李抒陽

（貴州省環(huán)境能源交易所，貴陽 550009）

生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術及資源綜合開發(fā)利用研究

李抒陽

（貴州省環(huán)境能源交易所，貴陽 550009）

生物質(zhì)能是一種可再生能源，可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，取之不盡、用之不竭。近幾年，我國生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術發(fā)展較快，但是與發(fā)達國家相比，仍存在不小差距。生物資源包括林業(yè)、農(nóng)業(yè)、廢棄水、固體廢物和畜禽糞便等資源，其化學成分相差較大。生物資源可以通過直接燃燒、物化、生化、化學轉(zhuǎn)化等方式轉(zhuǎn)變成為生物質(zhì)能。本文介紹了生物質(zhì)能的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、分類及化學組成，通過分析提出了合理利用的措施，以期指導今后的實踐工作。

生物質(zhì)能；生物資源；綜合開發(fā)利用

1 國內(nèi)外生物質(zhì)能開發(fā)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

1.1 國外開發(fā)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

美國是生物質(zhì)能發(fā)展比較好的發(fā)達國家之一，為了更好地發(fā)展生物質(zhì)能技術，美國國會于2002年通過了《發(fā)展和推進生物質(zhì)產(chǎn)品和生物能源報告》與《生物質(zhì)技術路線圖》法案，并提高科研經(jīng)費至6.82億美元，同時還提出減免生物質(zhì)能稅收的相應政策。歐盟也提出，到2020年，將有20%的燃料用生物質(zhì)能代替。為了應對石油危機，巴西等國減少石油進口量，大力發(fā)展生物質(zhì)能技術。與此同時，日本、新加坡、加拿大等國也開始進行生物質(zhì)能的研發(fā)工作[1]。

1.2 國內(nèi)開發(fā)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

我國政府將生物質(zhì)能利用技術的研究與應用列為重點科技攻關項目，并開展了乙烯類生物質(zhì)能的研發(fā)與應用工作。近年來，我國在生物質(zhì)能領域取得了許多優(yōu)秀成果，但由于研究范圍較小，生物質(zhì)能理論基礎薄弱，仍然有許多實際問題尚未解決，與其他發(fā)達國家相比，仍存在不小的差距[2]。

近些年，我國主要利用生物質(zhì)能技術生產(chǎn)煤油、汽油等能源，并沒有對生物質(zhì)能進行更深層次的挖掘，導致生物汽油價格遠高于以石油為原料的汽油價格。這不僅不利于進一步推廣生物質(zhì)能技術，還嚴重阻礙了生物質(zhì)能技術的應用。

2 生物質(zhì)資源的分類

根據(jù)來源不同，生物質(zhì)能資源主要分為五類，即林業(yè)資源、農(nóng)業(yè)資源、廢棄水、城市固體廢物和畜禽糞便。

林業(yè)資源主要是指由植物提供的生物能源，包括落下的樹葉、殘余的樹枝和木屑等；農(nóng)業(yè)資源指的是農(nóng)作物生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物所提供的生物能源，主要包括農(nóng)作物的秸稈、果殼、果粒等[3]；廢棄水主要包括生活污水和工業(yè)有機廢水兩類，生活污水是指人們在生活中排放的污水，如盥洗水、廚房污水等；工業(yè)有機廢水指的是工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含有有機物質(zhì)的污水；城市固體廢物指的是人們在生活中丟棄的固體垃圾，如生活垃圾、建筑廢物等，其類型受人們的生活水平、消費觀念、傳統(tǒng)習俗等因素的影響；禽類糞便指的是家畜的排泄物。

3 生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術

根據(jù)原料濕度不同，生物質(zhì)能可以分為干生物質(zhì)和濕生物質(zhì)兩大類。通常，干生物可以采用直接燃燒、熱化學法和物理化學法轉(zhuǎn)變?yōu)樯镔|(zhì)能，濕生物采用生物技術和化學方法轉(zhuǎn)變?yōu)樯镔|(zhì)能。生物資源可以通過上述方法轉(zhuǎn)變成為固體、液體和氣體燃料。

3.1 直接燃燒方式

直接燃燒法的處理過程簡單、易操作，但是如果燃燒不充分，會對環(huán)境造成一定破壞。以前，人們主要采用爐灶、鍋爐進行燃燒處理，隨著科學技術的不斷進步，固體成型燃燒法逐漸取代之前的燃燒方式。固體成型燃燒是指將生物體固化處理后進行轉(zhuǎn)換，這樣不僅可以提高轉(zhuǎn)換效率，使生物體燃燒充分，合理利用資源，還可以減少二氧化碳和二氧化硫的排放量，保護環(huán)境。

3.2 物化轉(zhuǎn)換方式

物化轉(zhuǎn)換主要包括對生物體進行液化、氣化、熱降解三種方式，人們通過物化轉(zhuǎn)換可以將生物體轉(zhuǎn)換為生物質(zhì)能。

3.2.1 液化

液化指的是通過化學反應，將生物體轉(zhuǎn)換為液體形態(tài)的過程，液化的實質(zhì)是在一定條件下，把大分子的固態(tài)物質(zhì)變?yōu)樾》肿拥挠袡C物的過程，包括間接液化和直接液化兩種轉(zhuǎn)化方式。間接液化首先將生物轉(zhuǎn)化為氣體，之后再將氣體液化成為液體；直接液化是將生物體與化學劑相融合，放入高溫高壓反應釜中，在適當壓力、溫度條件下直接轉(zhuǎn)化為液體的過程。直接液化主要包括三個階段，一是將大分子的固體變?yōu)樾》肿拥幕衔?；二是小分子的化合物被某種液體溶解；三是使其在高溫高壓反應釜中液化，最終以小分子液體的形式存在[4]。

3.2.2 氣化

生物體氣化是指在不完全燃燒的情況下，對生物體進行加熱處理，使大分子固體物質(zhì)的化合鍵斷裂，產(chǎn)生一氧化碳、甲烷、氫氣等氣體的過程。

3.2.3 熱降解

生物熱降解指的是將生物體進行干燥后，進行研磨、粉碎處理，將研磨后的碎渣放入反應釜，通入硫化氣體并進行高溫加熱使其充分燃燒成炭灰形式，之后對其冷卻后收集。

3.3 生化轉(zhuǎn)化技術

生化轉(zhuǎn)化主要有厭氧消化制取沼氣、通過酶技術制取乙醇或甲醇液體燃料兩種方式。厭氧消化制取沼氣技術是指將有機物放置于無氧環(huán)境中，通過微生物之間的相互作用使其轉(zhuǎn)化為沼氣的過程，厭氧消化過程實質(zhì)上就是沼氣發(fā)酵的過程，整個過程工藝非常復雜。酶技術制取乙醇或甲醇技術中最重要的是甲醇和乙醇的提取，通常乙醇可以從植物中進行有效提取[5]。

3.4 化學轉(zhuǎn)化方式

化學轉(zhuǎn)化方式是指按照相應的化學式進行反應，使之產(chǎn)生不同的生物質(zhì)能，如生物柴油，其主要有物理法、化學法和生物法三種生產(chǎn)方法。物理法包括直接混合法與微乳液法；化學法包括裂解法、酯交換法和酯化法；生物法主要是指生物酶催化劑合成生物柴油技術[6]。

4 生物質(zhì)資源綜合開發(fā)利用策略

首先，有效利用秸稈等植物廢物。農(nóng)村秸稈資源豐富，隨著科學技術的不斷發(fā)展和農(nóng)村人民生活水平的提高，秸稈、木柴等傳統(tǒng)燃料逐漸被石油、煤氣、電力取代，導致秸稈不能很好被利用，而化石能源的大量應用不僅危害環(huán)境，也造成資源浪費。人們必須給予重視，要進一步發(fā)展生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術，使秸稈得到合理利用。其次，要加大生物質(zhì)能的科研投資，對生物質(zhì)進行精細化分類，進一步發(fā)展生物智能化技術，使之有效代替石油等燃料。再次，要合理利用轉(zhuǎn)基因技術，培育更多優(yōu)良品種。最后，要大膽創(chuàng)新生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術，提高生物質(zhì)能產(chǎn)品產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本。

5 結(jié)語

隨著科學技術的不斷發(fā)展，生物質(zhì)能技術將會扮演越來越重要的角色，人們在開發(fā)生物質(zhì)能產(chǎn)品的同時，要合理、高效地利用生物資源，這樣不僅有利于資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的建立，也有利于我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

1 李改蓮，王遠紅，楊繼濤，等.中國生物質(zhì)能的利用狀況及展望[J].河南農(nóng)業(yè)大學學報，2004，（1）：100-104.

2.黃盛初，孫 欣，張文波，等.中國煤炭開發(fā)與利用的環(huán)境影響研究[D].北京：煤炭信息研究院潔凈能源與環(huán)境中心，2003.

3 李琦芬，任建興，潘衛(wèi)國，等.秸稈類生物質(zhì)燃燒結(jié)渣與沉積傾向分析[J].上海電力學院學報，2007，23（4）：332-335.

4 劉 宇.多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)設計和實施過程關鍵問題研究[D].北京：清華大學，2007.

5 林汝謀，金紅光，高 林.化工動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及其集成優(yōu)化機理[J].熱能與動力工程，2006，21（4）：331-337.

6 林 琳，趙黛青，魏國平，等.生物質(zhì)直燃發(fā)電系統(tǒng)的生命周期評價[J].水利電力機械，2006，28（12）：18-20.

Study on Biomass Energy Conversion Technology and Resources Comprehensive Development and Utilization

Li Shuyang
(Guizhou Environment Energy Exchange, Guiyang 550009, China)

Biomass is a renewable energy that can be converted into conventional solid, liquid and gaseous fuels, inexhaustible.In recent years, China's biomass energy conversion technology developed rapidly, but compared with developed countries, there is still a small gap.Biological resources, including forestry, agriculture, waste water, solid waste and livestock and poultry manure and other resources, the chemical composition of a large difference.Biological resources can be directly burned, materialized, biochemical, chemical conversion, etc.into biomass energy.This paper introduces the research status, classification and chemical composition of biomass energy at home and abroad, and puts forward reasonable utilization measures through analysis to guide future practical work.

biological energy; biological resources; comprehensive development and utilization

F426.2

A

1008-9500(2017)10-0046-03

2017-08-11

李抒陽（1995-），男，貴州遵義人，本科，研究方向：環(huán)境能源交易。