生物质能源的发展现状与前景综述曾令谦(江西师范大学生命科学学院江西南昌 330022)摘要生物质能源是倍受世界各国重视的可再生能源。

文中介绍了生物质能源的优越性、多种类别及性能。

本文综述了发展生物质能源的战略意义以及发展前景。

文中列举了世界某些代表性国家或区域发展生物质能取得的成就，以及对比了我国对生物质能的发展及研究。

与传统能源相比较，突出了发展生物质能能源的重要意义，以及广阔的市场前景。

21世纪生物质能源必定成为世界各国争相开发利用，生物技术将有重大的进展和突破。

关键词：生物质能源 , 优越性 , 前景 , 战略意义Abstract biomass energy is highly valued around the world renewable energy sources. This paper introduces the advantages of biomass energy, a variety of categories and performance. This paper reviews the development of biomass energy strategic significance and development prospect. This paper enumerates some typical countries in the world or the achievement of regional development of biomass energy, and compared the biomass can development and research of our country. Compared with the traditional energy, highlights the importance of developing biomass energy, and broad market prospect. Biomass energy in the 21st century must be rushed to the development and utilization of countries around the world, biotechnology will have significant progress and breakthrough.Keywords: biomass energy ，the superiority ，prospect ，strategic significance1生物质能的优越性:在包括太阳能、地热、风能、水能(水流、潮汐、热对流等)和生物质能的各种可再生能源中,相对来讲生物质能源的地区性限制和可控制性均比其他种类的再生能源有更多优势。

凡是有阳光和水的地方均可通过人工集约培植获得生物质,并以多种形式将其转化成清洁、便于贮藏、运输的可再生能源。

由于其比较优势较多,生产成本又低,所以近数十年来倍受世界各国重视。

我国在2005年2月28日颁布了中国可再生能源法,其中第4条规定:国家将可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域。

第12条又说:国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术产业发展的优先领域。

这充分体现了可再生能源的开发将成为我国基本能源国策。

生物质能源比其他几种再生能源有更大的群众参与性、多形式的可转换性和相对较少的开发投入性,这是在多种形式的再生能源中生物质能源被国家优先给予考虑的原因。

从全世界范围看,生物质能源利用在各种形式的可再生能源利用的总份额中所占比重也最大,北欧一些国家已有大范围把生物能源转化成电力的经验[1]。

2发展生物质能源目前的类别及性能:粗略地依能源主体特性把现在已研究利用的生物质能源原料分成:(1)草本植物——低密度营养体的利用。

(2)木本植物——木质营养体的利用。

(3)富含油脂植物——种子或营养体中富含油脂物质的利用。

(4)富含糖植物——种子或营养体中富含淀粉、糖类的利用。

(5)动物(家畜、家禽)粪便——消化后的残存体,成分因动物而异。

[2-4]这5种生物质能源原料中所含成分,基本上可分成如下几类:它们对能的转化技术有不同的相宜性,因而主体转化产品也有不同。

(1)灰分:由矿物元素组成,但不同植物的组成元素可有较大不同,如禾本科草类不仅含灰分比木本植物高,且其中SiO2更多。

(2)多种挥发物质:各种芳香族挥发油、萜烯类。

(3)木素:主要为碳氢化合物,属聚酚类三维网状高分子聚合物。

苯丙烷为其基本结构单元,又分3种基本结构,即愈创木基(针叶树木素的主要组成)、紫丁香基(阔叶树木素的主要组成)和对羟苯基(禾草类)。

木素本身属难热解物质,热解时得炭率高,它又影响纤维素的水解。

(4)碳水化合物为基础的纤维素:纤维素为不溶于水的均一聚糖,其基本结构单元为D-吡喃式葡萄糖基(脱水葡萄糖),由成百成千这种葡萄糖基聚合而成。

分子式为(C6H10O5)n,与木素比,它更适合水解发酵生产酒精,直接燃烧时热值低。

(5)半纤维素:是植物质原料中除木素、纤维素、果胶以外含量较高的一种不均匀聚糖,由2种或2种以上的单糖结合而成,以聚戊糖为代表。

主要结构单元有LD-木糖基、D-甘露糖基、D-葡萄糖基、D-半乳糖基和L-阿拉伯糖基等,一般阔叶材和草本植物中的半纤维素高于针叶材,针叶材叶的木素含量又高于前者,故针、阔叶材的能转化产品不同,最适合的转化技术方法也不相同。

在热解中纤维素和半纤维素的得炭率低于木素,而溶解焦油得率却高些[1]。

3发展与利用生物质能源的战略意义:在面临矿产资源枯竭的背景下，全世界都在谋求以循环经济、生态经济为指导，坚持可持续发展战略，从保护人类自然资源、生态环境出发，充分有效地利用可再生的、巨大的生物质资源。

生物质能源和生物质利用的战略意义在于生物质具有多功能、多效益的特点以及在满足国家重大战略需求方面的重要作用[3]。

3.1有利于解决“三农”问题。

“三农”问题是关系我国经济发展和全面建设小康社会的关键性问题，关系着8亿农村居民和1 亿农民工的发展需要和切身利益。

生物质产业是多元化的新兴产业，开始向食品、生物质能源、生物质材料、林产化工、医药等众多领域扩展，未来农民将不仅要生产食物和饲料，而且要生产能源、材料、化学制品等。

结合我国农村人口多，生物质资源分散的特点，就地取材，大力发展沼气池、生物质压块炭化燃料、生物质户用气化炉等生物质能技术，在燃料方面实现生活小康，有利于改善农村环境卫生和居住区生活条件，全面提升农民生活质量，全面加快社会主义新农村建设步伐。

未来能源林业和能源农业的大规模发展，还将增加农村就业机会，提高农民收入，推动农村城镇化建设，振兴农村经济[3]。

3.2有利于保证国家能源安全能源安全不仅包括能源供应的安全，也包括由于能源生产与使用所致的生态环境安全。

我国是一个能源生产和消费大国，又是以煤为主要能源消费的国家，煤炭消费量占我国一次能源消费总量的75%以上，接近世界同类国家平均值3倍；我国人均能源资源占有量却不到世界平均水平的一半。

据估计，我国煤炭资源最多可利用150年；已探明的石油资源为32亿 t，石油总储量为300-600亿t。

以目前的消费速度粗略估算，到2030年石油资源将只剩下 18%到 2037年将可能全部耗尽。

石油进口依赖度逐年上升2004年原油生产量1.747亿t，而消费量猛增到3.0亿t，净进口原油达到 1.17亿t。

近年来，多个省市拉闸限电，预示着国家电力供应告急。

中国的能源储量与未来几十年的发展需求之间已经存在巨大的缺口，从长远发展的角度来看，将经济发展建立在石油、煤炭等不可再生能源的基础上是不适宜的。

只有通过节约能源、开发新的可替代能源才能解决这一问题。

我国传统的生物质资源为6.5亿 t，发展能源农业和能源林业还至少可提供相当于10亿 t 标准煤的能源资源，发展生物质产业是解决能源安全的重要选择之一[5]。

3.3有利于改善生态环境我国的煤炭消费量的80%是直接燃烧，造成环境污染问题严重，除城市烟尘污染外，酸雨现象也频频发生。

在没有切实可行办法控制矿物燃料使用过程中产生的生态环境污染的情况下，减少使用量，开发洁净可替代能源是唯一的解决办法。

我国尚有近1亿hm2宜农、宜林荒山荒地，可用于发展能源农业和能源林业，是发展洁净可替代能源的重要资源。

农业废弃物对环境形成了越来越大的面源污染压力，通过实施生物质能源利用技术，使生活垃圾和各种农业废弃物转化成为清洁能源和有机肥，变“废”为“宝”，从根本上解决农村普遍存在的“畜牧公害”和“秸秆问题”[6]。

3.4有利于发展新型材料和原料人们日用材料很大一部分是石油副产品，一旦石油出现短缺，必然引发石油相关产品（石化材料、工程塑料、电子原器件）等短缺的连锁效应，将严重影响到人们的日常生活。

高分子材料是材料工业的重要支柱，现有的高分子材料基本上以石化资源为原料。

我国年产1500 万t 各类塑料制品，要消耗数以千万t 的宝贵的轻油资源和大量天然气；还要形成约500万t 的难以降解的塑料垃圾。

尤其是农用塑料薄膜，每年生产、使用150 万 t，基本上不能回收，大部分残留于农田。

因此，开发可替代能源的新材料是关系到国计民生的头等大事，生物质材料的应用将形成一场新的减少资源利用的工业革命，引领出一批新的产业[7]。

4国内外生物质能源与生物质利用研究及其进度：生物质是人类利用最早的能源,包括所有动植物和微生物以及由这些生命体排泄和代谢的所有有机物质.由于生物质的可持续利用,不会增加二氧化碳的净排放,因此全球气候将受益于生物质的广泛应用,符合能源需求和环境保护的要求.生物质能源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注,许多国家都制定和实施了相应的开发研究计划,如美国的能源农场、巴西的酒精能源、日本的阳光计划等等.我国政府及有关部门对生物质能源利用也极为重视,开展了如薪炭林、沼气工程、生物质压块成型、气化与气化发电、生物质液体燃料等各类生物质能利用技术的研究与开发,为生物质能发展奠定了坚实的基础[8]。

4.1 国外发展现状:生物质的转化可以分为物理方法,热化学转化方法,生物转化方法.物理方法只是改变生物质的形状、致密度,以便于应用和储藏;热化学转化法是通过热化学将生物质转化制备得到一氧化碳、氢气、小分子烃或生物质油等物质;而生物转化是通过微生物或酶把生物质进行生化反应的过程。

4.1.1 美国生物质发电技术：美国目前生物质发电的总装机容量达到104MW,单机容量达10-25MW,生物质能利用占一次能源消耗总量的4%左右。

其在沼气发电领域处于世界领先水平,总容量已达340MW。