[科普中國]-生物能源技術(shù)

生物能源技術(shù)是指利用微生物及其附屬物的分解作用獲取替代石油的新能源技術(shù)。生物能源技術(shù)主要包括燃料乙醇、生物柴油、生物燃?xì)獾?，在所有種類的生物質(zhì)能源中，燃料乙醇是目前應(yīng)用最廣泛的、比較理想的汽油替代生物燃料；近幾年，生物燃料的優(yōu)勢已逐漸顯現(xiàn)，生物燃料研究力度加強(qiáng)，未來將成為傳統(tǒng)能源的重要補(bǔ)充。聯(lián)合國糧農(nóng)組織認(rèn)為，生物燃料有可能成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的主要能源。

生物能源生物能源，是通過種植含有大量能源的植物，并對這些植物進(jìn)行加工轉(zhuǎn)換而生產(chǎn)出的電力、氣體或液體燃料等二次能源。它既是可再生能源，又是綠色能源。在生物學(xué)領(lǐng)域中，生物能源是表征生物體量的各詞。生物能源包括種植物能源、廢棄物能源，主要產(chǎn)品有燃料酒精、生物柴油和生物氫能。

（1）燃料酒精(燃料乙醇)

以淀粉質(zhì)、糖質(zhì)為原料，經(jīng)微生物發(fā)酵、蒸餾制得酒精，脫水后添加變性劑變性的酒精稱為變性燃料酒精，俗稱燃料酒精。燃料酒精便于儲(chǔ)存、輸送，并與現(xiàn)有的加油站設(shè)施相容；與汽油相比，其燃燒時(shí)產(chǎn)生的大氣污染大大減輕；由于光合作用所固定的二氧化碳量與酒精發(fā)酵及其燃燒所釋放的二氧化碳量相等，因此使用燃料酒精不會(huì)增加大氣中的二氧化碳。由此可見，燃料酒精是一種高效清潔的可再生能源。目前世界上已有近20個(gè)國家推廣使用燃料酒精，推廣使用狀況最好的國家是巴西和美國。我國燃料酒精起步較晚，但是發(fā)展迅速，已成為繼巴西、美國之后第三大燃料酒精生產(chǎn)國。

（2）生物柴油：油菜籽、油桐、食用廢油

生物柴油由再生資源(如菜油和動(dòng)物脂肪)制得，它具有生物可降解性、無毒、污染排放少等優(yōu)點(diǎn)，是一種可再生清潔能源。生物柴油研究始于19世紀(jì)末，1893年德國工程師Rudolf Diesel提出該概念，1900年在巴黎博覽會(huì)上他展示了花生油作燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)。1983年G．Quick將亞麻棉籽油進(jìn)行酯交換甲酯化反應(yīng)后，在發(fā)動(dòng)機(jī)上做了燃燒1000 h的試驗(yàn)，此后長鏈脂肪酸甲脂被稱為生物柴油(biodiesel)。目前，美國、歐盟成員國、阿根廷、馬來西亞、南聯(lián)盟、印度、日本等十幾個(gè)國家和地區(qū)已生產(chǎn)、銷售生物柴油，顯示出巨大的環(huán)境和社會(huì)效益。生物柴油的制備通常采用物理處理法、化學(xué)催化法和生物酶催化法等技術(shù)(邱明華，2007)。1

最早的生物能源技術(shù)沼氣與沼氣發(fā)酵

沼氣是一種混合氣體，主要成分是甲烷，其余為二氧化碳、氮?dú)夂土蚧瘹?。其中甲烷含量?5%～70%，二氧化碳含量為30%～4 5%。因?yàn)檫@種氣體最早足在沼澤中發(fā)現(xiàn)的，所以被稱為沼氣[注：沼氣發(fā)酵又叫厭氧消化是指利用人畜糞便、秸稈、污水等各種有機(jī)物在密閉的沼氣池內(nèi)．在厭氧條件下(沒有氧氣)，被微生物發(fā)酵分解轉(zhuǎn)化．最終產(chǎn)生沼氣的過程]。

沼氣發(fā)酵在我國的應(yīng)用已有上千年的歷史，可以說是最早得到應(yīng)用的生物能源技術(shù)。通過沼氣發(fā)酵把農(nóng)戶家中的人畜糞便和秸稈等轉(zhuǎn)化為沼氣。不但可以解決人畜糞便對環(huán)境的污染．還可以為農(nóng)戶帶來清潔能源，沼氣發(fā)酵產(chǎn)生的沼渣和沼液還可以用作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的肥料。

隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)集約化程度的提高，開始出現(xiàn)大中型沼氣發(fā)酵系統(tǒng)。與好氧降解技術(shù)相比，厭氧沼氣發(fā)酵具有耗能低的優(yōu)點(diǎn)，而且還可以產(chǎn)生清潔能源。因此是我國生物質(zhì)能的優(yōu)先發(fā)展方向之一，對于改善我國的能源結(jié)構(gòu)，減少工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的污染都有著重要的意義。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

吳俊文 - 博士 - 廈門大學(xué)