发利用的生物质能。
  生物质能又称“绿色能源",是指通过植物的光合作用而将太阳辐射的能量以一种生物质形式固定下来的能源。生物质能的应用,有不同的形式,可以将树木、千草、秸秆等直接作燃料,也可以通过一定的方式将生物质能转化为沼气、乙醇等作为燃料。
  据推算,地球上每年由植物固定下来的太阳辐射能是目前全世界年能耗总量的1 O倍。照射到地球上的太阳能中的0.024%被绿色植物的叶子捕获,叶子通过叶绿素产生光合作用,将二氧化碳和水结合成碳水化合物和氧,太阳光的辐射能变成了植物的化学能。
  生物质能来源于太阳辐射能,因此它是取之不尽的可再生能源。但过去,生物质能一向不被人们重视,认为只是一些秸秆、树枝等的小问题。例如我国每年有1.5亿吨(约合7 000万吨标煤)以上的作物秸秆在田间地头被直接烧掉,不但浪费了宝贵的资源,而且污染了环境。过去人们不重视生物质能,因为生物质能与煤炭、石油等矿物燃料相比,其主要缺点是燃烧热值低、体积松散。不便于工业化应用。为此,开发生物质能需要以科学技术加工改造原始的生物质原料,把原始的生物质能通过生物或化学的方法气化或液化,便可以转化成现代高质量能源,既提高了热效率又解决了石能源使用的弊端。是社会可持续发展的重要方面。
  
          木柴                   秸秆                      垃圾
  用科学技术加工改造原始的生物质能不一定都用高新科技,有些只需用简单的技术就能解决问题。如生物质沼气化,在我国农村已普遍推广;又如生物质酵解成乙醇,作为内燃机替代能源或混合能源,在国外已是成熟技术,而我国则需要依据我国的特点提高转化效率与效益,同时着力研究纤维质原料转化成乙醇的问题,从而扩大原料来源,以便规模化生产;还有,可用生物质能生成水煤气。生物质能在不充分氧化条件下,产生一氧化碳等可燃气体也是较成熟的技术,可以在适宜条件下,在小城镇通过管道供气。
  需要高新技术的是生物制氢。氢气燃烧生成水,无任何污染,是未来最理想的清洁能源。科学家们认为。氢的来源以生物制氢和仿生生物制氢最为理想,因为这都是利用太阳能生产氢气,有待大力开发研究。
  微生物分解有机物质也可以产生氢气,我国已实现了中试(中间试验)规模的微生物制氢技术。
  水中的藻类能释放氢气,是几十年前就已发现的,只是数量甚微,难以收集利用。国外近年的研究有了突破性进展,不仅放氢数量有了数量级的提高,对其放氢机制也有了框架性的了解。
  综上所述,生物质能并不像一般人印象中的一些秸秆树枝而已,它是重要的国家战略资源,与科技结合可以充分发挥其热效率,其总量与年俱增,成为国家能源的重要组成部分。
  当前,世界各国普遍重视生物质能的开发和利用,开发“绿色能源”已成为当今世界上工业化国家开源节流、化害为利和保护环境的重要手段。据联合国环境保护机构的调查报告说,工业化国家在开发“绿色能源"方面取得了良好的成绩,其中有些国家通过实施“绿色能源’’政策,在相当大的程度上缓解了本国能源不足的矛盾,而且显著改善了环境。
 
    

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