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為何說（shuō）“生物質能”是人類未來（lái）發展的重要能源？
作者：貝斯爾 | 發布時間：2024-04-29
你知道嗎（ma）？人類正在陷入“能源（yuán）危機”，“停油限電”就是最好的證明。很多自然資源正在不斷枯（kū）竭，那麽人類又該（gāi）如何破局（jú）呢？“新能源（yuán）”一定是破解危機的重要手段。
“新能（néng）源”又稱非常規能源（yuán），是指傳統能源之外的各種能源形式。很多人對新能源都僅限於“新能源汽車”。今天我們就來說一說，能改變人類（lèi）未來發展的重要新能源—“生物質能”。
為何說“生物質能”是人類未來發展的重（chóng）要（yào）能源？
1、什麽是生物質能？
相信很多人都會覺得陌生（shēng），簡單來說，就是太陽能以（yǐ）化學能形式貯存在生物質中（zhōng）的能（néng）量形式。生物質能（néng）是以“生物（wù）質”為載（zǎi）體的能量，生物質又（yòu）大（dà）多源於綠色植物的光合作用，可轉化為常規的固態、液態及氣態燃料，所以生（shēng）物質能就（jiù）成了（le）取之不盡、用之不竭的一種可再生能源，也（yě）是唯一一種可（kě）再生的碳源。我們可以總結為：綠色環保、無汙染的可再生資源。
生物質包（bāo）括植物通過光合作用生成的有機物，例如植物動物的排泄物、垃圾以及有機廢水等（děng），生物（wù）質的能源就來源於太陽，所以生物質能也是太（tài）陽能的一種。
生物質是太陽能主（zhǔ）要的吸收器和儲存器，生物能源通過光合（hé）作用，把太陽能聚集在一起，而這些能量就是人類發展不可獲缺的新能源。
2、生物質（zhì）能的主要來源有哪些呢？它為什麽被稱作“零碳”能源？
生物質是一個巨大的能源，它的來源主要有薪柴、木質廢棄物、農業秸（jiē）稈、牲畜的糞（fèn）便、製糖作物廢料以及城市垃圾和汙水、水生植物等，由此（cǐ）可見，相（xiàng）比於煤、石油、天然氣等不可再生能源（yuán），生物質的來源要（yào）更廣泛（fàn）一些。
所謂“零碳”，不是（shì）沒有二氧化碳排放，而是（shì）利用植樹（shù）等自然方式補（bǔ）充（chōng）等量的氧氣，與（yǔ）人們排放的二氧化碳相抵，達到平衡。
生物質能主要利用農業（yè）剩餘物、生活汙水垃圾、有機廢渣廢料、以及畜禽類的糞便這（zhè）些物質在自然分解（jiě）的情況下，將釋放出甲烷等溫室效應更強的氣體，可以（yǐ）實現一個循環再利用的過程。
在生物質能作為零碳能源的利用過（guò）程（chéng）中，如果增加碳的（de）收集和存儲過程，收集產生的CO2，能夠創造（zào）負（fù）碳排放，這樣就可以成（chéng）為環境修複的方式之一。
因此生物質能被廣泛認為是限製全球變暖（nuǎn）、達到（dào）碳中和不可或缺的組成部分。生物（wù）質能不僅具備了零碳能源的屬性，更將為負碳能源積極發揮作用。
3、“生（shēng）物（wù）質能”能成為（wéi）人類未（wèi）來發展的重要能（néng）源嗎？
生物質能源是一種非常理想的可再生資源，你想想，人類每天生產生活，每（měi）年都有大量（liàng）的工業、農業（yè）廢水（shuǐ）、廢料產出，即使不被利用，廢氣處（chù）理也是非常頭疼的事情。
世界上87%的（de）能源需求目前都來源於石化燃（rán）料，而這些燃（rán）料在燃（rán）燒時會向空氣中排放大量（liàng）的CO2。而生物質（zhì）能作為燃（rán）料的時候，生物質在生長時需要的CO2的量相當於它燃燒的CO2的量，因（yīn）此大氣中的CO2淨排量近似為零，並且生物質中（zhōng）硫的含量極低，所（suǒ）以利用生物質作為代替能源對於改善環境減少大氣中的CO2含量以及減少溫室效應都有（yǒu）極大的（de）好處。
在未來，生（shēng）物質也將作為石化燃料的“替代能源”向社會（huì）提供各方麵的可再生資源，生物質能也將成為人類未來發展的重要能源。
目前生物質能作為國（guó）際公認的零碳可（kě）再生（shēng）資源，已經通過發電、供熱、供氣等方式應用於工業、農業、交通生活（huó）等多個領域了，並且是其他可再生能源無法（fǎ）替代的（de）。
目前我國生物質能源化利用量約有4.61億噸，實現碳減排放約（yuē）為2.18億噸。未來生物質能將結合生物能源與碳捕獲和存儲技（jì）術，創造負碳排放（fàng），並將在各（gè）個領域為我國2030年碳達峰和2060年的（de）碳中和做（zuò）出巨大貢獻。
我國是一個農（nóng）業大國，生物質資源十分豐富，對生物質能源（yuán）利用極為（wéi）重視，已連續在四個五年（nián）計劃將生物質能利用技術的研究與應用列為重點科（kē）技攻關項目，並開展了生物質能利用新技術的研究與開發（fā），取得了較大的進展。
生物質能（néng）利用技（jì）術有哪些？
（一）生物質燃料的特性
生物質的轉化可以分為（wéi）物理方法、熱化學轉化方法、生物轉化方法。物理方法隻是改變生物質的形狀、致密度，以便於（yú）應用和儲藏；熱化學轉化法是通過熱化學將生物（wù）質（zhì）轉化（huà）製備得到一氧化碳、氫氣、小分（fèn）子烴或生物質油等物質；生物轉化是通過微生物或（huò）酶把生物質進行生（shēng）化反應的過程。
生物質燃料的特性（xìng），如下：
1、含碳量少，生物質燃料的含碳量最高不會超過（guò）50%，相當（dāng）於褐煤的含碳量。特別是固定碳的含量明顯比煤少，所以該燃料燃燒的時間短，而且能量密度比較低。
2、揮發分多，該燃料中的碳（tàn）多數和氫結合成分子量較低的碳氫化合物，遇熱易分解（jiě）析出揮發物，揮發分裏所含能量占其（qí）所有能量（liàng）的一（yī）半（bàn）以上，若燃燒不充分（fèn）會產生（shēng）黑煙汙染（rǎn）環境。
3、含氧（yǎng）量多，使得生物質易燃，且不（bú）需要太多的氧氣供應。
4、生物質燃料密度小，比較（jiào）容易（yì）燃燒盡（jìn），灰渣中殘留的（de）碳少，但對燃料的運輸不利。與煤的燃（rán）燒類似，生物質燃料的燃燒過程可以分為預熱、幹（gàn）燥、揮發分析出和焦炭燃燒四個階段（duàn）。在250℃時熱分解開始，在325℃時揮（huī）發（fā）分可以析出（chū）近80%。
（二）生物質壓縮成型
生物質燃（rán）料在直接燃燒時存在揮（huī）發（fā）分逸（yì）出（chū）過快、空氣供給難以（yǐ）控製等（děng）問（wèn）題，這些問題在一（yī）般的爐灶（zào）中不易解決，村民使用時也控製不好。為了改善此類問題，將分布散、形體輕、儲運困難、使用不便的生（shēng）物（wù）質燃（rán）料壓縮成型後使用，能（néng）提高（gāo）燃料的熱值（zhí），改善燃燒性能，此項（xiàng）技術稱為生物質壓縮成型技術。
20世紀80年代，此項技術得到較大規模的發展。農村以秸稈、稻殼等（děng）為主的生物質資源豐富，在收（shōu）集過程中盡可能減少夾帶泥土（tǔ），防止燃燒（shāo）時結渣，條件允許宜采（cǎi）用機械化收集。壓（yā）縮成型過（guò）程中的加熱一方麵可以使原料中含的木質素軟化，起到粘結的作用；另（lìng）一方麵還可以使原料本身變軟，容（róng）易壓縮。或（huò）者加入粘結劑，例如加入10%—20%的煤粉或炭粉可（kě）以達到增加壓塊熱值的（de）作用，再者加入粘結劑可增加（jiā）粘結力便於成型。
保型是在生物質成型後的一段套筒內進行的（de），其內（nèi）徑略大於（yú）壓縮成型的最小部位直徑，以便使已（yǐ）成型的物料消除（chú）部分應力，隨著溫度的（de）降低固定形狀。生物（wù）質壓縮成型燃（rán）料可廣泛應用於各（gè）種類型的家（jiā）庭取暖爐、熱水鍋（guō）爐、熱（rè）風爐和小型發電設備，是煤料的一種很好的替（tì）代品。
（三）生（shēng）物質能現代化利用技術（shù）
隨著人類的進步和社會（huì）的發展，人們對能源的需求數量（liàng）越來越多，品位越來越高，對生物（wù）質能的利用也改變（biàn）了（le）傳統的直接燃燒方式，先將其轉（zhuǎn）化為高品（pǐn）位能（néng）源，然後再進行利用。在轉換技術方麵最近大（dà）力發展的新技術主要有氣（qì）化技術和幹餾技（jì）術。
1、氣化技術
生物（wù）質氣化是生物質熱化學（xué）轉換的一種（zhǒng）技術，是在不完全燃燒條件下，將（jiāng）原料加熱，使較高（gāo）分子量的有機碳氫化合物鏈裂解，變成較低分子量的CO、H2、CH4等可燃氣體，在轉（zhuǎn）換過（guò）程中要加氣化劑。
目前氣化（huà）技術是生物質熱化學轉化技術中最具實用性（xìng）的一種。氣化反應過程同（tóng）時包括固體燃料的幹燥、熱（rè）分（fèn）解反應、還原反應和氧化反應。
秸稈、稻殼、柴草等（děng）農業（yè）廢棄物氣化利用熱值（zhí）高（gāo）。據（jù）測算，直接燃燒隻能利用其熱值的20%，這不但造成了資源（yuán）的極大浪（làng）費，而且焚燒（shāo）的煙霧也對大氣環境（jìng）造成了嚴重汙染；若將（jiāng）其放到氣化爐灶內燃燒，則可使熱值的利用率提高到80%以上，機械統一控製空氣的（de）供給量（liàng），可（kě）使燃燒充分（fèn），煙塵排放（fàng）量少，殘餘的灰燼也很少（小於7%），比一般農（nóng）家直接燃燒熱值利用率可提（tí）高（gāo）60%以（yǐ）上。
2、生物質幹餾製氣
生物（wù）質幹餾技術以其燃氣熱值高、產能大等優勢，成（chéng）為生物質能利（lì）用的一個（gè）重（chóng）要方向。生物秸稈經破碎後連續裝入幹餾爐頂，靠輸（shū）料機擠壓和秸稈自重落入幹餾室內，實現連續幹餾製氣過程。幹餾爐為（wéi）立式箱形結構，外熱式（shì）。幹餾爐由幹餾室和（hé）燃燒室組成，幹餾室兩側各有一個燃燒室，燃（rán）燒室又分為（wéi）加熱段和空（kōng）氣預熱段（duàn）。
采用幹餾方法生（shēng）產的生物質燃氣符合城市燃（rán）氣質量（liàng）要求，可用（yòng）於發電或作為城市燃氣氣源。
以上（shàng）兩種製氣方法，若應用壓縮成型後的生物質燃（rán）料為原料，其轉化效率要遠遠高於秸稈等生物質（zhì）原料直接粉碎後應用的效率，產氣（qì）熱值也會大大提高。
（四）生物質能合理（lǐ）應用
1、沼（zhǎo）氣利用技術
生物質汽化（huà）：將固（gù）體生物質轉（zhuǎn）化（huà）為氣體燃料（liào），稱為生物（wù）質汽化。其基本原（yuán）理（lǐ）是含（hán）碳物質在（zài）不充（chōng）分氧（yǎng）化（燃燒（shāo））的（de）情（qíng）況下，會產生出可燃的一氧（yǎng）化碳氣體，即煤氣。製造煤氣的設備稱為汽化爐，人們故意不給足氧氣，讓含碳物質在沒有足夠空氣（qì）的情況下（xià）燃燒，“燜”出（chū）一（yī）氧化碳來（lái）。
2、生（shēng）物質液化
將固體生（shēng）物質轉化為液體燃料，稱為生物質液（yè）化。它包括間接液化和直接液化兩種。間接液（yè）化是指通過微生物作用或化學合成方法生成（chéng）液體燃料，如（rú）乙醇（chún）（酒（jiǔ）精）、甲醇；直接液化則是（shì）采用機械方法，用壓榨或提取等工藝（yì）獲得可燃燒的油品，如棉籽油等植物（wù）油，經提煉成為可替代柴油的燃料。
3、生物質熱分解
這是一項很（hěn）有潛力的（de）技（jì）術，用於製（zhì）取人造石油。一些生（shēng）物質通（tōng）過（guò）熱分解，可製取（qǔ）生物油、生物炭和可燃燒氣體，使生物質得到充（chōng）分利（lì）用。
4、能源農場（chǎng）
即建立（lì）以獲取能源為目的的生物質生（shēng）產基地，以能（néng）源農場的（de）形式大規（guī）模培育生物（wù）質（zhì），並加工成可利用（yòng）的能源。要對土地進行合理規劃，盡可（kě）能利用山地、非耕（gēng）荒地和水域（yù），選擇適（shì）合當地生長條件的生物質品種進行培育、繁殖（zhí），以獲得足（zú）夠數量的高產能植物。在海洋、江河，要（yào）充分利用海藻和水生物（wù）提（tí）取能源，建立（lì）海洋能源農場或江河能源農場。同時，將基（jī）因工程等現（xiàn）代生物技術廣泛應用於能源農（nóng）場中（zhōng），以提（tí）高能源轉化率。