现代化工生物能源技术

现代化工生物能源技术

洁净新能源有绿色能源之称，它的最大特点是燃烧或使用后不造成环境污染，有利于维持生态平衡。发展洁净新能源是未来能源业建设的发展方向。

21世纪所面临的最大难题及困境可能不是战争及食品，而是能源。因为目前整个人类发展和工农业生产，几乎都是依赖于这些很有限的化石能源。随着地球上化石能源的不断耗尽，寻找、改善及提高可再生能源利用率和发明创造新技术以最大限度地开采不可再生能源的做法很可能是今后几十年内人类从地球上获取能源的有效举措。虽然以水力、潮汐、风力为动力的发电设备及太阳能捕获器、地热已为人类提供一定的能源，但离人类对能源的需求还相差甚远。设法利用新技术创造更多的能源并代替不可再生的化石燃料，用于满足人类生存的需求，也将是人类寻找新能源惟一明智的做法。然而，这种新技术实际上已被和正在被人类所利用，即生物技术创造能源。微生物技术与石油开采

一微生物培养技术在勘探石油上的运用

1937年，地质科学工作者在进行直接分析底土(原生风化土)中的烃含量(气测法)，并用于判断地下油气的储存量时，发现油区底土中的重烃含量与季节变化存在一定联系。这种依季节而变的起因是由于微生物活动引起的。因而提出了油气田中的气态烃可借扩散方式抵达地面，及地表底土中存在能利用气态烃为碳源的微生物等看法。此外，这些菌在土壤中的含量与底土中的烃浓度存在对应的关系，所以可作为勘探地下油气田的指示菌。随着微生物培养技术及菌数测定方法的不断改进，利用微生物勘探石油这项技术得到迅速发展。美国、前苏联、捷克斯洛伐克、波兰、匈牙利和日本等国家都用。1957年有人报道，用微生物勘探确认的16个油矿中，其中有13个有开采价值的油气田及3个无开采价值的油气田，油气区准确率100%。近十几年来，虽然随着计算机应用的普及和先进的分析技术不断地涌现，勘探石油的技术也随之日益更新且准确率不断地提高，但利用微生物勘探石油这一项生物工程技术仍是一项行之有效的辅助性并具有科学性的技术。

二生物能源的特点

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，不但植物会远远不断的供给生物质能源源材料，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。

三生物能源的分类

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。农业废弃物产生的方式和量随产生的地点的不同而不同，对应于收获量的残余物产生比率，米为140%、麦为130%、玉米为100%、根茎作物为40%。世界上产生的农林废弃物总共约为30亿吨，米的残余物最多，约为8.36亿吨。此外，根茎作物残余物为2.72亿吨，麦残余物为7.54亿吨，玉米残余物为5.91亿吨。

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。目前制取氢气的的方法有：水电解法、热化学法、光电化学法、等离子化学法、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。根据计算，目前我国禽畜粪便资源总量约8.5亿吨，折合7840多万吨标煤，其中牛粪5.78亿吨，4890万吨标煤，猪粪2.59亿吨，2230万吨标煤，鸡粪0.14亿吨，717万吨标煤。

4. 生活

随着城市规模的扩大和城市化进程的加速，中国城镇的产生量和堆积量逐年增加。1991和1995年，全国工业固体废物产生量分别为5.88亿吨和6.45亿吨，同期城镇生活量以每年10%左右的速度递增。1995年中国城市总数达640座，清运量10750万吨。

四生物能源的原料来源

1. 按照原料的化学性质分，生物质能源原料可分为：糖类、淀粉和木质纤维素物质。

2.按照原料的来源分，生物质能源原料可分为：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。

五生物能源的地位与重要性

从生物质能的资源总体构成来看，目前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，而从先进国家目前的生物质资源和利用来看，其主要构成均都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艺水平的提高，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。世界生物能源技术的发展应用主要有四大方向：基于沼气池等传统设备的生物能源技术、基于生物优选和转基因技术的生物燃料技术、生物发电技术、生物燃料电池技术。在这些技术方向上，系统化的