生物能源

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能源种类
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概念
生物能源又称绿色能源，是指从生物质得到的能源，它是人类最早利用的能源。古人钻木取火，伐薪烧炭，实际上就是在使用生物能源。“万物生长靠太阳”，生物能源是从太阳能转化而来的，只要太阳不熄灭，生物能源就取之不尽。其转化的过程是通过绿色植物的光合作用将二氧化碳和水合成生物质，生物能的使用过程又生成二氧化碳和水，形成一个物质的循环，理论上二氧化碳的净排放为零。生物能源是一种可再生的清洁能源，开发和使用生物能源，符合可持续的科学发展观和循环经济的理念。因此，利用高新技术手段开发生物能源，已成为当今世界发达国家能源战略的重要内容。但是通过生物质直接燃烧获得的能量是低效而不经济的。随着工业革命的进程，化石能源的大规模使用，使生物能源逐步被煤和石油天然气为代表的化石能源所替代。但是，工业化的飞速发展，化石能源也被大规模利用，产生了大量的污染物，破坏了自然界的生态平衡，为了进行可持续发展，以及化石能源的弊端日益显现，生物能源的开发和利用又被人们所侧重。
生物能源的载体是有机物，所以这种能源是以实物的形式存在的，是唯一一种可储存和可运输的可再生能源。而且它分布最广，不受天气和自然条件的限制，只要有生命的地方即有生物质存在。从利用方式上看，生物质能与煤、石油内部结构和特性相似，可以采用相同或相近的技术进行处理和利用，利用技术的开发与推广难度比较低。另外，生物质可以通过一定的先进技术进行转换，除了转化为电力外，还可生成油料、燃气或固体燃料，直接应用于汽车等运输机械或用于柴油机、燃气轮机、锅炉等常规热力设备，几乎可以应用于日前人类工业生产或社会生活的各个方面，所以在所有新能源中，生物质能与现代的工业化技术和现代化生活有最大的兼容性，它在不必对已有的工业技术做任何改进的前提下即可以替代常规能源，对常规能源有很大的替代能力，这些都是今后生物质能发挥重要作用的依据。 
特点
生物能源作为可再生、污染极小的能源，具有无可比拟的优越性，必将为21世纪的经济发展和环境保护注入强大的推动力。与石油、煤炭等能源相比，生物能源具有以下特点：
(1)生物质能源在燃放过程中，对环境污染小。生物质能源在燃放过程中产生二氧化碳，排放的二氧化碳可被等量生长的植物光合作用吸收，实现二氧化碳零排放，这对减少大气中的二氧化碳含量及降低“温室效应”极为有利。
(2)生物质能源蕴含量巨大，而且属于可再生能源。只要有阳光存在，绿色植物的光合作用就不会停止，生物质能源就不会枯竭。大力提倡植树、种草等活动，不但植物会源源不断地供给生物质能源原材料，而且还能改善生态环境。
(3)生物质能源具有普遍性、易取性特点。生物质能源存在于世界上国有国家和地区，而且廉价、易取，生产过程十分简单。
(4)生物质能源可储存和运输。在可再生能源中，生物质能源是唯一可以储存与运输的能源，对其加工转换与连续使用提供方便。
(5)生物质能源挥发组分高，炭活性高，易燃。在400℃左右的温度下，生物质能源大部分挥发组分可释出，将其转化为气体燃料比较容易实现。生物质能源燃烧后灰分少，并且不易黏结，可简化除灰设备。
从生物质能的资源总体构成来看，我国农村中生物质能约占全部生物质能的70%以上，其他主要是城镇生活、污水和林业废弃物，而从先进国家的生物质资源和利用来看，其主要构成均是以林业废弃物和薪炭林为主。我国随着薪炭林技术的发展和工业水平的提高，这方面的比例也会越来越大，所以这方面的开发利用量也是不容忽视的。
另外发展生物能源还具有以下优势：
(1)生物能源是唯一能大规模替代石油燃料的能源产品。而水能、风能、太阳能、核能及其他新能源只适用于发电和供热。
(2)生物能源产品上的多样性。能源产品有液态的生物乙醇和柴油，固态的原型和成型燃料，气态的沼气等多种能源产品。既可以替代石油、煤炭和天然气，也可以供热和发电。
(3)生物能源原料上的多样性。生物燃料可以利用作物秸秆、林业加工剩余物、畜禽粪便、食品加工业的有机废水废渣、城市垃圾，还可利用低质土地种植各种各样的能源植物。
(4)生物能源的“物质性”，可以像石油和煤炭那样生产塑料、纤维等各种材料以及化工原料等物质性的产品，形成庞大的生物化工生产体系。这是其他可再生能源和新能源不可能做到的。
(5)生物能源的“可循环性”和“环保性”。生物燃料是在农林和城乡有机废弃物的无害化和资源化过程中生产出来的产品；生物燃料的全部生命物质均能进入地球的生物学循环，连释放的二氧化碳也会重新被植物吸收而参与地球的循环，做到零排放。物质上的永续性、资源上的可循环性是一种现代的先进生产模式。
(6)生物能源的“带动性”。生物燃料可以拓展农业生产领域，带动农村经济发展，增加农民收入；还能促进制造业、建筑业、汽车等行业发展。在中国等发展生物燃料，还可推进农业工业化和中小城镇发展，缩小工农差别，具有重要的政治、经济和社会意义。
(7)生物能源具有对原油价格的“抑制性”。生物燃料将使“原油”生产国从20个增加到200个，通过自主生产燃料，抑制进口石油价格，并减少进口石油花费，使更多的资金能用于改善人民生活，从根本上解决粮食危机。
(8)生物能源可创造就业机会和建立内需市场。巴西的经验表明，在石化行业1个就业岗位，可以在乙醇行业创造152个就业岗位；石化行业产生1个就业岗位的投资是22万美元，燃料行业仅为1.1万美元。联合国环境计划署发布的“绿色职业”报告中指出，“到2030年可再生能源产业将创造2040万个就业机会，其中生物燃料1200万个。” 
类型
生物能源按照原料的化学性质可分为：糖类、淀粉和木质纤维素物质。按照原料的来源可分为：农业生产废弃物，主要为农作物秸秆、薪柴和柴草，农林加工废弃物，木屑、谷壳和果壳；人畜粪便和生活有机物等；工业有机废弃物，有机废水和废渣等；能源植物，包括所有可作为能源用途的农作物、林木和水生植物资源。生物能源本身可分为以下几类：
1．农林废弃物包括农业废弃物和林业废弃物
农业废弃物指的是农作物收获时农田中产生的残余物，可以利用的有谷物、根茎作物和甘蔗残余物等。林业废弃物指的是木材加工部门从原材料制造各种木质一次制品时产生的废物，以及木材利用部门以一次制品为原料形成建筑物等二次产品时产生的废物。
2．有机污水
有机污水指的是丰富有机物质的排放废水，其中包括工业污水、农业污水以及生活污水等。由于清洁、高效、可再生等突出特点，氢气作为能源日益受到人们的重视。制取氢气的方法有：水电解法、热化学法、光电化学法、等离子化学法和生物制氢法。从生物制氢的成本角度考虑，利用这些单一基质制取氢气的费用比较高，而利用工农业有机废水等廉价的复杂基质来制取氢气，能使废物质得到资源化处理，降低它的生产成本。利用混合菌种产氢技术逐步成熟，并取得了较大成果。
3．禽畜粪便
禽畜粪便也是一种重要的生物质能源。除在牧区有少量的直接燃烧外，禽畜粪便主要是作为沼气的发酵原料。中国主要的禽畜是鸡、猪和牛，根据这些禽畜品种、体重、粪便排泄量等因素，可以估算出粪便资源量。
4．生活垃圾
随着城市规模的扩大和城市化进程的加速，中国城镇垃圾的产生量和堆积量逐年增加。城镇生活垃圾主要是由居民生活，商业、服务业和少量建筑等废弃物所构成的混合物，成分比较复杂，其构成主要受居民生活水平、能源结构、城市建设、绿化面积以及季节变化的影响。 
制约因素
在生物能源开发热潮形成的同时，也出现一些制约生物能源发展的因素，主要表现在：
(1)与粮争地和与畜争饲，特别是以粮食为原料的生物燃料开发，受到一些发展中国家的质疑或抵制。
(2)技术与生产标准缺乏，并与现有传统能源的生产与销售体系之间存在一定的冲突。
(3)成本价格劣势。
(4)法律与政策的先期支持及配套问题。
因而，对于未来生物能源开发趋向，不仅需要回归理性，冷静看待和分析生物能源当前的开发热潮，而且需要从实证到规范，采用适当的政策与地域分工协作。