传统的生物质能源资源是利用农﹑林业废弃物﹑粪便﹑垃圾等﹐由于大部分未进入商品流通﹐无精确统计﹐一般估计﹐近年我国总量约为年7亿吨标煤﹐其中农作物秸秆3.15亿吨﹐林业废弃物3.19亿吨﹐禽畜粪便O.38亿吨标煤﹐约有半数可作为能源。考虑未来增长﹐估计2050年秸秆与林业废弃物将分别达到约年4.4亿吨和6.1亿吨标煤﹐总资源量将约为年13亿吨标煤。

 

大规模发展生物质能源的关键是稳定地提供大规模原料﹐仅依靠农林废弃物﹑粪便﹑垃圾﹑多余的粮食及油料作物显然是不足的﹐必须着眼于开发不宜农不宜林的大面积荒漠土地与边际土地﹐培育繁殖以作能源为目的的能源植物﹐形成大规模能源植物产业基地。应与农﹑林业一样﹐将能源植物作为重大产业来推动发展。

 

（1）我国生物质能源的发展

生物质能消耗占我国能源消耗总量的近20名。直燃炊用或采暖的传统利用方式在广大农村地区仍占主导地位。

生物质能的主要特点是﹕能源利用效率低﹐仅为10％～20％﹔由于收集与运输困难及无市场﹐成亿吨的作物秸秆不得不在田间直燃﹐既浪费资源又污染环境﹕随着人们生活水准的提高和城镇化的发展﹐越来越多的人改用电力和液化气﹐使生物质能利用减少。

虽然我国生物质资源转化成现代化的商品能源(电﹐颗粒燃料﹐气等)的比例还很小﹐大约只有0.5%﹐与世界平均转化率14.5％相比差了30倍﹐但已有了良好的基础和近期的规划﹕

1)大力推进生物质能和垃圾直燃与气化发电﹐2005年装机200万千瓦﹐2020年要达到3000万千瓦。

2)农村户型沼气在我国开发较早﹐近年在加速发展﹐预期2020年能供约7000万户(约3亿人)农村居民使用﹐年供气能力约180亿立方米。

3)生物质液体燃料。2005年生物质酒精生产102万吨﹐生物柴油5万吨。2020年车用酒精将达到1000万吨﹐生物柴油达至1100万吨。

4)大力研发生物质固体颗粒成型燃料﹐将作物秸秆和木材下脚料等切片成型﹐体积压缩90％﹐热效率大大提高(可达70％~80%)﹐既可供家庭供热﹑炊事用﹐也可用作燃煤小锅炉的替代燃料﹐成为建设新农村的重要燃料﹐2020年产量将达5000万吨﹐约2500万吨标煤。

 

生物质直接燃烧发电的技术问题主要是锅炉的设计制造和生物质原料的收集﹑运输和原料预处理设备研制﹔生物质气化发电的技术问题主要是焦油污水处理﹑回用技术开发和低热值燃气发电机群群组制造﹔生物质固体燃料的主要技术问题是成型机的研发。目前都正在不断地发展和完善之中。

根据我国资源和技术现状﹐生物质能的利用宜先易后难﹐先简单后复杂﹐发电﹑固体颗粒燃料与沼气将首先得到规模化发展。

 

（2）生物质液体燃料

由于近年石油价格高涨﹐用粮食和油料作物制造生物质液体燃料备受各国关注﹐取得了明显进展。生物质液体燃料目前主要包括燃料乙醇﹑生物柴油和二甲醚。

1)燃料乙醇。利用微生物﹐将生物质转化为乙醇﹐作为替代液体燃料已成功应用在汽车等交通工具中。我国利用能源作物甜高梁茎秆制取乙醇﹐建成了几个一定规模的范例工程。我国2005年燃料乙醇产量102万吨﹐预计2020年达1000万吨﹐对我国土地资源﹑人口增长﹑粮食生产潜力等的综合分析表明﹐2050年有可能达数千万吨。

2)生物柴油。生物柴油是指将菜籽油﹑棕榈油等植物或动物的油脂在酸性﹑碱性催化剂或生物脢的作用下﹐与甲醇或乙醇等低碳醇进行转酯化反应﹐产生相应的脂肪酸甲酯或乙酯﹐也就是生物柴油。它可做柴油代用品。我国2005年产量为5万吨﹐期望2020年达到100万吨。

生物柴油大规模生产的主要问题是原料的成本。目前国内采用的原料主要是餐饮废油(地沟油)和食用油加工过程的酸化下脚油﹐虽然总量有限﹐但可以实现燃料油转化和改善卫生环保条件﹐近期可行﹐值得重视﹐但是原料供应不稳定。今后发展应考虑﹕以菜籽油为原料﹔以棉籽油为原料﹕利用进口转基因大豆﹔开发木本油料植物。

3)二甲醚。二甲醚是一种最简单的脂肪醚﹐又称木醚﹑甲醚﹐是一种理想的清洁燃料。未来最大的潜在市场是作为柴油代用燃料﹐也可以替代液化石油气。二甲醚的工业生产技术主要有甲醇脱水工艺和合成气直接合成工艺。目前﹐工业上还主要用甲醇脱水技术生产二甲醚。合成气一步合成二甲醚的工业化﹐仍在开发之中。

目前生物质制备二甲醚面临的几个关键技术问题是﹕需要高效﹑低价的生物质制气工艺及设备﹔需要能满足大型二甲醚生产用的反应器﹔解决以生物质为原料制二甲醚生产过程中二氧化碳的利用﹔相关催化剂的开发与生产﹔成熟﹑经济的二甲醚分离和提纯技术。

（3）发展大规模能源植物产业

生物质能源大规模产业化的关键﹐是生物质原料大规模 和稳定的供给。从国家粮食安全角度出发﹐不宜利用耕地发展大规模能源植物﹔我国的森林覆盖率不足20％﹐生态环境形势十分严峻﹐生物质能源开发也不宜和森林争土地﹔生物质能源的开发应着眼于非农非林的边际土地。

我国西部和北部有大量沙漠和沙漠化土地。这些地区雨雪稀少﹑植被稀疏或纵横千里皆为不毛之地。但这些地区日照充足﹐适合在保护地(塑料大棚)条件下大规模养殖微型藻类作为生物质能源﹐藻类具有与高等植物类似的光合器结构和功能﹐在培养液中其浓度可以调至最佳的光能吸收浓度。沙漠大规模微藻养殖至少可以达到25吨／公顷的干物质产量。约为1 2吨标煤的能量﹐藻类直接光合

放氢则可产1.7吨／公顷。由于我国的沙漠十分广阔﹐其资源总潜力几乎是无限的。

 

我国南方非农﹑非林的边际地区是能源植物大规模发展的另一重要基地。广东﹑广西地处热带﹑亚热带﹐是我国最适宜种植木薯﹑甘蔗的地区﹐在生物乙醇和沼气等的生产建设上已积累了一些经验﹐具备产业化的良好基础。

 

要发展大规模能源植物产业﹐必须长期坚持有关生物质能的超前研究﹐从光合作用机理研究入手的基础性研究是研发的重要环节﹐在近期内特别应注意抓紧部署﹕

1)大力开发能源植物物种的遴选。从耗水性﹑抗旱性﹑耐盐碱性等生物学特性﹐生产力和生态效应等方面展开研究﹐筛选适合不同区域不同边际土地型式的优选物种。要充分依靠植物基因技术﹐将生物多样性的各个种群的优点按人们的意愿﹐汇集于一种植物上来。在筛选过程和以后的栽培试验中都需对逐个品系进行详细的生理﹑生化﹑生态特性研究﹐积累大量科学数据才能确定。

2)应特别关注节水能源植物的研发。荒漠地区和北方边际地区常常属于干旱缺水地区﹐能源植物的"生理耗水"差别很大﹐一般木本植物的蒸腾系数(即植物制造l克干物质所消耗的水分克数)为300左右﹐草本植物为1000以上﹐藻类在可控环境下培养﹐耗水很少﹐同种植物的不同品系也有很大差别。要将节水作为物种优选的重要因素﹐加强有关研发工作。

3)建立北方边际土地和南方高产能源作物研发的两个大规模实验基地。在2020年前积累充分的实验数据与经验﹐为2020年后的大规模开发打下坚实基础。

4)提升科技水准是生物质能开发的关键。例如﹐纤维素基质生物质原料在我国占大部分﹐其液化要通过物理化学或生物学的方法将纤维素转化为糖类再转化为乙醇﹐国际上尚无成熟的工业化技术﹐需要着力研发。各种研发工作要做到未雨绸缪﹐技术先行﹐开发出大量有自主知识产权的技术﹐有丰富的技术储备。