傳統(tǒng)的生物質(zhì)能源資源是利用農(nóng)﹑林業(yè)廢棄物﹑糞便﹑垃圾等﹐由于大部分未進(jìn)入商品流通﹐無(wú)精確統(tǒng)計(jì)﹐一般估計(jì)﹐近年我國(guó)總量約為年7億噸標(biāo)煤﹐其中農(nóng)作物秸稈3.15億噸﹐林業(yè)廢棄物3.19億噸﹐禽畜糞便O.38億噸標(biāo)煤﹐約有半數(shù)可作為能源�？紤]未來(lái)增長(zhǎng)﹐估計(jì)2050年秸稈與林業(yè)廢棄物將分別達(dá)到約年4.4億噸和6.1億噸標(biāo)煤﹐總資源量將約為年13億噸標(biāo)煤。
大規(guī)模發(fā)展生物質(zhì)能源的關(guān)鍵是穩(wěn)定地提供大規(guī)模原料﹐僅依靠農(nóng)林廢棄物﹑糞便﹑垃圾﹑多余的糧食及油料作物顯然是不足的﹐必須著眼于開發(fā)不宜農(nóng)不宜林的大面積荒漠土地與邊際土地﹐培育繁殖以作能源為目的的能源植物﹐形成大規(guī)模能源植物產(chǎn)業(yè)基地。應(yīng)與農(nóng)﹑林業(yè)一樣﹐將能源植物作為重大產(chǎn)業(yè)來(lái)推動(dòng)發(fā)展。
（1）我國(guó)生物質(zhì)能源的發(fā)展
生物質(zhì)能消耗占我國(guó)能源消耗總量的近20名。直燃炊用或采暖的傳統(tǒng)利用方式在廣大農(nóng)村地區(qū)仍占主導(dǎo)地位。
生物質(zhì)能的主要特點(diǎn)是﹕能源利用效率低﹐僅為10％～20％﹔由于收集與運(yùn)輸困難及無(wú)市場(chǎng)﹐成億噸的作物秸稈不得不在田間直燃﹐既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境﹕隨著人們生活水準(zhǔn)的提高和城鎮(zhèn)化的發(fā)展﹐越來(lái)越多的人改用電力和液化氣﹐使生物質(zhì)能利用減少。
雖然我國(guó)生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化成現(xiàn)代化的商品能源(電﹐顆粒燃料﹐氣等)的比例還很小﹐大約只有0.5%﹐與世界平均轉(zhuǎn)化率14.5％相比差了30倍﹐但已有了良好的基礎(chǔ)和近期的規(guī)劃﹕
1)大力推進(jìn)生物質(zhì)能和垃圾直燃與氣化發(fā)電﹐2005年裝機(jī)200萬(wàn)千瓦﹐2020年要達(dá)到3000萬(wàn)千瓦。
2)農(nóng)村戶型沼氣在我國(guó)開發(fā)較早﹐近年在加速發(fā)展﹐預(yù)期2020年能供約7000萬(wàn)戶(約3億人)農(nóng)村居民使用﹐年供氣能力約180億立方米。
3)生物質(zhì)液體燃料。2005年生物質(zhì)酒精生產(chǎn)102萬(wàn)噸﹐生物柴油5萬(wàn)噸。2020年車用酒精將達(dá)到1000萬(wàn)噸﹐生物柴油達(dá)至1100萬(wàn)噸。
4)大力研發(fā)生物質(zhì)固體顆粒成型燃料﹐將作物秸稈和木材下腳料等切片成型﹐體積壓縮90％﹐熱效率大大提高(可達(dá)70％~80%)﹐既可供家庭供熱﹑炊事用﹐也可用作燃煤小鍋爐的替代燃料﹐成為建設(shè)新農(nóng)村的重要燃料﹐2020年產(chǎn)量將達(dá)5000萬(wàn)噸﹐約2500萬(wàn)噸標(biāo)煤。
生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電的技術(shù)問(wèn)題主要是鍋爐的設(shè)計(jì)制造和生物質(zhì)原料的收集﹑運(yùn)輸和原料預(yù)處理設(shè)備研制﹔生物質(zhì)氣化發(fā)電的技術(shù)問(wèn)題主要是焦油污水處理﹑回用技術(shù)開發(fā)和低熱值燃?xì)獍l(fā)電機(jī)群群組制造﹔生物質(zhì)固體燃料的主要技術(shù)問(wèn)題是成型機(jī)的研發(fā)。目前都正在不斷地發(fā)展和完善之中。
根據(jù)我國(guó)資源和技術(shù)現(xiàn)狀﹐生物質(zhì)能的利用宜先易后難﹐先簡(jiǎn)單后復(fù)雜﹐發(fā)電﹑固體顆粒燃料與沼氣將首先得到規(guī)模化發(fā)展。
（2）生物質(zhì)液體燃料
由于近年石油價(jià)格高漲﹐用糧食和油料作物制造生物質(zhì)液體燃料備受各國(guó)關(guān)注﹐取得了明顯進(jìn)展。生物質(zhì)液體燃料目前主要包括燃料乙醇﹑生物柴油和二甲醚。
1)燃料乙醇。利用微生物﹐將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為乙醇﹐作為替代液體燃料已成功應(yīng)用在汽車等交通工具中。我國(guó)利用能源作物甜高梁莖稈制取乙醇﹐建成了幾個(gè)一定規(guī)模的范例工程。我國(guó)2005年燃料乙醇產(chǎn)量102萬(wàn)噸﹐預(yù)計(jì)2020年達(dá)1000萬(wàn)噸﹐對(duì)我國(guó)土地資源﹑人口增長(zhǎng)﹑糧食生產(chǎn)潛力等的綜合分析表明﹐2050年有可能達(dá)數(shù)千萬(wàn)噸。
2)生物柴油。生物柴油是指將菜籽油﹑棕櫚油等植物或動(dòng)物的油脂在酸性﹑堿性催化劑或生物脢的作用下﹐與甲醇或乙醇等低碳醇進(jìn)行轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)﹐產(chǎn)生相應(yīng)的脂肪酸甲酯或乙酯﹐也就是生物柴油。它可做柴油代用品。我國(guó)2005年產(chǎn)量為5萬(wàn)噸﹐期望2020年達(dá)到100萬(wàn)噸。
生物柴油大規(guī)模生產(chǎn)的主要問(wèn)題是原料的成本。目前國(guó)內(nèi)采用的原料主要是餐飲廢油(地溝油)和食用油加工過(guò)程的酸化下腳油﹐雖然總量有限﹐但可以實(shí)現(xiàn)燃料油轉(zhuǎn)化和改善衛(wèi)生環(huán)保條件﹐近期可行﹐值得重視﹐但是原料供應(yīng)不穩(wěn)定。今后發(fā)展應(yīng)考慮﹕以菜籽油為原料﹔以棉籽油為原料﹕利用進(jìn)口轉(zhuǎn)基因大豆﹔開發(fā)木本油料植物。
3)二甲醚。二甲醚是一種最簡(jiǎn)單的脂肪醚﹐又稱木醚﹑甲醚﹐是一種理想的清潔燃料。未來(lái)最大的潛在市場(chǎng)是作為柴油代用燃料﹐也可以替代液化石油氣。二甲醚的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)主要有甲醇脫水工藝和合成氣直接合成工藝。目前﹐工業(yè)上還主要用甲醇脫水技術(shù)生產(chǎn)二甲醚。合成氣一步合成二甲醚的工業(yè)化﹐仍在開發(fā)之中。
目前生物質(zhì)制備二甲醚面臨的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是﹕需要高效﹑低價(jià)的生物質(zhì)制氣工藝及設(shè)備﹔需要能滿足大型二甲醚生產(chǎn)用的反應(yīng)器﹔解決以生物質(zhì)為原料制二甲醚生產(chǎn)過(guò)程中二氧化碳的利用﹔相關(guān)催化劑的開發(fā)與生產(chǎn)﹔成熟﹑經(jīng)濟(jì)的二甲醚分離和提純技術(shù)。
（3）發(fā)展大規(guī)模能源植物產(chǎn)業(yè)
生物質(zhì)能源大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵﹐是生物質(zhì)原料大規(guī)模 和穩(wěn)定的供給。從國(guó)家糧食安全角度出發(fā)﹐不宜利用耕地發(fā)展大規(guī)模能源植物﹔我國(guó)的森林覆蓋率不足20％﹐生態(tài)環(huán)境形勢(shì)十分嚴(yán)峻﹐生物質(zhì)能源開發(fā)也不宜和森林爭(zhēng)土地﹔生物質(zhì)能源的開發(fā)應(yīng)著眼于非農(nóng)非林的邊際土地。
我國(guó)西部和北部有大量沙漠和沙漠化土地。這些地區(qū)雨雪稀少﹑植被稀疏或縱橫千里皆為不毛之地。但這些地區(qū)日照充足﹐適合在保護(hù)地(塑料大棚)條件下大規(guī)模養(yǎng)殖微型藻類作為生物質(zhì)能源﹐藻類具有與高等植物類似的光合器結(jié)構(gòu)和功能﹐在培養(yǎng)液中其濃度可以調(diào)至最佳的光能吸收濃度。沙漠大規(guī)模微藻養(yǎng)殖至少可以達(dá)到25噸／公頃的干物質(zhì)產(chǎn)量。約為1 2噸標(biāo)煤的能量﹐藻類直接光合
放氫則可產(chǎn)1.7噸／公頃。由于我國(guó)的沙漠十分廣闊﹐其資源總潛力幾乎是無(wú)限的。
我國(guó)南方非農(nóng)﹑非林的邊際地區(qū)是能源植物大規(guī)模發(fā)展的另一重要基地。廣東﹑廣西地處熱帶﹑亞熱帶﹐是我國(guó)最適宜種植木薯﹑甘蔗的地區(qū)﹐在生物乙醇和沼氣等的生產(chǎn)建設(shè)上已積累了一些經(jīng)驗(yàn)﹐具備產(chǎn)業(yè)化的良好基礎(chǔ)。
要發(fā)展大規(guī)模能源植物產(chǎn)業(yè)﹐必須長(zhǎng)期堅(jiān)持有關(guān)生物質(zhì)能的超前研究﹐從光合作用機(jī)理研究入手的基礎(chǔ)性研究是研發(fā)的重要環(huán)節(jié)﹐在近期內(nèi)特別應(yīng)注意抓緊部署﹕
1)大力開發(fā)能源植物物種的遴選。從耗水性﹑抗旱性﹑耐鹽堿性等生物學(xué)特性﹐生產(chǎn)力和生態(tài)效應(yīng)等方面展開研究﹐篩選適合不同區(qū)域不同邊際土地型式的優(yōu)選物種。要充分依靠植物基因技術(shù)﹐將生物多樣性的各個(gè)種群的優(yōu)點(diǎn)按人們的意愿﹐匯集于一種植物上來(lái)。在篩選過(guò)程和以后的栽培試驗(yàn)中都需對(duì)逐個(gè)品系進(jìn)行詳細(xì)的生理﹑生化﹑生態(tài)特性研究﹐積累大量科學(xué)數(shù)據(jù)才能確定。
2)應(yīng)特別關(guān)注節(jié)水能源植物的研發(fā)。荒漠地區(qū)和北方邊際地區(qū)常常屬于干旱缺水地區(qū)﹐能源植物的"生理耗水"差別很大﹐一般木本植物的蒸騰系數(shù)(即植物制造l克干物質(zhì)所消耗的水分克數(shù))為300左右﹐草本植物為1000以上﹐藻類在可控環(huán)境下培養(yǎng)﹐耗水很少﹐同種植物的不同品系也有很大差別。要將節(jié)水作為物種優(yōu)選的重要因素﹐加強(qiáng)有關(guān)研發(fā)工作。
3)建立北方邊際土地和南方高產(chǎn)能源作物研發(fā)的兩個(gè)大規(guī)模實(shí)驗(yàn)基地。在2020年前積累充分的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)﹐為2020年后的大規(guī)模開發(fā)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
4)提升科技水準(zhǔn)是生物質(zhì)能開發(fā)的關(guān)鍵。例如﹐纖維素基質(zhì)生物質(zhì)原料在我國(guó)占大部分﹐其液化要通過(guò)物理化學(xué)或生物學(xué)的方法將纖維素轉(zhuǎn)化為糖類再轉(zhuǎn)化為乙醇﹐國(guó)際上尚無(wú)成熟的工業(yè)化技術(shù)﹐需要著力研發(fā)。各種研發(fā)工作要做到未雨綢繆﹐技術(shù)先行﹐開發(fā)出大量有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)﹐有豐富的技術(shù)儲(chǔ)備。