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  • 生物能

    生物质能(biomass energy),就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。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。

    编辑摘要

    目录

    简介/生物能 编辑

    (图)位于芬兰境内的Oy Alholmens Kraft生物能电厂位于芬兰境内的Oy Alholmens Kraft生物能电厂

    由于生物质的存在很稀散,能量密度又比较低,而且不是湿的就是潮的,如果当作商业能利用,要收集起大量的生物质,其费用是十分高的。因此,目前生物质能的商业应用大多是利用那些因其他原因已被收集起来的现成材料,例如木材加工和食品加工的废弃物及城市的有机废物。目前生物质能的开发应用主要在三个方面:一是在一些农村建立以沼气为中心的能量,物质循环系统,使秸杆中的生物能以沼气的形式缓慢地释放出来,解决燃料问题;二是建立以植物为能源的发电厂。变“能源植物”为“能源作物”,如“石油树”,绿玉树,续随子;三是种植柑蔗,木薯,海草,玉米甜菜,甜高粱等,既有利于食品工业的发展,植物残渣又可以制造酒精以代替石油。

    特点/生物能 编辑

    蕴藏量极大,仅地球上的植物,每年生产量就像当于目前人类消耗矿物能的20倍。在各种可再生能源中,生物质是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态和气态燃料。据估计地球上每年植物光合作用固定的碳达2x1011t,含能量达3x1021j。

    生物能是第四大能源,生物质遍布世界各地,世界上生物质资源数量庞大,形式繁多,它包括薪柴,农林作物,农业和林业残剩物,食品加工和林产品加工的下脚料,城市固体废弃物,生活污水和水生植物等等(中国生物质资源主要是农业废弃物及农林产品加工业废弃物、薪柴、人畜粪便、城镇生活垃圾等四个方面)。

    处理及应用/生物能 编辑

    (图)生物能生物能

    生物质能不单只用来当燃料使用,也有其他用途,例如玉米。

    低技术处理包括:

    堆肥 (调整和增肥土壤)
    厌氧消化 (使生物质能腐烂以生产沼气或将污泥转成肥料)
    发酵和蒸馏 (都用来制造乙醇)

    更高技术的处理包括:

    高温裂解 (在空气不足或缺乏空气的状态下加热有机废弃物以制造像是瓦斯或是煤炭等易燃物)
    加氢气化 (生产甲烷和乙烷)
    氢化 (在高温高压下用一氧化碳和蒸气将生物质能转化为石油)
    破坏性蒸馏 (用高纤维有机废弃物中生产甲醇)
    酸水解 (用废木材生产可蒸馏的糖类)
    燃烧生物质能或是其所生产的燃料,可以用来生产热能或是电能。

    生物质能的其他用途,除燃料和堆肥包括:

    建材
    生物可降解塑胶和纸张(用纤维素)

    优缺点/生物能 编辑

    优点

    (1)提供低硫燃料
    (2)提供廉价能源
    (3)将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如,垃圾燃料)
    (4)与其他非传统性能源相比较,技术上的难题较少。

    缺点

    1)植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物,
    (2)单位土地面的有机物能量偏低,
    (3)缺乏适合栽种植物的土地,
    (4)有机物的水分偏多(50%~95%)

    环境问题/生物能 编辑

    生物质能是碳循环的一个环节。光合作用将大气中的碳转化成有机物质,而碳在死亡或被氧化后会再以二氧化碳(CO2)的形式回归大气。这循环相对的所需的时间较短,而用作燃料的植物可以很快地不断地重复种植替代。因此使用生物质能作为燃料依然可以维持大气中碳含量的水平。按重量计算,干燥木材普遍的碳储量大约在50%左右。

    虽然生物质能是一种可再生能源,有时也被称为"碳中性"的能源,但还是可能会助长全球暖化。这情况会发生在碳中性平衡被破坏时,例如森林开伐或都市化。使用生质燃料替代化石燃料仍会排放一样多的CO2至大气中。但用作燃料的生物质能还是被视为是碳中性的,或者是温室气体的净消耗者,因为可以抵销甲烷进入大气。干燥的生物质能中含量约50%的碳早已经进入碳循环中。在生物质能的生命中会从大气吸收CO2,结束后再以CO2和甲烷(CH4)的形式回归大气,而这取决于它最后的结果。CH4最后会再转化成CO2并完成碳循环的周期。而化石燃料会将碳带离循环并储存起来,直到再回归大气中,增加大气碳循环的碳含量。

    生物剩余物的产生的能源会取代化石燃料而让化石燃料的碳继续被留着,也交换循环中包括生物残留的CO2和CH4的混和气体还有大部分的碳的组成。但因为缺乏借由生物剩余物产生能量的应用,大部分剩余物的还是以腐烂或燃烧的方式回归大气。腐烂过程中大约会产生50%的CH4,而燃烧会产生5-10%的CH4。发电厂会控制燃烧将大部分的生物质能转换成CO2,因为CH4是比CO2更强大的温室气体。借由利用生物质能产生能量的处理过程中将CH4转换成CO2能够大幅的减缓温室效应。

    目前再美国现有的生物质能发电厂供应1700百万瓦,占全部约0.5%的电力。减少了约1100万吨的CO2和200万吨的CH4排放量。而减少排放的CH4量所产生的温室效应威力是减少排放的CO2的20倍。生物质能生产能量所减少的排放温室气体的效率是其他碳中性能源生产技术的5倍。

    目前Florida Crystals Corporation的New Hope Power Partnership是美国最大的生物质能发电厂。借由回收甘蔗渣和废弃木材所产生的140百万瓦电力足够提供它的大型研磨厂和提炼厂运作还有超过40000家庭的供电。每年约省下了80万桶的石油,减少使用了许多在佛罗里达的垃圾掩埋地。

    尽管生物质能作物经过收成还是可以储存碳元素。例如种植柳枝稷的土壤里的有机物就比一般作物的耕地土壤多出许多,尤其是在12吋以上的深度中。虽然植物根部的生物质能会增加,但是多年生草本植物需要多年时间才观察的到。

    小结

    研究开发/生物能 编辑

    生物能的开发和利用具有巨大的潜力。目前主要从三个方面研究开发:
    一是建立以沼气为中心的农村新的能量,物质循环系统,使秸秆中的生物能以沼气的形式缓慢地释放出来,解决燃料问题;

    二是建立“能量林场”,“能量农场”,“海洋能量农场”。建立以植物为能源的发电厂。变“能源植物”为“能源作物”,如“石油树”,绿玉树,续随子;

    三是种植柑蔗,木薯,海草,玉米,甜菜,甜高粱等,既有利于食品工业的发展,植物残渣又可以制造酒精以代替石油。

    参考链接/生物能 编辑

    [1] 能源网 http://www.nengyuan.net/baike/zhishi/AH52AB3.html

    相关文献

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    扩展阅读
    1能源网

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