新能源与可再生能源之生物质能

制生物质能的途径:
燃烧
热化学法
生化法
化学法
物理化学法等
产生的能源:
热量或电力
固体燃料(木炭或成形燃料)
液体燃料(生物柴油，生物原油，甲醇，乙醇，植物油等)
气体燃料(氢气，生物质燃气，沼气等)


未来油田:能源农场
即建立以获取能源为目的的生产基地，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源建立海洋能源农场或江河农场。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。

制生物质能的途径:
燃烧
热化学法
生化法
化学法
物理化学法等
产生的能源:
热量或电力
固体燃料(木炭或成形燃料)
液体燃料(生物柴油，生物原油，甲醇，乙醇，植物油等)
气体燃料(氢气，生物质燃气，沼气等)


未来油田:能源农场
即建立以获取能源为目的的生产基地，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源建立海洋能源农场或江河农场。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。

早在发现火以来，人类就开始将生物燃料作照明取暖和煮饭用。当电被发现后，生物燃料原本将被大量用能源生产。然而化石燃料：煤炭、石油、天然气被大量发现与其应用技术的发展，使得生物燃料在能源、交通运输等方面的功能被世人所忽略。能源危机论出现后，生物燃料再次兴起，目前美国巴西(主要是燃料乙醇)还有欧盟(主要是生物柴油)是世界生物燃料生产地，国际能源署有一个目标，到2050年用生物燃料满足超过全球需求的四分之一的运输燃料，以减少对石油和煤炭的依赖。 (主要的生物质是在美国出产的玉米和黄豆；主要在欧洲的亚麻籽和油菜籽；巴西的甘蔗；东南亚的椰子油。)
然而生产生物燃料的作物被生物质分解或者烧荒种地，导致需要数十年甚至数个世纪的生物燃料才能补偿所排放的碳。为了生产生物燃料，许多土地被改为农地，尤其是开发新的农地会破坏生态。生物燃料的大量使用也造成粮食价格上涨，并威胁贫穷人口的生存。
为了制造及运输生物燃料会产生污染、二氧化碳排放及使用水资源、化肥。在地生产使用生物燃料可以减少这些问题，但是就算在地生产，生物燃料在环保上可能还是不值得，甚至有些研究显示、一些已经量产的生质酒精其实是高污染燃料，在经济上也不值得，例如玉米酒精比化石燃料制造出更多的碳及污染排放。
用痳疯树(桐油树)可用于生产生物燃料，这些作物可生长在不适于粮食作物生长的荒地、几乎不需施肥，其种子亦不可食用，对粮食生产影响更小。但有些人认为还是要避免以下状况：有些第三世界国家的农民，可能会为了赚钱，而把原本用来生产粮食作物的土地，拿来种植能源作物；就算能源作物本身不可食、也可以在不食之地种植，但是还是有减少粮食生产的危险性。
采用废弃食用油来生产 生质柴油不会占用食物来源，被认为是目前真正值得推广的生物燃料，但是废油中含有许多无用物质，会增加生产问题。
纤维素乙醇是采用人体无法消化的部位，因此比较不会降低粮食生产，也可以减少新农地的需求，但是由于植物的细胞壁（纤维素主要存在的位置）构造相当复杂，且含有许多不同物质，因此以现在的技术来说，生产成本较高；此外，农业废弃物同时也是一种良好而且重要的有机肥料，因此纤维素乙醇的大量使用也是有环保上的疑虑。



食物与燃料之争是目前生物燃料发展的最主要争论之一
食物与燃料之争----用耕地或者挪用粮食作物用以生产 生物燃料，可能会导致 粮 食安全受到损害的全球规模的困境。整个国际范围内都存在"食物还是燃料"的争论，并且争论双方都持有有说服力的论据。关于这一问题有多严重，何者导致了这一问题，以及针对这个问题能够或应该做些什么，目前仍存在分歧。
生物燃料的产量近年来有所增加。一些农产品如 玉米、 甘蔗、 植物油等，既可以作为食品、 饲料，也可以用于生产生物燃料。例如，美国自2006年以来，部分曾用于种植其他作物的土地现在用于生产生物燃料，同时有大量的玉米被用于乙醇生产，这一比例在2007年达到25% 。生物燃料政策多大程度地导致了农产品价格水平上升和波动是一个争论的焦点。国际贸易和可持续发展中心最近的一项研究显示，假如美国的乙醇产量自2004年起维持不变，那么到2009年玉米的价格将会比实际状况低21%。市场导向造成的乙醇增产导致了玉米价格的上升。 莱斯特·R·布朗声称，即使将美国的粮食收成全部用于生产生物燃料，也只能满足汽车燃料需求的16％，这使得能源市场与食品市场面对稀缺的耕地资源产生了激烈的竞争，从而导致粮食价格上涨。目前针对原料为非食品作物，作物残留物和废物的第二代生物燃料的生产正在开展大量的研发工作。第二代生物燃料可能会使粮食的和燃料的耕作更好地结合起来，甚至可以同时进行发电，这能够为发展中国家和发达国家的农村地区带来益处。虽然由于2003年能源危机带来的油价上涨、减少对石油的依赖和减少交通工具温室气体排放的意愿使得全球对于生物燃料的需求不断上升，但这种需求也导致了对自然栖息地被转化为农田这种潜在的破坏的担忧 。 这种权衡几年前就引起了环保团体的担忧 ，但直到 2007-08年全球粮食价格危机这一争论才拓展到全球层面。另一方面，一些研究显示在不增加种植面积的前提下，生物燃料的产能可以被显著提高。由此称当前的危机仍然依赖于粮食短缺。



藻类生物燃料是目前最被看好生物燃料之一
藻类生物燃料----以藻作原料制成可以替代 石化燃料的生质燃料。藻类燃料在燃烧时与石化燃料一样会产生二氧化碳，但藻类在生长期间已在自然界吸收了二氧化碳，所以能达至减排二氧化碳的效果。
优点及缺点
藻类生质燃料本身固然能达至减排二氧化碳的效果，而且能被 生物降解，对环境影响相当少。就算相比其他生质燃料，藻类生质燃料也有不少好处。藻类的生产不会占用适合耕作的地方，所需水资源非常少，所用的水可以是海水又或废水。生产所需的土地面积相当少， 美国能源部估计，如果以藻类生质燃料替代石化燃料，只需要39,000km2的土地作生产用就能足够全美国使用，只占全美国0.42％面积， [3]又或小于全美国1/7面积的玉米农地。而且藻类生质燃料的用途相当广泛，可以取代相当多的石化燃料的用途。
但藻类生质燃料的成本相当高，约是其他生质燃料的10-1000倍。还有对生态的影响目前也在研究中。
燃料用途
藻类的脂类及油性部份在提取后可以经过转化程序变成生质柴油，而余下的碳水化合物成份可经发酵过程制成 乙醇和生物 丁 醇。
制成生质柴油
美国能源部在1978年-1996年曾经进行一个名为Aquatic Species Program与微生藻类相关的研究，结论是 生质柴油是目前唯一的方法能够产生足够的燃料以取代柴油满足全球的需求。 而相对其他生产生质燃的方法，藻类生质燃料是较为可行的方法。因为藻类浮在营养剂生长，无需生长出结构性的组织(如纤维)以作支撑用，又吸收营养较快生长速度非常高，而且能被转化成燃料的质量比例也高不少(藻类达60%，而大豆只得2-3%)， 藻类的产量可达每年每km24M7 m3，(乌桕也只得650 m3)。而微藻类能被大量高速生产，其生成的油份可转化成为生质柴油给汽车用。
制成生质丁醇
以太阳能作能源的生物炼制能生产藻类或硅藻类，从而可转化出丁醇。这种燃料的能量度只比汽油低10%，大于乙醇或甲醇。大部份的汽油内燃机都可以在没有修改的情况下直接以丁醇作燃料。若与汽油混合一起使用，可得到比乙醇更好的性能及耐腐蚀性。
制成航空燃料
由于航空业用的燃料， 航空燃料的价格上升，迫使业界对以藻类生质燃料作航空用燃料作研究，例如IATA 国际航空运输协会支持研究、发展及推广使用藻类生质燃油， 期望在2017年其会员中藻类生质燃料能占10%用量。 新西兰航空 、 汉莎及 维珍航 空 三间航空公司已在试验性使用。
美国的国防高等研究计划署(DARPA)在2010年宣布美军快将大量采用由藻类转化而成的航空燃料，成本为每加仑小于3美元。期望在2013年产量能达至每年5千万加仑，进而使得成本能降至石化燃料的水平。生产计划由SAIC及General Atomics两家公司执行。
藻类的养殖
藻类可以产生高达300倍以上的油，在每单位面积相比较于传统的作物，如 油菜， 棕 榈，大豆和麻风树等。由于藻类均有收获周期为1-10天，它们的养殖允许在很短的时间框架内。
藻类可以生长在不适合于其他作物的陆地上，例如：干燥的土地，土地过度盐渍土，遭受干旱的土地。这最大限度地减少占用种植粮食作物的土地的问题。藻类可以比粮食作物生长快20至30倍。
大部分的公司追求藻类生质燃料都是采用把含有营养丰富的水泵入通过塑料或玻璃试管（称为“生物反应器”），暴露在阳光下（所谓的光生物反应器）。

早在发现火以来，人类就开始将生物燃料作照明取暖和煮饭用。当电被发现后，生物燃料原本将被大量用能源生产。然而化石燃料：煤炭、石油、天然气被大量发现与其应用技术的发展，使得生物燃料在能源、交通运输等方面的功能被世人所忽略。能源危机论出现后，生物燃料再次兴起，目前美国巴西(主要是燃料乙醇)还有欧盟(主要是生物柴油)是世界生物燃料生产地，国际能源署有一个目标，到2050年用生物燃料满足超过全球需求的四分之一的运输燃料，以减少对石油和煤炭的依赖。 (主要的生物质是在美国出产的玉米和黄豆；主要在欧洲的亚麻籽和油菜籽；巴西的甘蔗；东南亚的椰子油。)
然而生产生物燃料的作物被生物质分解或者烧荒种地，导致需要数十年甚至数个世纪的生物燃料才能补偿所排放的碳。为了生产生物燃料，许多土地被改为农地，尤其是开发新的农地会破坏生态。生物燃料的大量使用也造成粮食价格上涨，并威胁贫穷人口的生存。
为了制造及运输生物燃料会产生污染、二氧化碳排放及使用水资源、化肥。在地生产使用生物燃料可以减少这些问题，但是就算在地生产，生物燃料在环保上可能还是不值得，甚至有些研究显示、一些已经量产的生质酒精其实是高污染燃料，在经济上也不值得，例如玉米酒精比化石燃料制造出更多的碳及污染排放。
用痳疯树(桐油树)可用于生产生物燃料，这些作物可生长在不适于粮食作物生长的荒地、几乎不需施肥，其种子亦不可食用，对粮食生产影响更小。但有些人认为还是要避免以下状况：有些第三世界国家的农民，可能会为了赚钱，而把原本用来生产粮食作物的土地，拿来种植能源作物；就算能源作物本身不可食、也可以在不食之地种植，但是还是有减少粮食生产的危险性。
采用废弃食用油来生产 生质柴油不会占用食物来源，被认为是目前真正值得推广的生物燃料，但是废油中含有许多无用物质，会增加生产问题。
纤维素乙醇是采用人体无法消化的部位，因此比较不会降低粮食生产，也可以减少新农地的需求，但是由于植物的细胞壁（纤维素主要存在的位置）构造相当复杂，且含有许多不同物质，因此以现在的技术来说，生产成本较高；此外，农业废弃物同时也是一种良好而且重要的有机肥料，因此纤维素乙醇的大量使用也是有环保上的疑虑。



食物与燃料之争是目前生物燃料发展的最主要争论之一
食物与燃料之争----用耕地或者挪用粮食作物用以生产 生物燃料，可能会导致 粮 食安全受到损害的全球规模的困境。整个国际范围内都存在"食物还是燃料"的争论，并且争论双方都持有有说服力的论据。关于这一问题有多严重，何者导致了这一问题，以及针对这个问题能够或应该做些什么，目前仍存在分歧。
生物燃料的产量近年来有所增加。一些农产品如 玉米、 甘蔗、 植物油等，既可以作为食品、 饲料，也可以用于生产生物燃料。例如，美国自2006年以来，部分曾用于种植其他作物的土地现在用于生产生物燃料，同时有大量的玉米被用于乙醇生产，这一比例在2007年达到25% 。生物燃料政策多大程度地导致了农产品价格水平上升和波动是一个争论的焦点。国际贸易和可持续发展中心最近的一项研究显示，假如美国的乙醇产量自2004年起维持不变，那么到2009年玉米的价格将会比实际状况低21%。市场导向造成的乙醇增产导致了玉米价格的上升。 莱斯特·R·布朗声称，即使将美国的粮食收成全部用于生产生物燃料，也只能满足汽车燃料需求的16％，这使得能源市场与食品市场面对稀缺的耕地资源产生了激烈的竞争，从而导致粮食价格上涨。目前针对原料为非食品作物，作物残留物和废物的第二代生物燃料的生产正在开展大量的研发工作。第二代生物燃料可能会使粮食的和燃料的耕作更好地结合起来，甚至可以同时进行发电，这能够为发展中国家和发达国家的农村地区带来益处。虽然由于2003年能源危机带来的油价上涨、减少对石油的依赖和减少交通工具温室气体排放的意愿使得全球对于生物燃料的需求不断上升，但这种需求也导致了对自然栖息地被转化为农田这种潜在的破坏的担忧 。 这种权衡几年前就引起了环保团体的担忧 ，但直到 2007-08年全球粮食价格危机这一争论才拓展到全球层面。另一方面，一些研究显示在不增加种植面积的前提下，生物燃料的产能可以被显著提高。由此称当前的危机仍然依赖于粮食短缺。



藻类生物燃料是目前最被看好生物燃料之一
藻类生物燃料----以藻作原料制成可以替代 石化燃料的生质燃料。藻类燃料在燃烧时与石化燃料一样会产生二氧化碳，但藻类在生长期间已在自然界吸收了二氧化碳，所以能达至减排二氧化碳的效果。
优点及缺点
藻类生质燃料本身固然能达至减排二氧化碳的效果，而且能被 生物降解，对环境影响相当少。就算相比其他生质燃料，藻类生质燃料也有不少好处。藻类的生产不会占用适合耕作的地方，所需水资源非常少，所用的水可以是海水又或废水。生产所需的土地面积相当少， 美国能源部估计，如果以藻类生质燃料替代石化燃料，只需要39,000km2的土地作生产用就能足够全美国使用，只占全美国0.42％面积， [3]又或小于全美国1/7面积的玉米农地。而且藻类生质燃料的用途相当广泛，可以取代相当多的石化燃料的用途。
但藻类生质燃料的成本相当高，约是其他生质燃料的10-1000倍。还有对生态的影响目前也在研究中。
燃料用途
藻类的脂类及油性部份在提取后可以经过转化程序变成生质柴油，而余下的碳水化合物成份可经发酵过程制成 乙醇和生物 丁 醇。
制成生质柴油
美国能源部在1978年-1996年曾经进行一个名为Aquatic Species Program与微生藻类相关的研究，结论是 生质柴油是目前唯一的方法能够产生足够的燃料以取代柴油满足全球的需求。 而相对其他生产生质燃的方法，藻类生质燃料是较为可行的方法。因为藻类浮在营养剂生长，无需生长出结构性的组织(如纤维)以作支撑用，又吸收营养较快生长速度非常高，而且能被转化成燃料的质量比例也高不少(藻类达60%，而大豆只得2-3%)， 藻类的产量可达每年每km24M7 m3，(乌桕也只得650 m3)。而微藻类能被大量高速生产，其生成的油份可转化成为生质柴油给汽车用。
制成生质丁醇
以太阳能作能源的生物炼制能生产藻类或硅藻类，从而可转化出丁醇。这种燃料的能量度只比汽油低10%，大于乙醇或甲醇。大部份的汽油内燃机都可以在没有修改的情况下直接以丁醇作燃料。若与汽油混合一起使用，可得到比乙醇更好的性能及耐腐蚀性。
制成航空燃料
由于航空业用的燃料， 航空燃料的价格上升，迫使业界对以藻类生质燃料作航空用燃料作研究，例如IATA 国际航空运输协会支持研究、发展及推广使用藻类生质燃油， 期望在2017年其会员中藻类生质燃料能占10%用量。 新西兰航空 、 汉莎及 维珍航 空 三间航空公司已在试验性使用。
美国的国防高等研究计划署(DARPA)在2010年宣布美军快将大量采用由藻类转化而成的航空燃料，成本为每加仑小于3美元。期望在2013年产量能达至每年5千万加仑，进而使得成本能降至石化燃料的水平。生产计划由SAIC及General Atomics两家公司执行。
藻类的养殖
藻类可以产生高达300倍以上的油，在每单位面积相比较于传统的作物，如 油菜， 棕 榈，大豆和麻风树等。由于藻类均有收获周期为1-10天，它们的养殖允许在很短的时间框架内。
藻类可以生长在不适合于其他作物的陆地上，例如：干燥的土地，土地过度盐渍土，遭受干旱的土地。这最大限度地减少占用种植粮食作物的土地的问题。藻类可以比粮食作物生长快20至30倍。
大部分的公司追求藻类生质燃料都是采用把含有营养丰富的水泵入通过塑料或玻璃试管（称为“生物反应器”），暴露在阳光下（所谓的光生物反应器）。

楼主可以搞个专题哈，很想看看呢。。。

有那么一丁点了解，只是搬运书本知识而已

carabin 发表于 2013-9-22 17:02 楼主可以搞个专题哈，很想看看呢。。。

有那么一丁点了解，只是搬运书本知识而已