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开发生物质能发展能源农业

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/2/28 17:44:22   

  所属频道:  火力发电    关键词:  生物质能 能源 发展

  一、能源农业的概念和利用方式  农业是人类以固定、转化太阳能,获取农产品为目的的生产活动。种植业以固定太阳能为主,利用绿色植物进行光合作用,将无机物合成为葡萄糖、淀粉、脂肪和蛋白质等有机物,种植业又叫初级生产。在光合作用中,每固定1克分子CO2,大约吸收209.3×104J的日光能,光合产物中有46.9×104J的能量以化学能的形式固定下来。其余的162.4×104J的能量在固定CO2过程中,以热能的形式消耗掉了。由于人类培育了高产、高效、优质的农作物品种,为植物生长创造良好的生产条件,农业生产中植物固定太阳能的效率大幅度提高。植物光合作用效率,一般在肥沃地区可达到1%-2%,在贫瘠荒凉地区仅0.1,人工精心管理的农田生态系统有过6-8%的记录。[1]养殖业、农产品加工业则是以转化太阳能为主,又称次级生产。养殖业生产的动物产品(肉、奶、蛋、毛、皮等),在转化过程中大量的能被消耗掉了,一部分以粪便形式排出,一部分能量以尿和气体(甲烷、氢)能形式排出。在农产品加工中,除了提取主要产品外,还有大量的能量在排出的废水、废物中。农产品转化过程中的畜禽粪便,农产品加工排出的废水、废料都可作为生物质能源加以开发利用。  所谓能源农业,就是以生产能源为目的的农业。能源农业以生物质能源为主要开发对象,它包括四种能源利用方式[2](图1):  (一)直接燃烧方式  直接燃烧方式可分为炉灶燃烧、锅炉燃烧、垃圾燃烧和固型燃料燃烧四种情况。其中,固形燃烧是新推广的技术,它把生物质固化成型后,再采取传统的燃煤设备燃用。其优点是充分利用生物质能源替代煤炭,可以削减大气CO2和SO2排放量。  (二)物化转换方式  物化转换方式包括三方面,一是干馏技术;二是气化制生物质燃气;三是热解制生物质油。其中,气化制生物质燃气技术推广面积较大,群众易于接受。  (三)生化转化方式  生化转化方式有两种,一是厌氧消化制取沼气;二是通过酶技术制取乙醇液体燃料。  (四)植物油利用方式  能源植物油是从油脂植物和芳香油(还原式烃)植物中提取的燃料油,经加工后,可以替代石油使用。  二、发展能源农业的重大意义  (一)拓宽农业服务领域,增加农民收入  恩格尔指出:在收入增加的时候,食品及生活必需品的支出占收入增加的比例递减。随着经济的增长,人们基本生活需求得到满足后,消费热点将转向享乐型的产品,从而市场将减少食品、衣服的消费份额。进入新世纪后,我国居民消费结构发生了很大变化,恩格尔系数降到38%。2002年城市居民收入增长2020元,人均食品消费只增长109元,占新增收入的5%,增加的因素主要是外出吃饭开支和烟、酒、茶的开支。对粮、油、肉、菜的消费开支下降,粮食人均消费金额下降83元。油10.1元,肉25.3元,菜12.4元。由于边际消费递减规律的作用,出现了农民收入增长难现象。1997年以来,农民收入中来自农业的收入一直没有增长,农民增收主要靠工资性收入,2002年工资性收入占农民纯收入的34.5%,2003年增加到36%。这个经济规律告述我们:农业必须扩大服务领域,向农业的深度和广度进军。农业不仅提供食品和纤维,还应提供能源和其它化工、医药等产品。发展能源农业为农业拓宽了服务领域,同时也为农民增收开辟了新途径。[3]  (二)缓解我国能源短缺,保证能源安全  我国从1993年进口原油3000万t,成为原油净进口国,2000年进口达7000万t,2003年进口1亿t。预计到2020年,中国的GDP可能达到5万亿美元,能源需求25亿t到30亿t标煤,其中石油缺口1.6-2.2亿t。[4]开发生物质能源不但可行,而且非常紧迫。农业要抓住这个契机,提出能源农业的发展战略,并把它发展成为一个大产业。  (三)治理有机废弃物污染,保护生态环境  当前我国环境污染形势非常严峻。对环境污染最严重企业仍是养殖企业和农产品加工企业。2003年通报点名批评的十家排污大户,8家是农产品加工企业。据国家环保总局2004年第1周(2004年1月5日~2004年1月11日),全国主要水系73个重点断面水质自动监测站八项指标(水温、pH、浊度、溶解氧、电导率、高锰酸盐指数、氨氮和总有机碳)的监测结果表明:Ⅰ~Ⅲ类水质的断面为39个,占53.4;Ⅳ类水质的断面为10个,占13.7;Ⅴ类水质的断面为6个,占8.2;劣Ⅴ类水质的断面为18个,占24.7。Ⅳ类以上劣质污水河流占46.6%。水体污染中,农产品加工企业排出污染物的约占1/2。特别是,劣Ⅴ类水的河段,农产品加工企业污染贡献率更高。[5]全国人大2003年对《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》执法检查,对农村固体废物污染问题提出严厉批评。据调查我国畜禽养殖场的粪便产生量达17.3亿吨。80%的规模化畜禽养殖场缺乏必要的污染治理设施,畜禽粪便未经处理直接排入环境,严重污染空气和水体。[6]我国温室气体排放已严重影响我国气候变化。国家气象局局长秦大河介绍,中国科学家预估了未来中国气候的变化:第一,中国气候将继续变暖。到2020至203O年,全国平均气温将上升1.7℃;到2050年,全国平均气温将上升2.2℃;当大气中二氧化碳浓度加倍时,全国平均气温将上升2.9℃。第二,中国气候变暖的幅度由南向北增加。到2030年,中国西北地区气温可能上升1.9-2.3℃。第三,中国不少地区降水出现增加趋势,东南沿海增加值最大。长江中下游地区出现变干的趋势,华北和东北南部等一些地区出现继续变干的趋势。  (四)广泛应用生物技术,发展基因工程  生物技术在培育能源作物,培育高效酶微生物方面大有作为。国外用转基因方法获得柴油油菜新品种;用转基因技术获得分解秸秆纤维生产酒精的工程菌。转基因技术应用于能源作物和能源微生物上,不受基因标识的限制,而应用在食物方面要求标识,因而受到很大限制。为了促进学科发展,生物技术可选择能源作物和能源微生物方向大力研究和应用。  三、实施能源农业的重大工程  (一)沼气计划  沼气是有机物质在厌氧条件下,经过微生物发酵生成以甲烷为主的可燃气体。沼气发酵过程可分为两个阶段,即不产甲烷阶段和产甲烷阶段。沼气发酵产生的三种物质,一是沼气,以甲烷为主,是一种清洁能源;二是消化液(沼液),含可溶性N、P、K,是优质肥料;三是消化污泥(沼渣),主要成分是菌体、难分解的有机残渣和无机物,是一种优良有机肥,并有土壤改良功效。沼气的生成物有很高的应用价值。很多人称:“沼气百利,而无一害”。  沼气发酵有四个特点:  1、沼气微生物自身耗能少  沼气发酵过程中,沼气微生物自身繁殖需要的能量是好氧微生物的1/30-1/20。对于基质来说,大约90%的COD被转化为沼气。[1][2][3][4]下一页相关文章·我国生物柴油及产业化前景分析2006-4-1311:09:00·基于灰色关联度和BP神经网络研究生物质热解产气特性2004-12-3116:49:00·美、日利用纤维素生物质原料制燃料乙醇的技术开发2004-12-3116:49:00·生物质燃料的加工及其应用2004-12-3116:49:00·在管式炉中生物质热解的机理2004-12-916:49:00·关于生物质基本性质分析的问题2004-12-916:49:00·生物质液化燃油的可利用性及转化技术2004-12-916:49:00·关于生物质基本性质分析的问题2004-12-916:49:00·我国生物柴油及产业化前景分析2004-11-1516:49:00·生物质中元素分布特征的聚类分析研究2004-9-216:49:00

来源:中国新能源网
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