全球生物质能资源评价

  摘要：随着全球能源供需矛盾的一天比一天突出，人类对开发利用各类新能源寄予厚望，生物质能就是这里面之一。生物质能的发展对保障能源安全、培育新的经济增长点、促进农村里的生活水平的提高等具有积极意义。不过，对生物质能资源的不合理开发也有一定可能会威胁粮食安全，并可能对生态环境能够造成不利影响。对全球生物质能资源进行了系统评价，认为目前以粮食为主要的组成原材料的生物质能发展模式不可持续，应积极发展基于纤维素乙醇的不消耗粮食的第二代生物燃料技术。

  18世纪之前，生物质能一直是人类最主要的能量来源，直到今日，生物质能仍然是仅次于石油、煤炭、天然气的第四大能源，在世界一次能源供应量中的比重约为10%。与太阳能、风能等常见的过程性可再次生产的能源不同，生物质能属于含能体能源，在诸多方面与煤炭、石油、天然气等常规化石能源相似，具有可存储、可运输等特点。生物质能资源来源于一切直接或间接利用绿色植物进行光合作用而形成的有机物质，包括动物、植物、微生物，以及由这些生物产生的排泄物和代谢物。长期以来，生物质能资源的利用以直接燃烧为主，不仅效率低下，而且对环境造成污染。随着科学技术的发展，生物质能资源能够最终靠各种技术加以转化和高效利用，产生电力和热力，或生产生物燃料，如乙醇、生物柴油及沼气。生物质能资源的科学利用，对缓解能源供需矛盾、优化能源品种结构、减少温室气体排放、提升农民收入及农村里的生活条件，促进经济社会可持续发展等都具备极其重大意义。

  按照传统的分类方法，生物质能资源分为林业资源、农业资源(包括能源植物)、生活垃圾污水和工业有机废水、城市固态废料、畜禽粪便等五个大类。随着对生物质能认识的加深及其加工转化技术的进步，生物质能资源范围不断拓宽，如下的分类方法更加全面：(1)农作物类：最重要的包含产生淀粉的甘薯、木薯、玉米、小麦、水稻、高粱、番薯等;产生糖类的甘蔗、甜菜、果实等;农业生产的全部过程中的剩余物，如农作物秸秆(玉米秸、麦秸、稻草、棉杆)等。(2)林作物类：主要有森林生长和林业生产的全部过程中的林木生物质，如多种树木(白杨、悬铃木等)、薪炭林;森林抚育和间伐作业中的碎散木材、残留树枝、树叶和木屑等;加工生产的全部过程中的枝了、锯末、截头等;林业副产品的壳、果核等。专门用来生产生物燃料的能源植物，如麻风树、黄连木等也包含在其中。(3)水生藻类：最重要的包含海洋性的马尾藻、巨藻、石莼等;淡水生的布袋草、浮萍等;徽藻类的螺旋藻、绿藻等。(4)可以提炼石油的植物类：最重要的包含橡胶树、蓝珊瑚、桉树、葡萄牙草等。(5)光合成微生物：最重要的包含硫细菌、非硫细菌等。(6)各种工农业有机废弃物：主要有禽畜粪便、生活垃圾、工业有机废水和生活垃圾污水等。

  不同来源生物质的化学成分不完全一样，但主要元素都为碳、氢、氧、氮等4种元素，合计占95%以上。碳的含量最高，一般在50%左右，其次为氧，含量一般超过40%，两者合计占90%以上(表1)。农作物秸秆的主要化学元素组成：碳40%~50%、氢5%~6%、氧43%~50%、氮 0.65%~1.1%、硫0.1%~0.2%，完全燃烧后，灰分3%~5%、磷1.55%~2.5%、钾11%~20%;薪柴化学元素组成：碳 49.5%、氢6.5%、氧43%、氮1%，完全燃烧后，灰分少于1%，另有少量钾和其他微量元素。

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