生物质能与可持续发展_李维俊

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北方环境第25卷第12期2013年12月

生物质能与可持续发展

1，2李维俊，高鹏3

(1．内蒙古大学，呼和浩特010021;2．内蒙古水利水电勘测设计院，呼和浩特010018;

3．内蒙古煤炭建设生态环境研究所，呼和浩特010020)

摘要：生物质能是当前能源和生态环境领域研究的热点。本文对生物质能的资源分类和利用方式进行了

分析和研究，指出了生物质能在国内外的发展现状和趋势。明确了开发利用生物质能源，对保障国家能源安

全、实现可持续发展意义重大。

关键词：生物质;生物质能;可持续发展;生物燃料

X71文献标识码：A文章编号：1007－0370－(2013)12－0004－04中图分类号：

BiomassEnergyandSustainableDevelopment

2LIWeijun1，，GaoPeng3

（1．InnerMongoliaWaterConservancyandHydropowerInvestigationDesignandＲesearchInstitute，Hohhot010018；

2．InnerMongoliaAcademyofCoalConstruction＆EcologicalEnvironment，Hohhot010020）

Abstract：Biomassenergyisahottopicintheenergysourcesandeco－environmentfields．Thecategoryofbiomassenergyresourcesissummarizedinthepaper．Somecommonpreparationmethodsofbiomassenergyandtheircharacterizationsareintroducedandpointedoutthatthedevelopmentofbiomassinthestatusandtrendsathomeandabroad．Developingbiomassenergyiscriticaltoensurenationalenergysecurityandachievethesustainabledevelopmentofenergy．

Keywords：Biomass；Biomassenergy；Sustainabledevelopment；Biofuels

目前，我国煤炭探明储量为1145亿吨，占全球煤

炭探明储量的12．6%；已探明原油储量为32亿吨，约

占全球原油探明储量的2．1%；而天然气已探明储量

为2．45万亿立方米，仅占世界总储量的1%。按已探

明储量和开采能力测算，全国煤炭、石油、天然气的可

30年和15年。据国家统计局采年限分别只有80年、

2008年统计数据表明，我国一次能源生产总量26亿

吨标准煤，比上年增长5．2%。其中，原煤产量27．9

亿吨，比上年增长4．1%；原油产量1．9亿吨，比上年

增长2．2%；天然气产量760．8亿立方米，比上年增长

9．9%。同期，我国进口原油1．7888亿吨，比上年增长

—4—9．6%，价值1293亿美元，比上年增长62%，我国进口成品油3885万吨，比上年增长15%，价值300亿美元，比上年增长82．7%。2008年我国煤炭消费量27．4亿吨，增长3．0%；原油消费量3．6亿吨，增长5．1%；天然气消费量807亿立方米，增长10．1%；2008年我国能源消费总量28．5亿吨标准煤，比上年增长4．0%。而2010年我国的能源消费总量已达32．5亿吨标准煤，与2008年相比增长了14%，相当于每年增长2亿吨标准煤。中国是经济发展快而能源资源紧缺的大国。目前的能源资源状况决定了我国以煤为主的能源供应

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生物质能与可持续发展李维俊高鹏

并且我国石油供需矛盾日益突出、格局不可能改变，

石油供应安全形势严峻。我国石油进口依存度目前已达50%左右，对国家能源安全十分不利。而且，煤炭、石油等化石矿物能源，是不可再生的宝贵资源，过度地破坏性地开采，实质上是在“抢子孙的饭，断子孙。同时，的路”我国能源消耗以燃煤为主，也是环境污染的主要来源。目前，我国的二氧化硫和二氧化碳释放量已居世界第一、二位。导致气候变暖、酸雨增加；汽车尾气使得城市空气质量每况愈下。种种情况表明，能源短缺和环境污染已成为我国经济社会可持续发展的最大制约，因此，寻求可以替代或部分替代石化燃料的新能源已迫在眉睫。属于可再生能源的水能、风能、太阳能、生物质能、地热能，是取之不尽用之不竭的。更重要的是它们都存在于本国土地上，不会受制于人。其中，生物质能总量十分丰富，是仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源。

能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类；

（3）城市和工业有机废弃物。生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等，其中都富含有机物。城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾，商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。如纸、布、塑料、橡胶、厨余、草木、砖瓦、木渣、竹片、沙土、金属、玻璃等。其组成成分比较复杂，受当地居民的平均生活水平、能源消费结构、城镇建设、自然条件、传统习惯以及季节变化等因素影响；

（4）动物粪便。畜禽粪便是畜禽排泄物的总称。它是其他形态生物质（主要是粮食、农作物秸秆和牧草等）的转化形式，包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。我国主要的畜禽包括鸡、鸭、猪、牛、马、羊等，其资源量与畜牧业生产有关。根据这些畜禽的品种、体重、粪便排泄量等因素，可估算出2000年我国畜禽粪便可获得资源的实物量为3．2亿吨干物质。

生物质能具有以下特点：

（1）储量丰富和可再生性。生物质能是世界第四大能源，仅次于煤炭、石油和天然气，占世界总能耗的11%。根据生物学家估算，地球陆地每年生产1000～1250亿吨生物质；海洋年生产500亿吨。其年生产量相当于目前世界总能耗的10倍，而作为能源的利用量还不到总量的1%。我国可开发为能源的生物质资源

［3］

到2010年可达3亿吨。生物质能由于通过植物的

1生物质能

生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体。

生物质能，是指蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的

［1］

。生物质能是可再生能源，可保

证能源的永续利用，也是唯一一种可再生的碳源。

通常根据来源的不同，将适合于能源利用的生物质分为以下几种类型

［2］

：

（1）林业废弃物。林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等；木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、板皮和截头等；林业副产品的废弃物，如果壳、果核等；

（2）农业废弃物。农业生物质能资源是指农业作物（包括能源作物）、农业生产过程中的废弃物，如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆（玉米秸、高梁秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等）、农业加工业的废弃物，如农业生产过程中剩余的稻壳、玉米芯、花生壳、甘蔗渣、棉籽壳、棉饼、菜饼、糠饼等。通常包括草本

属可再生能源，资源丰富，可保证光合作用可以再生，能源的永续利用；

（2）低污染性。生物质的硫含量、氮含量低，在利用转化过程中还可以减少硫化物、氮化物和粉尘等的排放。尤其值得称道的是生物质能使用过程中产生的CO2气体与植物生长过程中需要吸收的CO2气体在数量可保持平衡，净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应。这点在当今急需大量减排温室气体CO2的形势下显得特别重要

［4］

。此外，生物质能在再生过

程中，由于光合作用能释放出大量氧气，可显著改善

—5—

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大气和生态环境

（3）生物质能源具有普遍性、易取性，生产过程较为简单。缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能；

（4）生物质能是唯一可以储存与运输的能源。生物质能与其他可再生能源如风能、水能、太阳能等相比，具有可存储和运输的优点；可转换成固体燃料、液体燃料和气体燃料，其成分和利用方式也与相应的化石燃料类似。因而常规化石能源的利用技术不需作大的变动就可用于生物质能；

（5）生物质能具有分布分散、能量密度小、热值和热效率低和成分复杂等缺点

［5］

产量约6亿吨，薪柴年产量（包括木材砍伐的废弃物）为2亿吨左右，还有大量的人畜粪便及工业排放的有机废料、废渣，每年生物质资源总量折合成标准煤2～4亿吨。目前除少量生物质被用于农村家庭燃料或饲料外，绝大多数生物质被露天焚烧、填埋，或直接丢弃在田间地头进行生物降解。因此很有必要加强对生物质利用的研究

［7］

。

国内外已有的生物质能利用技术归纳起来目前，

有五种，即直接燃烧技术、热化学转换技术、生物转换技术、液化技术和有机垃圾处理技术。秸秆生物质能利用技术成熟、综合效益高的方式主要有沼气技术、气化技术、气化发电和秸秆成型等；木质生物质能利用技术，目前主要围绕气化、液化和炭化进行；对于人畜粪便、城镇废水、工业和生活有机垃圾则通过以厌氧发酵为核心技术的沼气工程来制备能源。中国生物质能利用技术发展方向，一是沼气利用技术，二是生物质热转化技术；发达国家生物质能利用技术主要定位于把生物质转化为电力和运输或燃烧燃料

［8］

。

2生物质能的利用方式

能源的开发利用有三种情形，其一是能源的开发

利用对环境造成直接的影响和危害，其二是能源的开发利用不会对环境造成危害和影响，其三就是能源的开发利用不仅不会对环境带来危害，而且还有利于改善已经破坏了的环境和生态。化石燃料的使用属于第一种情形，而生物质能的开发利用则属于最后一种情形。生物质能的开发利用就要求人们恢复植被，最终形成二氧化碳的收支平衡，使用这种能源几乎不会产生二氧化硫的污染，这种技术有利于回收利用有机废弃物、处理废水和治理污染

［6］

。

“十一五”国家863科技部已将生物柴油技术列入

计划和国际科技合作计划。生物燃油的意义更为重2030、2050年将分别贡献我国石油需求的大，到2020、6．8%、14．2%、30．2%，可为我国的石油安全提供强有力的支持，也将为推动农村经济发展起到巨大的作用

［9］

。

生物能源的开发涉及到包括农业、化工、生物、环境、能源等多个领域。生物质能源的开发与利用是把各种生物质原料通过不同途径转化为高附加值的生物质能源、生物材料、石油产品替代品及副产品等环境友好产品的全过程。生物质能源转化利用途径包括燃烧、热化学法、生化法、化学法和物理化学法等，可转化为二次能源，分别为热力或电力、固体燃料（木炭或成型燃料）、液体燃料（生物柴油、甲醇、乙醇和植物油等）和气体燃料（氢气、生物质燃气和沼气等）。当前，生物质能源的开发与利用主要包括生物质发电，制甲醇、燃料乙醇、二甲醚和生物柴油等方面。近年来，生物质能源的发展在生物柴油以及燃料乙醇的开发与利用方面所占的比重越来越大。

。

近期国家发改委就我国生物燃料产业发展作出“十一五”，“十二五”统筹安排：计划实现技术产业化2015年以后大发展。根据国家中长实现产业规模化，

期发展规划目标，到2020年，可开发生物质能量至少70%达到15亿吨标准煤，其中30%来自传统生物质，由农林业提供，生物液态燃料的生产规模将达到2000万吨，其中燃料乙醇1500万吨，生物柴油500万吨。届时我国生物质能源消费量将占到整个石油消费量的20%以上，生物燃料产业也将更具国际竞争力。

，美国2000年国会通过了《生物质研发法案》2002年提出了《发展和推进生物质产品和生物能源报《生物质技术路线图》，告》与能源研究经费已增加到6．82亿美元，并提出未来10年减免税收21亿美元的

3国内外生物质能开发现状与发展趋势

我国生物质资源丰富。据统计，全国近年秸杆年

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生物质能与可持续发展李维俊高鹏

同时还制定了实施计划，即：2020年全国生物质政策，

能源和生物质能产品较2000年增加10倍，达到能源总消费量25%（2050年达到50%），增加农民收入200亿美元。

欧盟委员会提出2020年运输燃料的20%将由燃料乙醇替代。德国CHOＲEA公司成功开发了生物质2003年建起了年产量达间接液化技术生产合成柴油，

10万吨的示范工程。英国拿出150万英亩土地种植芒草类植物，作为生物质能研发原料。奥地利成功推行了建立燃烧木材剩余物的区域供电计划，拥有装机容量为1～2万kW的区域供电站80～90座。巴西实，施了大规模的甘蔗制乙醇的“酒精能源计划”用作汽车燃料，减少了石油进口

［10］

富、环境污染小、成本低等一系列优点的生物质能的必然性

［11］

。总而言之，生物质能的国家战略功能体现

于多方面、多层次，包括能源安全、生态环境、农村经济、社会生活等。既然生物质能具有如此重要的战略地位，我国政府有关决策部门有必要紧密地配合，协调科研单位、企业、地方政府等各方面力量，加大对生物质能发展的支持力度，为未来生物质能源产业的形成和发展提供技术支撑。

参考文献

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［4］2010，林宗虎．生物质能的利用现况及展望．自然杂志，32（4）：196－201．

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［11］王希．生物质能的现状和可持续性发展．应用能源技2010（12）：40－42．术，

收稿日期：2013－11－16

作者简介：李维俊（1979－），硕士，现从事环男，工程师，

。

由于生物质能原材料单纯性生产生物柴油、燃料乙醇和生物质燃气比煤、石油、天然气等价格高，无法被市场接受。如果像发达国家一样采取免税和补贴给予支持，这对国家的经济压力太大，因此我国生物质能开发只能通过如下途径：①依靠科技进步，将生物质能资源进行精细化工产品的深度利用，综合开发，使之增值，反哺生物柴油、燃料乙醇及生物质燃气等能源产品的开发；②利用现代转基因技术培育能源植物新品种，提高出油率，降低原料成本；③创新生物质能转化技术，提高生物质能产品产量、降低生产成本。

4结语

又是一个经济迅速发展的我国是一个人口大国，

国家，二十一世纪将面临着经济增长和环境保护的双重压力。因此，改变能源生产和消费方式，开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续的能源系统，促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。

全球能源与生态危机频频发生以及迫切发展可持续性经济的愿望，也变相的说明了发展拥有资源丰

境影响评价工作。

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