朱 麗，劉海波

(濰坊港華燃氣有限公司 261205)

　　[摘 要]本文針對生物質燃料生產技術發展現狀與趨勢進行了研究，采用生物燃料可以緩解能源短缺，保護生態環境。

　　在踏入全球現代化的步伐20世紀至21世紀中，世界各國所用的燃料幾乎都是化石燃料，即不可再生能源。自然界經歷幾百萬年逐漸形成的化石燃料，可能在幾百年內全部被人類耗盡。化石燃料產生的煙塵、硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、碳氫化合物等污染物會產生溫室效應、酸雨、熱污染等環境危害。因此，利用高技術手段開發生物燃料，已成為當今世界發達國家能源戰略的重要部分。

　　1、可再生與不可再生燃料的比較

　　不能再生的燃料資源主要為煤炭、石油、天然氣等這些埋藏在地下和海洋下的化石燃料。化石燃料燃燒時產生的污染物對環境的影響主要有兩個方面。一是全球氣候變化。燃料中的碳轉變為二氧化碳進入大氣，使大氣中二氧化碳的濃度上升，從而導致溫室效應加劇，改變了全球的氣候，生態平衡失衡。二是熱污染。火電站發電所剩“余熱”被排出到河流、湖泊、大氣或海洋中，在多數情況下會引起熱污染。例如，這種廢熱水進入水域時，其溫度比水域的溫度平均要高出7～8℃，使生物要離開該水域。

　　可再生燃料它們在自然界可以循環再生。生物燃料是一種可再生的清潔能源，我國幅員遼闊，能源植物品種繁多，農業生產及生物技術都具有很好的基礎，生物燃料產業是高新技術與密集型勞動相結合的產業，所以要攻克的技術難關并不多，所以一旦掌握，再利用上述條件，所需投資不多。種植、采集、運輸、集中生物質等勞動需要較多的勞動力，這就可以創造更多的就業崗位。

　　2 生物燃料的技術現狀與發展

　　當前生物燃料的主要形式有四種：沼氣、生物制氫、生物柴油和燃料乙醇。下面我們分別分析一下這四種生物燃料的發展現狀與趨勢。

　　一、 沼氣

　　沼氣是牲畜糞便厭氧發酵的副產品，沼氣的主要成分甲烷是一種理想的氣體燃料，它無色無味，與適量空氣混合后即可燃燒。沼氣是一種具有較高熱值的可燃氣體，其抗爆性能較好，是一種很好的清潔燃料。在當今油價飛漲、全球變暖、環境污染等背景下，全球范圍內的政府及公司正在尋求新的方法以支持經濟發展，使沼氣這種充足、價廉、安全的能源得到更加有的使用方式。

　　沼氣傳統利用：我國的沼氣生產最初主要為農村戶用沼氣池，20世紀70年代初，為解決農村的秸稈焚燒和燃料供應不足的問題，我國政府在農村大力推廣沼氣事業，沼氣池產生的沼氣用于農村家庭的炊事，后來逐漸發展到照明和取暖。

　　沼氣發電技術：沼氣燃燒發電是隨著大型沼氣池建設和沼氣綜合利用的不斷發展而出現的一項沼氣利用技術，它將厭氧發酵處理產生的沼氣用于發動機上，并裝有綜合發電裝置，以產生電能和熱能，沼氣發電在發達國家已受到廣泛重視和積極推廣。

　　沼氣燃料電池技術：燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學能，直接轉化為電能的裝置。當源源不斷地從外部向燃料電池供給燃料和氧化劑時，它可以連續發電。燃料電池不受卡諾循環限制，能量轉換效率高，潔凈、無污染、噪聲低，模塊結構、積木性強、比功率高，既可以集中供電，也適合分散供電。但是目前生物質制沼氣，投資與產出的經濟效益并不高，主要效益是環境層面上。由于它是規模化養殖場畜禽糞便最合理的應用途徑，隨著規模養殖的發展.能夠實現環境友好、可循環的規模發展，也是新農村建設的亮點。

　　二、生物制氫

　　近幾十年來，由于傳統的制氫方法在很大程度上限制了氫氣作為一種高效能源的廣泛應用，所以人們越來越關注生物制氫，這種環保、低耗能的綠色技術。根據制氫時是否需要光能，人們將能夠進行生物制氫的微生物分為兩大類：光合生物和非光合生物。

　　光合生物制氫：光合生物包括產氫藻類和光合細菌，它們在光照條件下光解水或有機化合物產生氫氣。

　　非光合生物制氫：非光合生物包括專性厭氧菌和兼性厭氧菌 這類微生物可以在暗環境中以碳水化合物為底物產生氫氣。大多數厭氧發酵細菌需要在氫酶的催化下產生氫氣。

　　生物制氫技術研究雖然已經取得了一定突破，但要將其用于大規模的工業化生產尚需一定時日。需要解決的問題還有很多，如高效產氫菌種的篩選，產氫酶活性的提高，產氫反應器的優化設計，最佳反應條件的選擇等。

　　三、生物柴油

　　生物柴油是指用動植物油脂作原料，經過酯交換或中度熱裂解形成脂肪酸甲酯或烴類化合物。目前多數生物柴油是在酸或堿催化劑或脂肪酶作用下，利用植物油與甲醇進行酯交換反應的方法得到的脂肪酸甲酯。

　　生物柴油與石油柴油相比，有以下主要特性：1廈加環保。生物柴油含油量低，可使CO和硫化物的排放減少約30％，生物柴油不含對環境污染的芳香烴。2)可再生性。生物柴油作為一種可再生資源，其資源不會枯竭。3)更加安全。生物柴油生物降解率高，閃點高，不屬于危險品。4)燃燒性能更好。生物柴油十六烷值高。燃燒性能優于石油柴油。5)較好的發動機低溫啟動l生能。無添加劑冷凝點達-20℃。6)較好的潤滑性能。可降低噴油泵、發動機缸體和連桿的磨損率。因此，生物柴油是石油柴油的必然替代燃料，隨著石油資源的枯竭，生物柴油將越加倍受重視和開發利用。

　　目前各主要國家在生物柴油開發方面表現出以下特點：1)生產能力小，只占本國柴油使用的一小部分。2)開發進度不同，各個國家各自為營，尚未形成國際性的聯合開發。3Yh國主要以菜籽油和廢棄食用油為原料。

　　四、燃料乙醇

　　燃料乙醇是指濃度為95％左右的乙醇進一步脫水，加入適量變性劑使之水份小于0.8％，這種不可食用的無水乙醇可以作為石油的調和組分。生物質燃料乙醇是目前世界上生產規模最大的生物質能源，許多國家將發展生物燃料乙醇列為實現溫室氣體減排的重要途徑。

　　原料保證是生物質燃料乙醇的關鍵限制，它影響成本和規模生產的可行性。生產1噸燃料乙醇，耗水30m3左右，耗電200kwh左右，約耗標準煤0.6噸左右。大約需要3.3噸玉米或7噸木薯、10噸紅薯、15~16噸甜高梁。中國人均耕地面積已降至1.39畝，不足世界平均水平的40％。糧食安全至關重要，由此，大力發展非糧生物質乙醇是我國生物質乙醇產業的首選。國家通過政策導向和資金支持積極推動我國薯類、甜高梁和纖維素等非糧食作物生產燃料乙醇生產技術的發展，得到了企業界的積極響應。

　　基于甜高梁和纖維素制備乙醇項目在原料收集、工業化技術開發、污水處理及生產成本等方面存在著需要進一步解決的問題，近期還不具備大規模工業化的條件；木薯和紅薯等薯類原料是我國現階段一種可以大規模工業利用、經濟上可行的燃料乙醇非糧生產原料，并已具備建設大規模燃料乙醇生產裝置的資源和技術條件。

　　3.結論

　　開發生物質燃料這種“綠色能源”已成為當今世界上工業化國家開源節流、化害為利和保護環境的重要手段。至少有14~"-工業化國家在開發“綠色能源”方面取得了良好成績，2006年1月1日起已經正式實施《中華人民共和國可再生能源法》，并于2006年陸續出臺了相應的配套措施。2009又對該法進行了修訂。我國政府在法律上明確了可再生能源包括生物質能在現代能源中的地位，在政策上給予了巨大優惠支持，因此，我國生物質能發展前景和投資前景極為廣闊。