第五章 生物质资源的利用资料

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。
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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
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。
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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。
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人类需要的能
CO2
太阳能 C6H12O6
燃烧、分解、气化。。。
H2O
生物质的产生和利用循环
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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。
太阳能 四 大 清 洁 能 源 发 展 态 势
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
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。
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5.2 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。
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生物质资源的利用
罗乐
5.1 生物质资源与生物炼制
1 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。
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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；
2 生物柴油的燃烧特性
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2 生物柴油的燃烧特性
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3 生物柴油的生产原理
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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。
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优势3：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、
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2 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
??
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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。
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http://tv.sohu.com/20130319/n369388693.shtml
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。
可运输
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1 燃料乙醇的优点
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
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2 燃料乙醇的生产
发酵法 ——以含糖、淀粉、纤维素的农产品，农
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。
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优势5：持续性高增长
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，
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。
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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。
（4）生物质资源特点和状况 总量大
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。
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低污染
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”。
风能 ห้องสมุดไป่ตู้阳能
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水能 海洋能
生物质能
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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，
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。
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纤维素制备燃料乙醇技术——未来发展方向
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（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。
每利用一万吨秸杆代替燃煤，可以减少CO2排 放１.4t，SO2 40t，烟尘100t。
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分布广
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
生物质利用：太阳能驱动的碳、氢、氧循环
人类最重要的间接利用太阳能的方式
氢循环
碳循环
氧循环
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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。
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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。
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（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
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5.3 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。
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1 生物柴油的优点
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。
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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）、
生物质能
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。
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3 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