熟悉又陌生的生物质能

进入21世纪后，国外不少专家学者认为，人类可能会面临严重的能源短缺，解决能源短缺问题将成为人类社会可持续发展的关键所在。

能源可分为不可再生能源和可再生能源两大类。前者包括石油、煤炭、天然气与核能等，后者主要包括太阳能、风能、地热能、海洋能、水能及生物质能六大类。追根溯源，人类在13世纪开始开采煤炭之前，一直使用太阳能、风能、水能和生物质能（即生物在生长过程中储藏在体内的能源，比如薪柴等）。

正是煤炭、石油、天然气等化石能源的高效开发利用才有力地促进了世界范围内的一次次能源革命及文明现代化社会的飞速发展。据统计，全世界能源消耗的78%依赖于不可再生能源，其中74%为化石能源。在人类社会对这类能源需求旺盛的当代，人们也逐渐认识到不可再生能源（主要是化石能源）的不可克服的缺陷：有限性与对人类赖以生存的环境的破坏作用。尤其是化石能源消耗导致的温室气体急速增加，引起全球变暖加速，极大地影响了人类社会的发展，甚至安全。

20世纪50年代初石油短缺时英国伦敦街景

从目前的技术与经济发展来看，加之可再生能源的分布较分散、能量密度低、利用率低等缺憾，使得它们的利用率仅占全球能源总消耗的22%。据统计，其中生物质能所占的比重最大，可达14.4%（太阳能占1%；水能、波能和潮汐能占6.3%；风能为0.1%；地热能、海洋能为0.2%）。

不可否认，可再生能源开发潜力巨大：太阳辐射到地球上的能量总量相当于目前人类所能利用的能源1万多倍。当然，由于地球表面的地形高差、所接受的太阳能量密度的差异、能量转换效率相对较差等因素的限制，使得现阶段人类对太阳能的利用率尚未达到理想境地。但我们有理由相信，随着科学技术的发展，太阳能一定会得到更大利用。根据计算，风能的全部潜力相当于目前全球总耗电量的2倍以上。而生物质能则是地球上生物对太阳能储存的总称。

生物质能的原料——生物质

统计表明，地球的海洋与陆地上每年所产出的有机物干重为164×10 9 吨，其中的70%产于陆地(每年为110×10 9 吨)，这也相当于全球每年能量消耗总量的数倍。所以，可再生能源，尤其是生物质能的开发是极有前途的。

生物质能的开发利用技术包括三个主要方面：直接燃烧、利用生物化学技术和热化学技术转换。根据技术发展的过程又可以分为传统和现代利用两种类型。传统技术是指直接将有机物燃烧掉，这是人类沿用了数千年的古老方法，它的利用率低且污染环境。目前，人们正在大力开发的是现代生物质能的利用技术。

在传统技术的基础上，当前改进的是燃烧炉与锅炉的大型化，这样可以大大提高燃烧后热的利用率，使其性能几乎可以达到化石燃料炉；其次是改善燃烧的过程，提高单位体积生物质的能量密度，而且便于运输；再者是与其他燃料混合燃烧，尤其是在各种标号的煤中按比例加入有机物质，这样一方面可以使有机质得以充分利用，另一方面又可以使煤充分燃烧。目前我国上海等地的高校与科研单位研制的酒糟型锅炉已经在四川五粮液酒厂试运行，产生了巨大的经济与社会效益。

先进的有机化学、生物化学技术及微生物学技术的有机结合使得生物质能的开发利用展现了极为光明的前景。主要包括厌氧发酵，这种技术最典型的就是利用人畜的粪便、农业废弃物与副产品、家庭垃圾等有机废弃物发酵，经过生物的厌氧发酵，使其基质中大约90%的能量被转化为甲烷。沼气的开发与利用在我国广大农村早已大规模展开，有效地缓解了当地能源短缺的状态，而且发展空间很大。

另一个方面表现在乙醇的发酵，利用再生物质制取乙醇被认为是一种重要而潜在的能源来源，用酒精作为燃料来代替液体燃料早已成功地应用在汽车等交通工具中。目前，需要着力研究的是如何利用纤维素作为原料高效地生产酒精，因为用糖质原料和淀粉原料生产酒精早已成为十分成熟的技术。许多科研机构正在重点研究菌种的选择、探讨加快乙醇发酵速度并提高产量的关键技术。

生物质能的利用

有机质的热化学转换技术是指将生物质在无氧或缺氧的条件下，分解为焦炭、液体（生物油）与可燃气体等三个主要部分。在这项技术中，反应温度、升温速度与反应时间的控制是关键，适当调整这些参数，就可以从生物质得到不同的产物。利用热裂解技术，可以最大限度地得到生物油。与其原始的生物质（有机质）相比，所产生的生物油具有更高的能量容积密度、更容易储存、处理和运输。生产生物油将成为今后生物质能开发利用的主要方向。热化学转换技术研究的重点就在于选取最佳工艺参数、理想化地控制转换过程，并进一步实现工业化生产，在此领域，我国还明显落后于国外发达国家。可喜的是，上海有关科研单位已经成功地在实验室内生产出了以锯末为原料的生物油。

用花生壳秸秆等生物质能制成的高能燃料棒

不可再生能源的日趋减少和受制于国际政治、经济大环境的严酷现实，迫使我们应尽快着手研究开发利用可再生能源，对于我国这样一个农业大国来说，生物质能应该成为一个重要的选择。