第五章-生物质资源的利用资料

LOGO生物质资源的利用罗乐为什么寻找新能源？（1）能源危机2009年全球消耗的能源中一次性能源化石能源（煤炭、石油和天然气）占比高达87%，但随着人类的不断开采，化石能源的枯竭是不可避免的，大部分化石能源本世纪将被开采殆尽，据专家预测石油资源将在40年内消耗殆尽。5.1生物质资源与生物炼制（2）环境污染以化石和矿物能源为主的一次能源大量消费过程中会新增大量温室气体CO2，及其他污染的烟气，全球生态面临威胁。2009年我国SO2的排放量是控制量的三倍，大大超过了环境的自净能力，使约1/3的国土面积受到酸雨的污染。虽然我国人均排放量远小于发达国家，但我国是全球SO2第一大排放国和CO2第二大排放国，SO2和CO2的排放量约占全球排放量的16%左右。2006年，世卫组织公布的全球污染最严重的20大城市，中国占13席，因此，也成为世界各国争相指责的对象。新能源介绍新能源的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部伸出所产生的热能。包括了??太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。相对于传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源（特别是化石能源）枯竭问题具有重要意义。生物质能可运输风能海洋能太阳能水能生物质能源的优势优势1：原料价格相对稳定生物质能源原料是农林废弃物，与化石能源不同，其价格波动极小，据中国新能源协会统计，近20年化石能源平均上涨了200％，农林废弃物仅上涨了～10％。优势2：市场空间巨大预计将在5年内的销售目标是完成100～200万吨/年的销售量，相当于一个大型电厂的年用煤量，无论是原料来源还是市场容量将具有较高的保障程度。：政策扶持一方面，生物质能源从种植→加工→使用→减排整个过程政府都有相应配套扶持政策，政府将根据不同情况给予资助/补贴/奖励。优势4：效益“叠加”现有客户群供货价格在合同期内（一般为5～15年）相对稳定，另生物质能源成本由于政府资助等政策逐步到位、税收优惠、碳税政策逐步落实、国际CDM交易（国际注册碳交易）渠道趋于完善等有利因素，现有客户群运营效益将出现叠加。：持续性高增长太阳能风能水能生物质能四大清洁能源发展态势太阳能光伏产业上游的技术和产品掌握在少数几个发达国家手里，技术门槛和资金门槛非常高，产业下游的技术门槛低、竞争激烈，光热产业更是如此。目前国内外太阳能其能源转化率都很低，人类在太阳能领域还有很长的路要走。风能产业资源少、投资大、效益低，国家补贴是其主要效益来源；水能（水电站）资源已被割据完毕，且水电站对河流生态的破坏已被反复证实；生物质能源是四大新能源中唯一可以形成固体、液体、气体三种形态的新能源，可以像化石能源一样方便储存、运输、和直接使用。生物质能源尽管技术门槛较高，资金集中度高，但生物质能源是唯一能在目前实现较好盈利的新能源，也是市场容量巨大的新能源。生物质能源原料来源丰富、使用范围广泛，生物能产业有着强大的发展后劲。生物质与生物质能（1）生物质广义：指经过生物体生命活动所形成的，具有一定的能量、养分、机械强度或生理活性功能的所有有机质。包括所有植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。狭义：主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素（简称木质素）、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。生物质特点：可再生性、低污染性、广泛分布性。（2）生物质能定义：生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，直接或间接来源于植物的光合作用。地球上的植物进行光合作用所消费的能量，占太阳照射到地球总辐射量的0.2%，这个比例虽不大，但绝对值很惊人：光合作用消费的能量是目前人类能源消费总量的40倍。燃烧、分解、气化。。。碳循环人类最重要的间接利用太阳能的方式氧循环生物质利用：太阳能驱动的碳、氢、氧循环氢循环生物质包括：糖类（甘蔗、甜菜）；淀粉类（土豆、玉米）；纤维类（木材、农作物秸杆、杂草）等。（4）生物质资源特点和状况地球上每年生物质能总量约1400-1800亿吨(干重），相当于目前每年总能耗的10倍。总量大通过碳、氢、氧循环利用太阳能的过程，理论上不产生温室气体，低含量的N，S化合物，可以大量减少SOx等有毒气体排放，被称为“绿色石油”。每利用一万吨秸杆代替燃煤，可以减少CO2排放１.4t，SO240t，烟尘100t。低污染我国可利用的生物质资源量：1.农作物秸秆年产量约7亿吨2.林业及木材加工废弃物年产量约9亿吨3.畜禽养殖和工业有机废水年产沼气资源量约800亿立方米4.城市生活垃圾年产生量约1.2亿吨分布广5生物炼制——新型经济产业的缔造者以可再生的生物质为原料，经过生物、化学、物理法等多种加工转化途径生产各种化学品、燃料和生物基材料的新型工业模式；以现代石化工业为模板，采用类似于流化催化裂化、热裂解和加氢裂解等集成化平台技术；主要产品有燃料乙醇、生物柴油，新型生物材料、糠醛等生物基化学品。生物炼制的特点原料可再生，不受石油枯竭的影响；环境友好，不增加环境中的CO2；可获得更丰富的产品，对含氧元素化学品及手性产品的制备有优势；需要使用加多的加工技术，包括生物工程、化学工程、分离工程及过程控制工程等。燃料乙醇一般是指提及浓度达到99.5%以上的无水乙醇，是燃烧清洁的高辛烷值燃料，是可再生能源；可将乙醇进一步脱水再经不同形式的变形处理后成为变形燃料乙醇；燃料乙醇可加入汽油中改善其品质，不是一般的酒精，是酒精的深加工产品。可再生资源辛烷值高、抗爆性能好可作为新的燃料替代品可减少矿物燃料的应用及环境污染2燃料乙醇的生产发酵法——以含糖、淀粉、纤维素的农产品，农林副产物及野生植物等为原料，经水解、发酵使双糖、多糖转化为单糖，进一步转化为乙醇；发酵法制酒精主要包括原料预处理、蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、废醪处理等工序。乙醇脱水制得燃料乙醇脱水技术是燃料乙醇制备的关键；普通蒸馏法，乙醇浓度最高95%（存在共沸点78.15℃），分离困难；目前，主要的方法有化学反应脱水法、恒沸精馏、萃取精馏、吸附、膜分离、真空蒸馏法，离子交换树脂法等。纤维素制备燃料乙醇技术——未来发展方向生物柴油生物柴油又称脂肪酸甲酯，是以植物油或动物脂肪油、废弃食用油等为原料，与醇类经酯化反应获得；1895年德国工程师最早提出了生物柴油的概念；能在任何比例下，通用于柴油机。生物柴油的优点优良的环保特性：含硫低、有毒物排放少；较好的发动机低温启动性能：无添加剂冷凝点达-20℃；较好的润滑性能：可降低发动机部件的磨损；较好的安全性能：闪点高，不属于危险品；良好的燃料性能：十六烷值高，燃烧性能优；具有可再生性。