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为何说“生物质能”是人类未来发展的重要能源？
作者：贝斯尔 | 发布时间：2024-04-29
你知道吗？人类正在陷入“能源危机”，“停油限电”就是最好的证明。很多自然资源正在不断枯竭，那么人类又该如何破局呢？“新能源”一定是破解危机的重要手段。
“新能源”又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式。很多人对新能源都仅限于“新能源汽车”。今天我们就来说一说，能改变人类未来发展的重要新能源—“生物质能”。
为何说“生物质能”是人类未来发展的重要能源？
1、什么是生物质能？
相信很多人都会觉得陌生，简单来说，就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式。生物质能是以“生物质”为载体的能量，生物质又大多源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态及气态燃料，所以生物质能就成了取之不尽、用之不竭的一种可再生能源，也是唯一一种可再生的碳源。我们可以总结为：绿色环保、无污染的可再生资源。
生物质包括植物通过光合作用生成的有机物，例如植物动物的排泄物、垃圾以及有机废水等，生物质的能源就来源于太阳，所以生物质能也是太阳能的一种。
生物质是太阳能主要的吸收器和储存器，生物能源通过光合作用，把太阳能聚集在一起，而这些能量就是人类发展不可获缺的新能源。
2、生物质能的主要来源有哪些呢？它为什么被称作“零碳”能源？
生物质是一个巨大的能源，它的来源主要有薪柴、木质废弃物、农业秸秆、牲畜的粪便、制糖作物废料以及城市垃圾和污水、水生植物等，由此可见，相比于煤、石油、天然气等不可再生能源，生物质的来源要更广泛一些。
所谓“零碳”，不是没有二氧化碳排放，而是利用植树等自然方式补充等量的氧气，与人们排放的二氧化碳相抵，达到平衡。
生物质能主要利用农业剩余物、生活污水垃圾、有机废渣废料、以及畜禽类的粪便这些物质在自然分解的情况下，将释放出甲烷等温室效应更强的气体，可以实现一个循环再利用的过程。
在生物质能作为零碳能源的利用过程中，如果增加碳的收集和存储过程，收集产生的CO2，能够创造负碳排放，这样就可以成为环境修复的方式之一。
因此生物质能被广泛认为是限制全球变暖、达到碳中和不可或缺的组成部分。生物质能不仅具备了零碳能源的属性，更将为负碳能源积极发挥作用。
3、“生物质能”能成为人类未来发展的重要能源吗？
生物质能源是一种非常理想的可再生资源，你想想，人类每天生产生活，每年都有大量的工业、农业废水、废料产出，即使不被利用，废气处理也是非常头疼的事情。
世界上87%的能源需求目前都来源于石化燃料，而这些燃料在燃烧时会向空气中排放大量的CO2。而生物质能作为燃料的时候，生物质在生长时需要的CO2的量相当于它燃烧的CO2的量，因此大气中的CO2净排量近似为零，并且生物质中硫的含量极低，所以利用生物质作为代替能源对于改善环境减少大气中的CO2含量以及减少温室效应都有极大的好处。
在未来，生物质也将作为石化燃料的“替代能源”向社会提供各方面的可再生资源，生物质能也将成为人类未来发展的重要能源。
目前生物质能作为国际公认的零碳可再生资源，已经通过发电、供热、供气等方式应用于工业、农业、交通生活等多个领域了，并且是其他可再生能源无法替代的。
目前我国生物质能源化利用量约有4.61亿吨，实现碳减排放约为2.18亿吨。未来生物质能将结合生物能源与碳捕获和存储技术，创造负碳排放，并将在各个领域为我国2030年碳达峰和2060年的碳中和做出巨大贡献。
我国是一个农业大国，生物质资源十分丰富，对生物质能源利用极为重视，已连续在四个五年计划将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目，并开展了生物质能利用新技术的研究与开发，取得了较大的进展。
生物质能利用技术有哪些？
（一）生物质燃料的特性
生物质的转化可以分为物理方法、热化学转化方法、生物转化方法。物理方法只是改变生物质的形状、致密度，以便于应用和储藏；热化学转化法是通过热化学将生物质转化制备得到一氧化碳、氢气、小分子烃或生物质油等物质；生物转化是通过微生物或酶把生物质进行生化反应的过程。
生物质燃料的特性，如下：
1、含碳量少，生物质燃料的含碳量最高不会超过50%，相当于褐煤的含碳量。特别是固定碳的含量明显比煤少，所以该燃料燃烧的时间短，而且能量密度比较低。
2、挥发分多，该燃料中的碳多数和氢结合成分子量较低的碳氢化合物，遇热易分解析出挥发物，挥发分里所含能量占其所有能量的一半以上，若燃烧不充分会产生黑烟污染环境。
3、含氧量多，使得生物质易燃，且不需要太多的氧气供应。
4、生物质燃料密度小，比较容易燃烧尽，灰渣中残留的碳少，但对燃料的运输不利。与煤的燃烧类似，生物质燃料的燃烧过程可以分为预热、干燥、挥发分析出和焦炭燃烧四个阶段。在250℃时热分解开始，在325℃时挥发分可以析出近80%。
（二）生物质压缩成型
生物质燃料在直接燃烧时存在挥发分逸出过快、空气供给难以控制等问题，这些问题在一般的炉灶中不易解决，村民使用时也控制不好。为了改善此类问题，将分布散、形体轻、储运困难、使用不便的生物质燃料压缩成型后使用，能提高燃料的热值，改善燃烧性能，此项技术称为生物质压缩成型技术。
20世纪80年代，此项技术得到较大规模的发展。农村以秸秆、稻壳等为主的生物质资源丰富，在收集过程中尽可能减少夹带泥土，防止燃烧时结渣，条件允许宜采用机械化收集。压缩成型过程中的加热一方面可以使原料中含的木质素软化，起到粘结的作用；另一方面还可以使原料本身变软，容易压缩。或者加入粘结剂，例如加入10%—20%的煤粉或炭粉可以达到增加压块热值的作用，再者加入粘结剂可增加粘结力便于成型。
保型是在生物质成型后的一段套筒内进行的，其内径略大于压缩成型的最小部位直径，以便使已成型的物料消除部分应力，随着温度的降低固定形状。生物质压缩成型燃料可广泛应用于各种类型的家庭取暖炉、热水锅炉、热风炉和小型发电设备，是煤料的一种很好的替代品。
（三）生物质能现代化利用技术
随着人类的进步和社会的发展，人们对能源的需求数量越来越多，品位越来越高，对生物质能的利用也改变了传统的直接燃烧方式，先将其转化为高品位能源，然后再进行利用。在转换技术方面最近大力发展的新技术主要有气化技术和干馏技术。
1、气化技术
生物质气化是生物质热化学转换的一种技术，是在不完全燃烧条件下，将原料加热，使较高分子量的有机碳氢化合物链裂解，变成较低分子量的CO、H2、CH4等可燃气体，在转换过程中要加气化剂。
目前气化技术是生物质热化学转化技术中最具实用性的一种。气化反应过程同时包括固体燃料的干燥、热分解反应、还原反应和氧化反应。
秸秆、稻壳、柴草等农业废弃物气化利用热值高。据测算，直接燃烧只能利用其热值的20%，这不但造成了资源的极大浪费，而且焚烧的烟雾也对大气环境造成了严重污染；若将其放到气化炉灶内燃烧，则可使热值的利用率提高到80%以上，机械统一控制空气的供给量，可使燃烧充分，烟尘排放量少，残余的灰烬也很少（小于7%），比一般农家直接燃烧热值利用率可提高60%以上。
2、生物质干馏制气
生物质干馏技术以其燃气热值高、产能大等优势，成为生物质能利用的一个重要方向。生物秸秆经破碎后连续装入干馏炉顶，靠输料机挤压和秸秆自重落入干馏室内，实现连续干馏制气过程。干馏炉为立式箱形结构，外热式。干馏炉由干馏室和燃烧室组成，干馏室两侧各有一个燃烧室，燃烧室又分为加热段和空气预热段。
采用干馏方法生产的生物质燃气符合城市燃气质量要求，可用于发电或作为城市燃气气源。
以上两种制气方法，若应用压缩成型后的生物质燃料为原料，其转化效率要远远高于秸秆等生物质原料直接粉碎后应用的效率，产气热值也会大大提高。
（四）生物质能合理应用
1、沼气利用技术
生物质汽化：将固体生物质转化为气体燃料，称为生物质汽化。其基本原理是含碳物质在不充分氧化（燃烧）的情况下，会产生出可燃的一氧化碳气体，即煤气。制造煤气的设备称为汽化炉，人们故意不给足氧气，让含碳物质在没有足够空气的情况下燃烧，“焖”出一氧化碳来。
2、生物质液化
将固体生物质转化为液体燃料，称为生物质液化。它包括间接液化和直接液化两种。间接液化是指通过微生物作用或化学合成方法生成液体燃料，如乙醇（酒精）、甲醇；直接液化则是采用机械方法，用压榨或提取等工艺获得可燃烧的油品，如棉籽油等植物油，经提炼成为可替代柴油的燃料。
3、生物质热分解
这是一项很有潜力的技术，用于制取人造石油。一些生物质通过热分解，可制取生物油、生物炭和可燃烧气体，使生物质得到充分利用。
4、能源农场
即建立以获取能源为目的的生物质生产基地，以能源农场的形式大规模培育生物质，并加工成可利用的能源。要对土地进行合理规划，尽可能利用山地、非耕荒地和水域，选择适合当地生长条件的生物质品种进行培育、繁殖，以获得足够数量的高产能植物。在海洋、江河，要充分利用海藻和水生物提取能源，建立海洋能源农场或江河能源农场。同时，将基因工程等现代生物技术广泛应用于能源农场中，以提高能源转化率。