生物質(zhì)能,顧名思義,就是太陽能以化學能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式,即以生物質(zhì)為載體的能量。我們身邊的樹木、農(nóng)田里的秸稈、動物糞便、沼氣等都是生物質(zhì)能。由于有機體都直接或者間接來自太陽,所以生物質(zhì)能也可以說是一種廣義的太陽能。人類最早的能源利用歷史也是源于生物質(zhì)能。近年來,在生物質(zhì)能領域的研究有了長足進步,生物質(zhì)能領域出現(xiàn)了兩項前沿技術:一是工業(yè)廢氣的生物發(fā)酵轉化技術,二是藻類燃料技術,這兩項新技術推動生物質(zhì)能走上能源前臺。
“工業(yè)廢氣的生物發(fā)酵轉化技術”的核心是利用微生物發(fā)酵將含有一氧化碳的工業(yè)廢氣轉化成燃料,其基本原理是:通過細菌厭氧發(fā)酵把一氧化碳或者二氧化碳和氫氣轉化為乙醇、乙酸或者其它產(chǎn)物。
這項技術所以讓大家非常關注,是因為其原料可以從任何生物質(zhì)資源中獲取,資源儲量豐富;同時充分利用了原有廢棄資源,比如說城市垃圾、廢舊輪胎,以及鋼廠排放的尾氣等;它還能與現(xiàn)有鋼鐵、煤炭產(chǎn)業(yè)緊密結合,延長行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈,提高產(chǎn)業(yè)鏈附加值,具有非常強的適用性。
目前新西蘭的朗澤科技公司已經(jīng)掌握了該工藝的關鍵技術,正在進行工業(yè)化應用的推廣工作。2011年,朗澤科技同寶鋼合作,建設300噸/年鋼廠尾氣制乙醇工程,該項目將為全球鋼廠尾氣制乙醇的產(chǎn)業(yè)化推廣科學數(shù)據(jù)。2011年12月,朗澤科技同兗礦集團合作,將兗礦的煤炭氣化裝置生成的合成氣來生產(chǎn)液體燃料和其它制品。目前,山東能源集團也在同朗澤科技進行積極的接洽,山東能源集團擁有焦爐氣制甲醇、煤制甲醇產(chǎn)業(yè)以及目前國內(nèi)規(guī)模最大的焦爐氣制LNG(液化天然氣)項目,生產(chǎn)過程中會富余大量氫氣,這樣就可以利用該技術,以此為原料發(fā)酵生產(chǎn)乙醇或燃料油。這也將是山東能源集團涉足新能源領域的一次嘗試。
“藻類燃料技術”的發(fā)明同樣意義重大。藻類的光合作用能力非常強,其單位出油量是生物燃料中最高的。目前每公頃土地種植的油菜所產(chǎn)菜籽油只能提煉出6000升生物燃料,但同樣面積的藻類卻可以提煉出80000升生物燃料。藻類的生長適應能力強,生長速度快,要求條件低。藻類只需要陽光、水和二氧化碳就能生長。在僅僅一天時間里,它的數(shù)量就能夠翻兩番。藻類還有一個特性,就是要吸收二氧化碳,通過光合作用來“產(chǎn)油”。眾所周知,二氧化碳排放是全球氣候變暖的罪魁禍首,因此,用藻類來制造能源的同時,還能減少二氧化碳排放,可謂一舉兩得。
但是,藻類能源發(fā)展面臨兩個問題:一是制備成本問題。上世紀的70年代,美國國家可再生能源實驗室的科學家們就花費了17年時間進行藻類替代能源的可行性研究。當年,科學家曾在開放池塘中試驗培育藻類,發(fā)現(xiàn)在淺水池塘中建藻類農(nóng)場生產(chǎn)藻類燃料可提供足以替代化石燃料的生物柴油,用于交通和家庭取暖。但是在1996年他們中止了這個項目,因為經(jīng)過計算,他們認為通過藻類生產(chǎn)生物柴油的成本過高。目前雖然對藻類的研究又向前推進了許多,但大規(guī)模商業(yè)性開發(fā)還需要一段較長的時間。二是生態(tài)安全問題。一方面一些專家指出,藻類生產(chǎn)燃油的研究中使用了許多基因技術,最嚴重的后果是經(jīng)過基因改造的藻類可能會逃脫人類的控制,重新回到自然界中,取代其它物種,導致藻類過度生長,破壞原有的生態(tài)系統(tǒng)。另一方面,藻類在環(huán)境中擔當重要作用,他們光合作用所產(chǎn)生的氧氣是維持大氣穩(wěn)定的重要來源,是海洋食物鏈的基礎,大規(guī)模的開發(fā)是否會產(chǎn)生不利影響還有待論證。
已經(jīng)走上了能源前臺的生物質(zhì)能還能走多遠?我們拭目以待。
來源:國開聯(lián)產(chǎn)業(yè)研究院 實習編輯:王楠
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