生物质高值化利用第一课

3）粉尘污染
发电厂排烟
小煤炉污染
被粉尘笼罩的城市
4）废弃化学塑料的危害 侵占土地 污染大气 污染土壤 污染水体 影响环境卫生和景观
1.4 新能源与可再生能源
新能源
广义上，有别于传统依 靠矿物质原料燃烧的能 源都称之为新能源。
Wave Tide
太阳能
风能
生物质能
核能
地热、潮汐 能……
除常规能源和大型水力发电之外的太阳能、风 能、小水电、海洋能来自百度文库地热能、氢能、核能、 生物质能等能源资源。
1999年克林顿签发的《开发和推进生物基产品和生 物能源》总统令：“目前生物基产品和生物能源技 术有潜力将可再生农林业资源转换成能满足人类需 要的电能、燃料、化学物质、药物及其他物质的主 要来源”。
美国生物质能利用情况
2004 生物燃料 生物质发 电与供热 生物质 化学品 1% 3% 0 2010 4% 4% 12% 2020 10% 5% 18% 2030 20% 5% 15%
• 成绩：考试45％+报告40％+出勤15％ • 考试： 形式：闭卷 内容：上课内容（包括讨论报告）
一、生物质资源概述
1.1 自然资源的概念及分类
自然资源：存在于自然界，在一定的时 间条件下，能够产生经济价值以提高人类 当前和未来福利的物质与能量的总称。
思考： 以下哪些是自然资源？ 空气 风 台风 森林 熊猫 阳光 闪电 钢材 湖泊 铁矿
健康
天气原因的死亡现象 传染病
农业
作物产量 灌溉用水的需求变化
自然灾害
频率 地理分布 强度
水资源
水量 水质 用水竞争
海岸带
沿岸侵蚀 沿岸土地淹没 沿岸城乡保护的成本
自然生态区
物种和栖息地的丧失
2）二氧化硫的酸雨问题
受酸雨污染的水稻
森林受到酸雨破坏
被酸雨腐蚀的雕像
酸雨落到西 瓜上，造成 的密密麻麻 的小坑
风能
风能的利用是通过风力带动 涡轮机，再传递给发电机发 电。 风电场占用土地面积大，涡 轮机有碍视线且噪声大，对 鸟类有伤害，只宜设在人口 稀少的地区。 风能的致命弱点是稳定性 （不连续、不稳定，电流、 电压、频率控制难度大）和 储能问题。
水能指水力发电（水 电站大坝）。 按联合国发展组织 （UNDP）提出的分 类，大中型水电为传统 能源，小水电才属新的 可再生能源。 水能是当前争议较少 和最具开发潜力的一种 可再生能源。 水能
• 煤炭、石油和天然气燃烧产生大量的二 氧化碳、二氧化硫、一氧化碳等； • 石油化工的合成塑料废弃物产生的严重 环境污染。
1）温室气体导致的全球气候变暖和气候变化
1906-2005年 上升0.74℃ 未来20年全球将增温0.4 ℃ 21世纪末增温1.1~6.4 ℃
气候变化 气温 降水
海平面上升 可能的影响
太阳能
太阳能的利用有两条途径： 1）热能，如“太阳能集热器”的 光学装置，聚集太阳的光和热 （热水、供暖、空调），继而 以热生蒸气，驱动发电机转化 为电能； 2）利用半导体器件（通常是太 阳能电池）将太阳光子的能量 直接转化为电能，即光电效应 （太阳能光伏发电）。 太阳能热电和光电的成本太 高，是火电的10倍以上。
太阳能、风能、水能、核 能等均为物理态能量，仅 能用于转化热和电； 生物质能是太阳辐射能经 植物加工转化的、唯一的 一种化学态能量； 生物质能既含能量，又有 物质性载体，可以生产能 源和非能的物质性产品。 生物质能
能源产品：物理态的热和电、液态的生物 乙醇和生物柴油、固态的成型燃料、气态 的沼气 非能产品：生物塑料等材料以及生物化工 产品
核电（核裂变）： 安全性问题使得对核电建设的公共设施 要求越来越严格，造价和成本节节攀升。 美国等国家的核电计划步步推迟，瑞 典、西班牙和德国已经终止了建设计划。 中国天然铀资源供应 不足，已探明量只能支 持25座功率100万千瓦 的标准核电站。
核能
氢能
氢能的优势：1）燃烧放 出的热量多；2）燃烧产物 是水，不污染环境；3）制 备的原料是水，资源不受限 制。 是要从水、天然气或生物 质中分离后才得到的二次能 源。 关键是要解决廉价的制氢 技术、方便安全的氢的储存 和运输问题。
课程安排
时间：星期四晚上7:00～9:15 地点：310303 学时：32学时（11周） 考核方式：笔试 教学方式：讲授、自学、专题报告
如何学习本课程？
主题一：生物质能源的研究进展 主题二：生物质材料与化学品的研究进展 讲授3、自学2、专题报告4（3~4人一组）； 复习1、考试1（第16周）。
如何学习本课程？
风 森林 湖泊 铁矿
阳光 熊猫
空气
气候资源 生物资源 水资源 矿产资源
风
阳光 熊猫 湖泊
可再生资源
空气 森林 铁矿
不可再生资源
自然属性 矿产资源 气候资源 水资源 土地资源 生物资源
自我再生的性质 非可再生资源
相对性 开发利 用不合 理时可 转化
可再生资源
1.2 资源和人类活动
不同时代，自然资源的种类、数量、质量等对人类的影响不同 人类历 史阶段 采集和狩猎经 济阶段 农业社会阶段 工业社会阶段
脱水 石油 脱盐
常压 分馏
1.3 资源和环境危机
• 不可再生的资源问题：能源、水、矿物等 资源日益匮乏 • 环境污染问题：环境灾难
世界能耗在过去150年增加了20多倍
能源危机
石油 40年
天然气 50年
煤炭 240年
新技术一般要经过约25年时间才能被广泛应用。 必须马上推出新的石油替代品。
环境问题
生物质资源的高值化利用
授课教师：庞煜霞
2012年10月11日
课程大纲
生物质资源概述 生物质能源 生物质材料与化学品
参考书目
黄进，夏涛，郑化. 生物质化工与生物质材料. 化学工业出版社，2009 王军. 生物质化学品. 化学工业出版社，2008 张瑞芹. 生物质衍生的燃料和化学物质，郑州 大学出版社，2004
开发利 生物资源 用的主 要自然 （动植物） 资源
生物资源 土地资源 气候资源 水资源
矿产资源
“石油时代”
生产重要的 化工原料 温 度 逐 渐 升 高 石油气(C4以下) 汽油（C5~C11） 煤油（C11~C16） 柴油（C15~C18） 重油（C20以上） 减压分馏 裂解 分馏 乙烯 丙烯 1,3-丁二烯... 催化裂化 （加氢） 润滑油 凡士林 石 蜡 沥 青 石油焦（C） 提 高 汽 油 产 量