生物质能的开发与利用

肖 洋 刘海峰 李 娜

(武昌工学院机械工程学院，湖北 武汉 430065)

1 生物质能的特点

(1)可再生性。生物质能最大的特点就是可再生性，生物质能是通过转化太阳能而得来的，而太阳能是取之不尽用之不竭的自然资源。因此，生物质能是和潮汐能、风能等一样的可再生能源，可实现长久、可持续性发展。

(2)资源丰富。我国作为世界上的人口大国、农业大国，在开发生物质能源方面有着丰富的资源可利用，据相关数据统计，我国每年生物质可转化的能量相当于5亿t标准煤的能量，随着我国的不断发展，可转化量还在逐年递增。而且生物质能源来源丰富，迄今为止已有十几种原材料可用于生物质能源的开发与利用。

(3)对环境污染小。生物质能中含硫、氮都比较少，在燃烧之后产生的有害气体SO2、NOX等都比较少，而且生物质在利用过程中的CO2排放量很少，对缓解温室效应有着显著的效果。

(4)替代优势。在现在研究的基础上，可以将生物质能源转化为生物质成型燃料、生物质可燃气、生物质液体燃料等，来替代化石能源。

2 生物质能资源的分类

在生活中的生物质资源很多，依据不同的分类标准可以划分为不同种类的生物质资源，其中根据生物质资源的来源可以将生物质资源分为四大类：森林资源、农作物秸秆、禽畜粪便、生活垃圾。

2.1 森林资源

森林资源是森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，主要是薪材，但是也包括一些工业木材残渣。森林资源在我国能源比重中有很大的占比，树木通过光合作用固定太阳能，再被进一步利用。薪材的来源主要是修剪树木生长过程中的树杈，将这些多余的树杈回收再利用，变成生活所需的能源。

2.2 农作物秸秆

农作物秸秆主要包括农作物的茎、叶、根。我国是农业大国，有着丰富的农业资源，但是以往对于农业秸秆的利用都是直接燃烧，这样不仅利用效率低，还污染环境。随着科技的发展，直接燃烧的形式逐渐被取消，取而代之的是将农作物秸秆加工后再进行利用，这样既可以提高燃烧效率，还可以避免浪费，农作物秸秆也是生物质能源的一个重要来源。

2.3 禽畜粪便

禽粪便是畜禽排泄物的总称，它是其他形态生物质(主要是粮食、农作物秸秆和牧草等)的转化形式，包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。以往对于禽畜粪便的利用是还田化肥和养殖鱼类，这样利用会导致资源大量流失和水污染，给环境带来很不好的影响，采用集中科学处理，可以使禽畜粪便得到更好地利用。

2.4 生活垃圾

生活垃圾主要指城镇居民、生活、服务等产生的废弃物，其成分复杂，种类繁多。随着人们生活水平的提高，生活产生的垃圾也越来越多，如果将这些垃圾集中掩埋或燃烧，会对环境有很大影响。现在将这些垃圾分类进行，加工成生物质能源再利用，既保护了环境，又解决了社会问题。

3 生物质能的转化

生物质能的利用生物质需要经过多次转化，其转化方式主要包括生物质固化、生物质液化、生物质气化3种方式。(见图1)

图1 生物质转化图

生物质固化：将生物质资源进行高温、高压处理，压制成固态成型燃料。木屑、秸秆、稻壳等均可作为生物质固化成型的原料，但当木炭为最终产品时，木屑是唯一的原料。

生物质液化：通过高温高压将生物质转化为高热值的液态产物，也就是将固态大分子有机化合物转化为小分子液态有机物的过程。

生物质气化：用氧气、水蒸气或者氢气作为气化剂，在高温下通过热化学反应，将生物质中可燃部分气化为可燃气。气化技术也是目前生物质能转化利用技术的一个重要方向。

4 生物质能应用现状

4.1 市场环境和保障机制不够完善

我国的生物质能发展缺乏明确的战略目标，而且没有一套完整的市场体系，还处在“以产定销、计划供应”阶段。

4.2 商业化利用难

资源分散，收集手段落后，产业化进程缓慢，制约着生物质能源高新技术的规模化和商业化利用。集中发电和供热是国际上通行的高效清洁地利用生物质能源的主要技术方式。但是，这些技术需要具有一定的规模，才能产生经济效益。

4.3 技术落后

现在我国在新能源研发工作上，尚未达到一个成熟的水平，仍然处于探索阶段，相对于一个发达国家我国的生物质能源技术较为落后，这也激励着后人不断向着这个方向开拓创新，技术不够成熟成为制约我国生物质能发展的主要原因。

4.4 利用制约

一些制约生物质能发电的问题逐渐显现出来。电价补贴标准低，使生物质发电项目一旦投入运营就面临亏损境地。《可再生能源法》明确指出，要制定激励可再生能源发展的税收及贷款优惠政策，然而关于生物质发电的相关退税政策至今尚未落实。

5 结论

综上，随着时代的发展、科技的进步，全球的化石能源已经接近枯竭状态，开发新能源代替化石能源已经迫在眉睫，生物质能能作为全新可再生能源登上世界舞台，生物质能的出现不仅可以缓解能源危机，还可以促进生态文明建设。因此，加大对生物质能的研究，提升研究速度，对于我国的可持续发展计划有着至关重要的作用。