国内外能源植物资源及其开发利用现状_费世民

第26卷　第3期四川林业科技　

Vo1.26,　No.3

2005年6月Journal of Sichuan Forestry Science and Technology J une ,　2005

收稿日期:2005203209 基金项目:国家林业局四川森林生态与资源环境研究实验室资助。 作者简介:费世民(19662),男,汉族,博士,研究员,主要从事森林生态、森林保育、林业生态工程和植被恢复等研究。

国内外能源植物资源及其开发利用现状

费世民1,张旭东2,杨灌英1,周金星2,刘福云1

(11四川省林业科学研究院,四川成都　610081;21中国林业科学研究院,北京　100091)

摘　要:能源危机是人类即将面临的巨大挑战,生物能源的开发利用已成为当今国际上的一大热点。本文对国内外能源植物资源培育及其开发利用现状进行了概述,并分析了我国能源植物培育和利用存在的问题,提出加强生物燃料油技术的研究与开发,有目的、有选择地引进优良的能源植物资源和先进的技术工艺及主要设备,在高起点上建立我国能源油料植物种质资源开发基地和生物燃料油生产技术体系,是我国能源可持续发展战略的关键,对于我国能源植物资源培育与利用以及培育后备能源都具有十分重要的战略意义。关键词:能源植物;资源培育;开发利用

中图分类号:72714 文献标识码:A 文章编号:1003-5508(2005)03-0020-07

On Domestic and International Situ ation of E nergy

Plant R esources and their Exploitation

FEI Shi 2min 1　ZHAN G Xu 2dong 2　YAN G Guan 2ying 1

ZHOU Jing 2xing 2　L IU Fu 2yun 1

(1.Sichuan Academy of Forestry ,Chengdu 610081;2.Chinese Academy of forestry ,Beijing 100091)

Abstract :Energy crisis is the huge challenge that mankind will be faced with ,the exploitation of bio 2logical energy has become a hot point in the present world.This paper deals with the domestic and in 2ternational present situation of cultivation and exploitation of energy resources and the existing prob 2lems of cultivation and utilization of energy plant resources.It is the key of sustainable development strategy of the energy plants in our country ,that is ,the research for exploitation technology of biologi 2cal fuel oil should be strengthened ,and fine energy plant resources and advanced technical technology and major equipment should be introduced in order to establish development bases of energy plant species resources and technical systems for the production of biological fuel oil on high starting point.This has an important strategic meaning in cultivating and utilizing the energy plant resources as well as cultivating reserve energy.

K ey w ords :Energy plant ,Resource cultivation ,Exploitation

能源危机是人类即将面临的巨大挑战。据预测,若按目前的水平开采世界已探明的能源,煤炭资

源尚可开采100a ,天然气50a ～60a ,地球上石油的存量已不足2000亿吨,在100多年后将被耗尽。全球石化能源消耗量在1992年至1999年间增加了

10%,据预测,能源消费在未来20a 内还将以平均2%的速度增长。随着社会与经济的发展,我国对能

源的需求将会不断增加,2000年能源消费总量达1218亿吨标准煤,比1990年增长30%。21世纪,我国将逐步进入中等发达国家行列,能源形势不容

乐观。

随着石油等非再生性矿物资源的不断枯竭,从长远看,液体燃料短缺仍将是困扰人类发展的大问题。为此,人们把注意力转向可以再生的资源—森林,除利用其薪材外,正加快开发“石油人工林”—直接能代替石油的烃类和油脂类的树种,生物石油的开发利用已成为当今国际上的一大热点,与发达国家一样,我国也同样面临着能源短缺的巨大挑战,我国石化资源贮量的有限性,能源需求量的巨大性,能源资源问题已成为关系到国家安全和发展的全局性问题。因此,加强生物燃料油技术的研究与开发,有目的、有选择地引进优良的石油植物资源和先进的技术工艺和主要设备,在高起点上发展我国的生物石油资源与相关技术,建立我国能源油料植物种质资源开发基地和生物燃料油生产技术体系,是国家科技攻关研究的重要内容之一,也是我国能源可持续发展战略的关键之一,对于我国石油植物资源培育与利用以及培育后备能源都具有十分重要的战略意义。

1　能源植物及其资源概况

能源植物(Energy Plant)(又称“石油植物”或生物燃料油植物)通常是指那些具有合成较高还原性烃的能力,可产生接近石油成分和可替代石油使用的产品的植物,以及富含油脂的植物。因此,能源植物包括:(1)富含类似石油成分的能源植物,石油的主要成分是烃类,如烷烃、环烷烃等,富含烃类的植物是植物能源的最佳来源,生产成本低,利用率高,如目前已发现并受到专家赏识的续随子、绿玉树、橡胶树和西蒙德木等;(2)富含碳水化合物的能源植物,利用这些植物所得到的最终产品是乙醇,如木薯、甜菜、甘蔗等;(3)富含油脂的能源植物,既是人类食物的重要组成部分,也是工业用途非常广泛的原料,世界上富含油的植物达万种以上,我国有近千种以上,其中有的含油率很高,如木姜子种子含油率达6614%,黄脉钓樟种子含油率高达6712%,还有苍耳子等植物。产油植物大体有3类:一是大戟科植物,其植物油可制成类似石油的燃料,大戟科的巴豆属制成的液体燃料可供柴油机使用。二是豆科植物,美国加利福尼亚大学化学博士卡尔文在巴西发现,在苦配巴树干上钻个孔,就能流出油来,每个洞流油3h,就能得油10L～20L。油可以直接在柴油机上使用。据估计,1hm2的苦配巴植物每年可生产油50桶。三是其他木本植物,如油棕榈树、南洋油桐树、澳大利亚的阔叶木棉等。美国科学家通过试种,种植1hm2含油大戟,1a至少可收获25桶生物石油,经改进,甚至可能收获125桶,成本低于天然石油;巴西试种油棕榈树,3a后开始结果产油,产油1万kg・hm-2。

目前,大多数的能源植物尚处于野生或半野生状态,人类正在研究应用遗传改良、人工栽培或先进的生物技术等手段,通过生物质能转换技术提高利用生物能源的效率,生产出各种清洁燃料,从而替代煤炭、石油和天然气等石化燃料,减少对矿物能源的依赖,保护国家能源资源,减轻能源消费给环境造成的污染。据估计,绿色植物每年固定的能源,相当于600亿至800亿t石油,即全世界每年石油总产量的20至27倍,约相当于世界主要燃料消耗的10倍;而作为能源的利用量还不到其总量的1%。目前,世界上许多国家都开始开展能源植物或“石油植物”的栽种研究,并通过引种栽培,建立起新的能源基地,如“石油植物园”、“能源农场”,以此满足对能源结构调整和生物质能源需求的需要。专家认为,生物能源将成为未来持续能源重要部分,到2015年,全球总能耗将有40%来自生物能源。因此,能源植物具有广阔的开发利用前景。

全球目前开发利用的主要能源植物

名称形态原产地产量成分使用

苦配巴乔木

亚马逊

河流域

50桶・hm-2或

10～20L・h-1

柴油

不经加

工提炼

香槐乔木

欧洲、

美国50桶・hm

-2汽油

稍经

处理

海桐花小乔木菲律宾50g・kg-1汽油加工

木棉乔木澳大利亚011kg・kg-1重油

干木

加工

麻疯树乔木中国115～3t・hm-2柴油

稍经

处理

黄鼠草草本美国1～6t・hm-2石油加工

桉树乔木澳大利亚5桶・t-1汽油

水蒸气

蒸馏

棕榈乔木热带雨林10t・hm-2可燃油提炼

2　国外能源植物培育与开发利用概况

20世纪70年代,国际上出现了两次石油危机, 2000年人们又在油价格猛涨中度过,给世界经济带来巨大影响,更使科技工作者加大对新能源的关注。不少植物学家试图用植物油脂这种植物能源作为对石油日益膨胀需求量的对策之一。

自从诺贝尔奖获得者、美国加州大学的化学家

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3期费世民,等:国内外能源植物资源及其开发利用现状