摘要：目前，中國(guó)的生物質(zhì)能源生產(chǎn)已經(jīng)形成一定規(guī)模，國(guó)家也通過(guò)制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范生物質(zhì)能源生產(chǎn)，出臺(tái)法律法規(guī)為其提供保障，并運(yùn)用財(cái)稅政策推進(jìn)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。但是，中國(guó)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展還面臨原料資源短缺、生物質(zhì)能源工業(yè)體系不完備、研究開發(fā)能力不足、產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)薄弱以及產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不高等問(wèn)題。展望未來(lái)，中國(guó)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間廣闊，技術(shù)將不斷完善，它將改變中國(guó)現(xiàn)有的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，凈化環(huán)境，并推動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
關(guān)鍵字：生物質(zhì)、能源、燃料、石油、發(fā)展
1.生物質(zhì)能的概述以及在中國(guó)的利用現(xiàn)狀
生物質(zhì)是指通過(guò)光合作用而形成的各種有機(jī)體，包括所有的動(dòng)植物和微生物。而所謂生物質(zhì)能，就是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式，即以生物質(zhì)為載體的能量。它直接或間接地來(lái)源于綠色植物的光合作用，可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時(shí)也是唯一一種可再生的碳源。生物質(zhì)能蘊(yùn)藏在植物、動(dòng)物和微生物等可以生長(zhǎng)的有機(jī)物中，它是由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的。地球上的生物質(zhì)能資源較為豐富，而且是一種無(wú)害的能源。地球每年經(jīng)光合作用產(chǎn)生的物質(zhì)有1730億噸，其中蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于全世界能源消耗總量的10-20倍，但目前的利用率不到3%。我國(guó)生物質(zhì)能資源非常豐富，年產(chǎn)量達(dá)8×10
8多噸石油當(dāng)量，能源總量超過(guò)30 EJ。除了直接燃燒和將生物質(zhì)氣化轉(zhuǎn)化氣體燃料外，生物質(zhì)還可以通過(guò)多種技術(shù)途徑轉(zhuǎn)化為液體燃料。
生物質(zhì)能分類如下：
1.固體生物質(zhì)燃料：分生物質(zhì)直接燃燒或壓縮成型燃料及生物質(zhì)與煤混合燃燒為原料的燃料,富通新能源生產(chǎn)銷售的
顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)專業(yè)壓制生物質(zhì)成型燃料。
2.氣體生物質(zhì)燃料：包括沼氣、生物質(zhì)氣化制氣等。
3.液體生物質(zhì)燃料：指通過(guò)生物質(zhì)資源生產(chǎn)的燃料乙醇和生物柴油，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源開發(fā)利用的重要方向。
中國(guó)生物質(zhì)能源的發(fā)展一直是在“改善農(nóng)村能源”的觀念和框架下運(yùn)作，較早地起步于農(nóng)村戶用沼氣，以后在秸稈氣化上部署了試點(diǎn)。近兩年，生物質(zhì)能源在中國(guó)受到越來(lái)越多的關(guān)注，生物質(zhì)能源利用取得了很大的成績(jī)。沼氣工程建設(shè)初見成效。截至2005年底，全國(guó)共建成3764座大中型沼氣池，形成了每年約3.4l億立方米沼氣的生產(chǎn)能力，年處理有機(jī)廢棄物和污水1.2億噸，沼氣利用量達(dá)到80億立方米。到2006年底，建設(shè)農(nóng)村戶用沼氣池的農(nóng)戶達(dá)2260萬(wàn)戶，占總農(nóng)戶的9.2%，占適宜農(nóng)戶的15.3%，年產(chǎn)沼氣87.0億立方米，使7500多萬(wàn)農(nóng)民受益，直接為農(nóng)民增收約180億元。生物質(zhì)能源發(fā)電邁出了重要步伐，發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到200萬(wàn)千瓦。液體生物質(zhì)燃料生產(chǎn)取得明顯進(jìn)展，全國(guó)燃料乙醇生產(chǎn)能力達(dá)到102萬(wàn)噸，已在河南等9個(gè)省的車用燃料中推廣使用乙醇汽油。到2005年，這些地方除軍隊(duì)特需和國(guó)家特種儲(chǔ)備外實(shí)現(xiàn)了車用乙醇汽油替代汽油。
2.液體生物質(zhì)燃料制取的主要技術(shù)
在中國(guó)能用于生產(chǎn)燃料酒精的糧食更有限，一般僅限于以陳化糧。因此，以非糧食類的生物質(zhì)為原料制取液體燃料的研究更受關(guān)注，目前正在研究的技術(shù)大致可以分為4種，即快速熱解、直接液化、超臨界萃取和生物技術(shù)。
1.快速熱解(fast pyrolysis)
在常壓、超高加熱速率(100～10 K／s)、超短產(chǎn)物停留時(shí)間(0．5～1 s)、適中溫度(500℃左右)的條件下，生物質(zhì)被熱裂解，生成含有大量可冷凝有機(jī)分子的蒸汽，蒸汽被迅速移出反應(yīng)器(防止可冷凝有機(jī)分子進(jìn)一步熱裂解為不可凝氣體分子)進(jìn)行冷凝，可以獲得大量液體燃料、少量不可冷凝氣體和炭。
2.直接液化(1iquefaction)
直接液化分2步：首先被破碎的生物質(zhì)與溶劑、催化劑(加速生物質(zhì)液化)混合，在250～400℃溫度下液化為初級(jí)液體產(chǎn)物；然后在高壓(15 MPa左右)條件和催化劑(促進(jìn)還原氣的脫氧作用)的作用下，使用還原氣(如H2或CO)脫去初級(jí)液體產(chǎn)物中的氧，得到較高質(zhì)量的液體燃料。直接液化得到液體燃料的氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，一般為20％左右，質(zhì)量產(chǎn)率一般在35％～70％，經(jīng)過(guò)兩步直接液化后得到的液體燃料高熱值一般在40 MJ／kg左右。
3. 超臨界萃取（supercritical extraction）
超臨界萃取是讓物料和超臨界流體進(jìn)入萃取器混合，選擇性地萃取物料中的成分，然后進(jìn)入分離器，通過(guò)調(diào)節(jié)壓力和溫度使萃取物與超臨界流體分離，分離后的流體再次超臨界化并送回萃取器循環(huán)使用。
4.生物法(biotechnology)
生物法是利用微生物發(fā)酵，將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為乙醇。傳統(tǒng)生物法采用的生物質(zhì)原料一般是甘蔗、玉米等含糖或含淀粉的糧食類生物質(zhì)。但利用這類生物質(zhì)原料受到耕地和成本的限制，因此利用速生林木材、廢棄的農(nóng)作物秸稈等木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)生產(chǎn)乙醇受到國(guó)內(nèi)外科學(xué)工作者的極大關(guān)注。
生物法分為2步，第一步利用酸或酶將木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)中的纖維素和半纖維素水解為單糖，第二步利用微生物發(fā)酵水解液制取燃料乙醇。
3.生物質(zhì)能源發(fā)展中存在的一些問(wèn)題
盡管中國(guó)在生物質(zhì)能源等可再生能源的開發(fā)利用方面取得了一些成效，但由于中國(guó)生物質(zhì)能源發(fā)展還處于起步階段，面臨許多困難和問(wèn)題，歸納起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面。
1.原料資源短缺限制了生物質(zhì)能源的大規(guī)模生產(chǎn)
由于糧食資源不足的制約，目前，以糧食為原料的生物質(zhì)燃料生產(chǎn)已不具備再擴(kuò)大規(guī)模的資源條件。今后，生物質(zhì)燃料乙醇生產(chǎn)應(yīng)轉(zhuǎn)為以甜高粱、木薯、紅薯等為原料，特別是以適宜在鹽堿地、荒地等劣質(zhì)地和氣候干旱地區(qū)種植的甜高粱為主要原料。
2.還沒(méi)有建立起完備的生物質(zhì)能源工業(yè)體系，研究開發(fā)能力弱，技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)薄弱
雖然中國(guó)已實(shí)現(xiàn)以糧食為原料的燃料乙醇的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，但以其他能源作物為原料生產(chǎn)生物質(zhì)燃料尚處于技術(shù)試驗(yàn)階段，要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，還需要在生產(chǎn)工藝和產(chǎn)業(yè)組織等方面做大量工作。以廢動(dòng)植物油生產(chǎn)生物柴油的技術(shù)較為成熟，但發(fā)展?jié)摿τ邢蕖：髠滟Y源潛力大的纖維素生物質(zhì)燃料乙醇和生物合成柴油的生產(chǎn)技術(shù)還處于研究階段，一些相對(duì)成熟的技術(shù)尚缺乏標(biāo)準(zhǔn)體系和服務(wù)體系的保障，產(chǎn)業(yè)化程度低，大規(guī)模生物質(zhì)能源生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化的格局尚未形成。
3.生物燃油產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力較弱
中國(guó)受原料來(lái)源、生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)組織等多方面因素的影響，燃料乙醇的生產(chǎn)成本比較高，目前，以陳化糧為原料生產(chǎn)的燃料乙醇的成本約為每噸3500元左右，以甜高粱、木薯等為原料生產(chǎn)的燃料乙醇的成本約為每噸4000元。按等效熱值與汽油比較，汽油價(jià)格達(dá)到每升6元以上時(shí)，燃料乙醇才可能贏利。
4.中國(guó)生物質(zhì)能源發(fā)展趨勢(shì)
1.逐步改善現(xiàn)有的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，降低石油的進(jìn)口依存度
中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，必須構(gòu)筑在能源安全和有效供給的基礎(chǔ)之上。目前，中國(guó)能源的基本狀況是：資源短缺，消費(fèi)結(jié)構(gòu)單一，石油的進(jìn)口依存度高，形勢(shì)十分嚴(yán)峻。因此，今后在厲行能源節(jié)約和加強(qiáng)常規(guī)能源開發(fā)的同時(shí)，改變目前的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，向能源多元化和可再生清潔能源時(shí)代過(guò)渡，已是大勢(shì)所趨，而在眾多的可再生能源和新能源中，生物質(zhì)能源的規(guī)模化開發(fā)無(wú)疑是一項(xiàng)現(xiàn)實(shí)可行的選擇。
2.生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的多功能性進(jìn)一步推動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展
生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)是以農(nóng)林產(chǎn)品及其加工生產(chǎn)的有機(jī)廢棄物，以及利用邊際土地種植的能源植物為原料進(jìn)行生物能源和生物基產(chǎn)品生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)。生物基產(chǎn)品和生物能源產(chǎn)品不僅附加值高，而且市場(chǎng)容量幾近無(wú)限，這為農(nóng)民增收提供了一條重要的途徑；生物質(zhì)能源生產(chǎn)可以使有機(jī)廢棄物和污染源無(wú)害化和資源化，從而有利于環(huán)保和資源的循環(huán)利用，可以顯著改善農(nóng)村能源的消費(fèi)水平和質(zhì)量，凈化農(nóng)村的生產(chǎn)和生活環(huán)境。生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的這種多功能性使它在眾多的可再生能源和新能源中脫穎而出和不可替代，這種多功能性對(duì)擁有8億農(nóng)村人口的中國(guó)和其他發(fā)展中國(guó)家具有特殊的重要性。
3.凈化環(huán)境，進(jìn)一步為環(huán)境“減壓”
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，以石化能源為主的能源消費(fèi)量劇增，在過(guò)去的20多年里，中國(guó)能源消費(fèi)總量增長(zhǎng)了2.6倍，對(duì)環(huán)境的壓力越來(lái)越大。因此，發(fā)展生物質(zhì)能源，以生物質(zhì)燃料直接或成型燃燒發(fā)電替代煤炭以減少二氧化碳排放，以生物燃油替代石化燃油以減少碳?xì)浠铩⒌趸锏葘?duì)大氣的污染，將對(duì)于改善能源結(jié)構(gòu)、提高能源利用效率、減輕環(huán)境壓力貢獻(xiàn)巨大。
4.技術(shù)逐步完善，產(chǎn)業(yè)化空間廣闊
從生物質(zhì)能源的發(fā)展前景看，第一，生物乙醇是可以大規(guī)模替代石化液體燃料的最現(xiàn)實(shí)選擇；第二，對(duì)石油的替代，將由E85（在乙醇中添加15%的汽油）取代E10（汽油中添加10%的乙醇）；第三，F(xiàn)FVs（靈活燃料汽車）促進(jìn)了生物燃油生產(chǎn)和對(duì)石化燃料的替代，生物燃油的發(fā)展帶動(dòng)了傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的更新改造；第四，沼氣將規(guī)模化生產(chǎn)，用于供熱發(fā)電、（經(jīng)純化壓縮）車用燃料或罐裝管輸；第五，生物質(zhì)成型燃料的原料充足，技術(shù)成熟，投資少、見效快，可廣泛用于替代中小鍋爐用煤，熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）能效在90%以上，是生物質(zhì)能源家族中的重要成員；第六，以木質(zhì)纖維素生產(chǎn)的液體生物質(zhì)燃料（Bff）被認(rèn)為是第二代生物質(zhì)燃料，包括纖維素乙醇、氣化后經(jīng)費(fèi)托合成生物柴油（FT柴油），以及經(jīng)熱裂解（TDP）或催化裂解（CDP）得到的生物柴油。
