生物质是地球上最广泛存在的物质,包括所有动物、植物和微生物,以及由这些有生命物质派生、排泄和代谢的许多有机质。以生物质为载体、由生物质产生的能量,便是生物质能。
一、生物质能的来源
1.薪柴及水生植物。同柴薪一样,水生植物也可转化成燃料。
2.牲畜粪便。牲畜粪便经干燥可直接燃烧供应热能;若经过厌氧处理,可产生甲烷和肥料。
3.制糖作物。制糖作物可直接发酵转变为乙醇。
4.城市垃圾。主要成分包括:纸屑(占40%)、纺织废料(占20%)和废弃食物(占20%)等。将城市垃圾直接燃烧可产生热能,或是经过热分解处理制成燃料使用。
5.城市污水。一般城市污水约含有0.02%~0.03%的固体与99%以上的水分,下水道污泥有望成为厌氧消化槽(处理污泥或浓有机废水的设施)的主要原料。
二、生物质能的利用
1.沼气利用技术。农村沼气池的主要填料是猪粪、秸秆、污泥和水等。
2.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。
3.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,包括间接液化和直接液化。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,如将棉籽油等植物油提炼成为可替代柴油的燃料。
4.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。
5.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、水域,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。