III、生物能源的发展现状
• 一、国外生物质能源产业发展现状
• 2009年，欧盟生物质能源的消费量超过1.43亿吨标准煤， 约占欧盟能源消费总量的 6%；美国的生物质能源利用达 1.36亿吨标准煤，占全国能源消费总量的4%；一些国家的 生物质能源利用已达到较高比例，如瑞典为 32%，沼气 “固体成型燃料”粮食乙醇等产业技术比较成熟，已经形 成了较大的产业规模。
24%
70%
34%
I 生物质能源科技发展 “十二五”重点专项 规划
II、生物能源概述
• 又称生物质能，就是太阳能以化学能形式 贮存在生物中的能量形式，即以生物为载 体的能量。它直接或间接地来源于绿色植 物的光合作用，可转化为常规的固态、液 态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是 一种可再生能源，同时也是唯一一种可再 生的碳源。生物质能的原始能量来源于太 阳，所以从广义上讲，生物质能是太阳能 的一种表现形式。
• 从原料供给及社会经济环境效益来看，用含纤维 素较高的农林废弃物生产乙醇是比较理想的工艺 路线。生物质制燃料乙醇即把木质纤维素水解制 取葡萄糖，然后将葡萄糖发酵生成燃料乙醇的技 术。纤维素水解只有在催化剂存在的情况下才能 显著地进行。常用的催化剂是无机酸和纤维素酶， 由此分别形成了酸水解工艺和酶水解工艺。 • 我国在这方面开展了许多研究工作，比如华东理 工大学开展了以稀盐酸和氯化亚铁为催化剂的水 解工艺及水解产物葡萄糖与木糖同时发酵的研究， 转化率在70％以上。中国科学院工程研究所在国 家攻关项目的支持下，开展了纤维素生物酶分解 固态发酵糖化乙醇的研究，为纤维素乙醇技术的 开发奠定了基础。
生物能源的发展及对社会经济的影响
国家政策 生物能源概述 生物能源的发展现状
生物质能与可持续发展 新能源产业对环境生态与 社会经济发展的影响
中国与世界一次能源消费结构比较
中国一次能源消费结构 0% 7% 1% 4% 18% 原煤 原油 天然气 核能 水力发电 再生能源
世界一次能源消费结构 1% 6% 5% 30% 原煤 原油 天然气 核能 水力发电 再生能源
• 2009年全球燃料乙醇产量达5859万吨，相当于 8378.4万吨标准煤，其中巴西甘蔗超过一半用于 燃料乙醇的生产，乙醇的产量大约为2367万吨， 替代了全国56%的汽油。 • 部分生物质能源，如生物柴油等已经实现了一定 的突破，进入产业化初期，产业得到了快速发展。 而比较新型的技术，如纤维素乙醇等，则处在关 键技术突破或中试阶段，是近生物质燃烧方面，主要集中于提高燃烧效率。着 力改进锅炉设计，提高单一生物质燃料或与煤混 合燃烧锅炉的热效率，以降低乡村、小镇生物质 发电和供热的成本。
IV 生物质能与可持续发展
2、生物质液化生物柴油的开发
• 生物质液化技术较为重要的方式之一是快速热解 生产液体燃料技术，其主产品就是各种生物油。 这种技术始于20世纪70年代末，迄今，为降低快 速热解法的生产成本，各国已经对多种反应器和 工艺进行了研究，特别是欧美等发达国家，在进 行全面的理论研究的基础上，已建立了相应的实 验装置。快速热解法生产的液体燃料可以替代许 多锅炉、发动机及透平机所用的燃油，而且还可 以从中萃取或衍生出一系列化学物质，如食品添 加剂、树脂、药剂等。
3、生物制氢
• 生物制氢课题最先由Lewis于1966年提出，20世纪 70年代能源危机引起了人们对生物制氢的广泛关 注，并开始进行研究。生物质资源丰富，是重要 的可再生能源。生物质可通过气化和微生物催化 脱氢方法制氢。 • 目前以葡萄糖，污水，纤维素为底物并不断改进 操作条件和工艺流程的研究较多。中国在此方面 研究也取得了一些进展，任南形琪等1990年就开 始开展生物制氢技术的研究，并于1994年提出了 以厌氧活性污泥为氢气原料的有机废水发酵法制 氢技术，利用碳水化合物为原料的发酵法生物制 氢技术。
• 以美国国家可再生能源实验室(NREL)为代表的研究者，近 年来也进行了大量的研究工作，如通过转基因技术得到了 能发酵五碳糖的酵母菌种，开发了同时糖化发酵工艺，并 建成了几个具有一定规模的中试工厂，但由于关键技术未 有突破，生产成本一直居高不下。纤维素制乙醇技术如果 能够取得技术突破，在未来几十年将有很好的发展前景。
4、厌氧发酵技术
• 厌氧发酵是指在隔绝氧气的情况下，通过细菌作 用进行生物质的分解。将有机废水（如制药厂废 水、人畜粪便等）置于厌氧发酵罐（反应器、沼 气池）内，先由厌氧发酵细菌将复杂的有机物水 解并发酵为有机酸、醇、H2和CO2等产物，然后由 产氢产乙酸菌将有机酸和醇类代谢为乙酸和氢， 最后由产CH4菌利用已产生的乙酸和H2、CO2等形成 CH4，可产生CH4（体积分数为55％～65％）和CO2 （体积分数为30％～40％）气体混合物。
三、现有的生物技术
• 1、生物质液化燃料乙醇的开发
• 生物质生产燃料乙醇的原料主要有剩余粮食、能 源作物和农作物秸秆等。利用粮食等淀粉质原料 生产乙醇是工艺很成熟的传统技术。我国政府于 2002年制定了以陈化粮生产燃料乙醇的政策，将 燃料乙醇按一定比例加到汽油中作为汽车燃料， 已在河南和吉林两省示范。然而我国随着中国人 口的持续增长，粮食很难出现大量剩余。因此， 陈化粮是一种不可靠的能源。
二、国内生物质能源产业发展现状
• 在国家各级政府部门推动下，我国生物质能源产业也取得 了较快发展：户用沼气发展较快，应用较广，大中型沼气 技术近年发展迅速，建成大中型沼气厂4700多处，形成了 产业雏形；燃料乙醇产量已接近172万吨，折合246万吨标 煤；生物柴油产能140万吨，产量40万吨；我国生物质成 型燃料生产厂约200家，总产量达到200万吨，产品主要用 于环保要求较高的城镇锅炉的替代燃料。 • 此外，还有许多新兴生物质能技术正处于技术研发与示范 阶段，主要是以木质纤维素生物质为原料的生物液体燃料 ，如纤维素燃料乙醇、生物质合成燃料和裂解油，还有能 源藻类技术等。