2020/3/20
思考题
1.生物能源在能源体系中处于何种地位？ 2.生物能源技术主要有哪几大类？
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生物柴油技术
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背景(background)
• 过去的200多年，建立在煤炭、石油、天然 气等化石燃料基础上的能源体系极大地推 动了人类社会的发展；
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生物制氢
• 氢气的燃烧产物只有水，因此氢气是最清洁的 能源。氢气可以利用生物质通过微生物发酵得 到，这一过程被称为生物制氢。
• 目前我国科学家已获得了能高效产氢的微生物 ，哈工大生物制氢技术领先世界（厌氧活性污 泥为产氢菌种的发酵法生物制氢技术）。
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研究进展
• 目前生物能源的研究主要集中于基 础或应用的技术性研究
第四章 生物能源技术
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第一节 能源概况
能源问题 1973年，世界第一次能源危机。
化石燃料， 有限能源 （枯竭）
能源紧张已经是全球面临的关键性难题之一， 解决能源危机关系到全球经济的可持续发展。
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能源的概念
能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源 。 —— 《科学技术百科全书》
解决能源危机的有效途径
• 节能和提高能量利用效率。 • 开发和使用新技术。 • 使用更多的‘可再生’能源。 • 提高使用清洁能源。 • 改变能源转换途径。
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生物能源概况
生物能源的定义 生物能源——是指利用生物质为原料生产的 能源。
包括生物燃料乙醇、生物柴油、生物氢气、生物沼气及生 物气化和液化等产生的能源产品 。
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生物质的分类
a) 城市垃圾 b) 有机废水 c) 粪便 d) 林业生物质 e) 农业废弃物 f) 水生植物 g) 能源植物
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生物质能
生物质能是蕴藏在生物质中的能量，是指直接 或间接地通过绿色植物的光合作用，把太阳能转化 为化学能后固定和贮藏在生物体内的能量。
其化学反应式：
确切而简单地说，能源是自然界中能为人类提 供某种形式能量的物质资源。
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能源的分类
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新能源的利用
1、为了避免矿物燃料枯竭后造成的 能源危机 ，和减轻 环境污染 ，科学家一直在寻找新能源。 2、现在已经开发利用的新能源主要有 核能 、 太阳能 、
风能 、 生物能 。
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生物能源的主要技术
1.生物柴油 2.生物乙醇 3.生物沼气 4.生物制氢
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生物柴油
• 生物柴油是利用生物酶将植物油或其他油脂 分解后得到的液体燃料，作为柴油的替代品 更加环保。
• 生物柴油所遇到的问题是作为原料的植物油 成本较高。最近，科学家发现，一些微生物 也能合成油脂，这也许可以为克服生物柴油 的原料问题起到重要作用。
• 大规模使用化石燃料所带来的严重后果： 资源日益枯竭，环境不断恶化，还诱发了 不少国与国之间、地区之间的政治经济纠 纷，甚至冲突和战争；
• 人类必须寻求一种新的、清洁的、安全的 、可靠的能源系统。生物能源作为一类可 再生、可持续的能源成为当今国际上新能 源开发的热点。
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生物能源的发展历史
• 钻木取火、伐薪烧炭 • 第一代生物能源 • 第二代生物能源
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生物能源的地位与作用
生物能源是人类赖以生存的重要能源， 居于世界能源消费的第四位。
生物能源是一种可再生的清洁能源 ， 将来会成为支柱能源之一。 世界生物能源消费：约15％。
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各类植物
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垃圾堆
生物质与生物质能
广义上讲，生物质是各种生命体产生或 构成生命体的有机质的总称，生物质所 蕴涵的能量称为生物质能。
是指有机物中除化石燃料外的所有来 源于动、植物能再生的物质。它是由有生 命的组织及其衍生物和与生物转化有关的 物质构成的集合，是由光合作用产生的有 机物。
生物沼气
• 沼气是微生物发酵秸秆、禽畜粪等有机物 产生的混合气体，主要成分是可燃的甲烷 。生产沼气的设备简单，方法简易，适合 在农村推广使用。我国已有许多地方的农 村和畜牧场使用了沼气。
• 沼气的推广使用节约了资源，保护了环境 ，也提高了农民的生活质量。目前，沼气 的规模化生产需要解决的是设备及提高甲 烷含量等技术问题。
• 尽管从我国或全世界看，生物能源的开发利 用都处于刚起步阶段，生物能源在整个能源 结构中所占的比重还很小。但是，生物能源 的发展潜力不可估量。
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当代新能源发展趋势
目前，巴西每年用甘蔗生产的燃料乙 醇产量达1400万吨，成为世界上第一个 不销售纯汽油的国家。
氢是最理想的载能体，它在燃烧时只生成水， 不产生任何污染物。氢气与传统的能源物质相比， 还具有能量密度高，热转化效率高，输送成本低 等诸多突出优点。所以，氢作为一种极为理想的 “绿色能源”，其发展前景是十分光明的 。
6CO2 + 6H2O →6O2 + C6H12O6 + 1840kJ / mol
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生物质能的优点
a) 可再生性
b) 低污染性
c) 广泛分布性
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d) 生物质燃料总量十分丰 富。
国外生物能源的开发利用
日本的阳光计划。 印度的绿色能源工程。 巴西的酒精能源计划 。
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中国生物能源的开发利用
• 50年代推广沼气。 • 本世纪初发展燃料乙醇。 • 2005年，《中华人民共和国可再生能源
法》通过。 • 2006年至今，投入生物质能源产业开发
。
• 2020/3/20 速度慢，规模小；成本高！
生物质能源前景广阔
• 生物能源具有清洁、来源广泛及可再生等优 点，成为最有希望的石油替代能源之一。面 对日益严峻的能源形势，世界各国在调整本 国能源发展战略中，把高效利用生物能源摆 在技术开发的重要地位，作为能源利用中的 重要课题立项。
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生物乙醇
• 燃料乙醇是目前世界上生产规模最大的 生物能源。以一定的比例掺入汽油可作 为汽车的燃料，不但能替代部分汽油， 而且排放的尾气更清洁。
• 我国的燃料乙醇生产已形成规模，主要 是以玉米为原料，同时正在积极开发甜 高粱、薯类、秸秆等其他原料生产乙醇 ，目前产量居世界第三。
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