生物质资源的开发利用现状

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生物质资源的开发

利用现状

院系:化工与能源学院

专业:化学工程与工艺

班级:X班

姓名:XXX

学号:XXXXXXXXXXX

生物质资源的开发利用现状

XXX XXXXXXXXXXX

(郑州大学化工与能源学院化学工程与工艺X班)

摘要:生物质能源是一种清洁的可再生能源,也是唯一的可再生碳源。本文介绍了生物质、生物质资源和生物质产业的概念。详述了国内外生物质产业的发展状况。简述了发展生物质产业的意义及前景。

关键词:生物质;生物质资源;生物质产业

1 引言

生物质能在世界能源消耗中居第四位,仅次于煤炭、石油、天然气,占世界总能耗的15%~18%。我国生物质能资源丰富,但大部分生物质资源没有得到有效利用。

生物质能分布范围广,主要包括:①各种速生的能源林、薪炭林、灌木林、木材及森林工业废弃物;②农作物秸秆、稻壳、稻杆、蔗渣等农业废弃物;③水生植物;④油料植物;

⑤城市生活垃圾、工业有机废弃物等。与化石能源相比,生物质能具有的优点如下:

一是炭排放少,对环境友好。研究表明,高效合理地利用生物质能,其二氧化碳排放量比化石燃料少90%左右。另外,生物质的灰分小,含氮量也都很小,使用过程中几乎没有粉尘、氮氧化物等排放。

二是具有可再生性。生物质能直接或间接来源于植物,并通过植物的光合作用实现再生,与太阳能、风能、水能等一样属于可再生能源。

2 概念

2.1 生物质概念

生物质(Biomass)是指通过光合作用而产生的各种有机体。

广义上,生物质包括所有的植物、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。有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。例如粮食、秸杆、木材、动物粪便和食品加工下脚料等生物质。

狭义上,生物质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、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的畜禽粪和废弃物等物质。生物质被认为是生产无污染化工产品和绿色能源的原料。

2.2 生物质资源

生物质资源是指自然界通过光合作用而产生的植物的根、茎、叶、果,微生物体以及以植物、微生物为食的动物粪便。

生物质具有可再生的特点,主要组成元素为C、H和O。通过光合作用,植物每年转化约2000亿吨的CO2中的碳成为碳水化合物,并存储了3ⅹ1013千兆焦耳的太阳能。其存储的能量是目前世界能源消耗量的10倍左右。

2.3 生物质产业

生物质产业是利用生物质资源为原料,通过工业性加工转化成生物质化工材料、生物质燃料以及生物质产品的一个过程。

生物质产业是在资源替代、保护环境、发展经济和可持续发展的现代理念引领下,在化石能源渐趋枯竭、全球变暖、环境恶化的形势下,利用可再生的有机物质,通过工业加工转化,进行生物质化工材料、生物质燃料以及生物质产品生产的一种新兴产业。

利用生物质生产燃料和化工产品不是新概念,自十九世纪以来,一直在利用纤维素、乙醇、甲醇、植物油和一些其他生物化工基料等原料制造如涂料、生物胶、黏合剂、合成衣料和溶剂等产品。

3 世界生物质产业发展状况

3.1 生物质资源

现在人类越来越关注可再生资源,生物质是取之不竭的太阳能反应器,是生物制品。据专家测算,多数谷物,其秸秆与籽料产量比为1︰1,玉米秆、高梁秆、谷草为2︰1。农作物秸秆是世界上最为丰富的物质之一,据统计,全世界每年秸秆的产量为29亿多吨,其中小麦秸秆占21%,稻草占19%,大麦秸10%,玉米秸35%,黑麦秸2%,燕麦秸3%,谷草5%,高梁秸5%。

3.2 生物质产业状况

生物质产业大致分两大类,一类是生物质能,另一类是生物质化工基料。生物质产业的多功能及其资源的循环利用特点,以及政府政策的引导和扶持,吸引了许多著名企业在生物质产业领域谋求发展。

(1)世界生物质企业现状

美国国际生物能公司发明了把杆秸中5碳糖发酵成乙醇的重组大肠杆菌,同时重组大肠杆菌还产生水解杆秸纤维素的纤维素酶,为成功利用以玉米秸,生产廉价酒精开拓了新途径;巴斯福公司2003年宣布要以可再生的生物质资源作为化学品生产的主要原料;杜邦公司剥

离石油资产,购买了生物技术公司并组织农业综合企业,将2010年销售额的25%定位于生物质产品;森林工业已开始与电力、石油、化工公司合作,利用林木废弃物生产能源及化工产品;卡杰尔-道氏公司已建成了13万吨/年用玉米淀粉发酵生产了聚乳酸(PLA)装置和其他多种聚合物塑料后,美国生物工程技术协会宣称:“我们开始看到以玉米淀粉为原料的PLA 生物材料在制造业的所有部门中得到应用,这可能会彻底改造旧经济。用转基因作物和家畜改变了农业,现在它正在改造工业。”

英荷皇家壳牌石油公司估计,21世纪的前50年,生物质将提供世界化学品和燃料的30%;英国石油公司等也都开始了对生物质能源产品的投资;德国Ems Inventa-Fischer 公司,在德东部建PLA年产3000吨示范工厂,用于食品包装袋和包装盒;沼气发电和固化成型燃烧在德国和北欧已经商品化。

日本SHOWA HIGHPOLYMER 公司已实现聚丁二酸丁二醇酯(聚丁烯琥珀酸酯,PBS)工业化,年产量3000吨;日本三菱化学和味之素公司采用以玉米淀粉为原料发酵法生产丁二酸;丰田公司用白薯淀粉基塑料制成了汽车配件;富士通公司用玉米淀粉基塑料替代了计算机的塑料外壳。

(2)中国生物质企业现状

截至到2003年底,我国农村地区已累计推广省柴节煤炉灶1.89亿户,其中商品灶为4690万户,燃烧发电在广东和广西两省共有小型发电机组300余台,总装机容量800兆瓦;生物质气化发电站有20余座;全国共建成2355座工业废水和畜禽粪便沼气工程,总池容达到了88.29万立方米,形成了每年约1.84亿立方米沼气生产能力;2000年开始了燃料乙醇试点工作,年产量达100万吨,已在东北三省、河南、安徽5省封闭使用乙醇汽油。

瑞士伊文达菲瑟公司和哈尔滨威力公司共同投资4亿元,在哈尔滨建设年处理玉米3万吨,产乳酸并进一步加工聚乳酸1万吨生产线;2003年山西三维集团引进美国ISP技术,建成年产25000吨1,4丁二醇装置;2004年10月中国蓝星集团采用英国戴维公司技术,在天津建设年产1,4丁二醇5.5万吨项目;清华大学以葡萄糖和粗淀粉为原料生产1,3丙二醇,已经实现5000升发酵罐的小试,计划与黑龙江辰能生物工程有限公司合作建设年产2万吨的项目,首期年产2500吨的1,3丙二醇装置设计工作目前进展顺利;2000年开始了燃料乙醇试点工作,目前已经建成了三大乙醇燃料生产基地,总产能超过了100万吨/年,生物柴油每年产量约5万吨;安徽丰原集团用农作物生产乙烯、环氧乙烷等替代石油基产品获得成功;南京工业大学生物质制丙烯酸的转化率已经达到了85%。

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