我国生物燃料的发展及其应用

我国生物燃料的发展及其应用摘要：介绍和分析了我国生物燃料研究和发展现状，并对中国的生物燃料发展提出要求。从能源危机及环境保护的角度出发，展望了生物燃料的利用前景。关键词：生物燃料；中国；发展；要求伴随着世界经济的发展，人类对化石能源过度依赖造成能源供需矛盾加剧，石油资源的消费日益增加和过度消耗，引发石油短缺和气候变暖，这已成为影响人类社会持续发展的重大问题。破解能源供应瓶颈、降低温室气体排放量是实现经济和社会可持续发展的必然要求。随着化石能源尤其是石油资源的日益枯竭，人类不得不努力寻找和开发化石能源的替代品，生物燃料就是其中一种重要的选择。1生物燃料生物燃料是一种重要的可再生能源，主要包括乙醇和生物柴油，另外还包括一些目前正在开发的生物质燃料，如生化丁醇等。生物燃料由生物质加工转化而来，生物质是指一切直接或间接利用绿色植物进行光合作用而形成的有机物质，包括动物、植物、微生物以及由这些生物产生的排泄物和代谢物。长期以来，生物质的利用以直接燃烧为主，不仅效率低下，而且污染环境，将生物质通过各种技术转化为生物燃料可实现对生物质的高效、清洁、集约化利用。与水电、太阳能、风能等常见的可再生能源不同，生物燃料属于含能体能源，在诸多方面与传统液体化石燃料相似，其可存储性、可运输性等优点是其他可再生能源所不可比拟的，具有较好的发展前景。2我国生物燃料现状2.1概况为应对能源需求量日益增大、保护环境的双重挑战，20世纪70年代，美国、巴西以及欧洲等国家或地区开始以玉米、甘蔗、油菜等作物为原料抽取液体生物燃料，从而开辟了新的替代性能源窗口。20世纪90年代末，中国也开始以陈化粮为主要原料开发生物燃料。随着陈化粮的大量消耗，同时基于粮食安全问题的考虑，我国转而开始倡导以非油、非粮农作物为原料开发生物燃料为主，即经历了一个所谓”试之以粮，发之非粮“的发展历程。与此同时，有关能源作物的研究也随之展开，且日趋成为热点。与一些发达国家相比，我国能源作物的相关研究起步较晚，还存在一定的差距。开发利用生物燃料，对于弥补化石能源资源不足，实现能源消费多元化及能源安全，促进农业拓展与农民就业等都具有重要的战略意义。一是生物燃料作为逐步替代化石能源的资源之一，对它的开发将促进能源利用多元化及能源战略安全；二是开发生物燃料有利于调整农业产业结构，拓宽农民就业渠道和农业的功能，促进农民增收，改善农民生产生活条件，扎实推进社会主义新农村建设；三是开发生物燃料有利于减少我国对石油、煤炭等不可再生能源的依赖，推进清洁生产，减少污染物排放，是走新型工业化道路、实现可持续发展的重要保障。2.2燃料乙醇及其发展在生物质液体燃料中，乙醇是目前为止世界上公认最安全、能较大规模供应市场的车用燃料。燃料乙醇由富含淀粉、糖分的生物原料直接经过发酵，然后蒸馏提纯即可得到。1982年，我国开始进行能源作物的资源调查。“九五”期间，中国科学院、清华大学和北京大学等单位在大量调查和研究基础上，提出了发展我国燃料乙醇工业的战略设想，期望利用能源作物生产可替代能源。能源供应紧张、陈化粮问题比较突出，是当时的一个重要背景。在此背景下，以陈化粮为原料发展燃料乙醇这一构想很快被采纳。这样，不但可以解决粮食过剩的问题，促进农业循环发展，减少环境污染，还可在替代能源方面走出一条路。随即，车用乙醇汽油的推广使用被列入我国“十五”发展纲要。从2001年起，先后有黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽、河北、山东、江苏和湖北等省被指定为发展能源作物的试点省份。各地发展生物燃料乙醇产业、建设燃料乙醇项目的热情空前高涨，总产能达到102万吨/年。2006年，我国燃料乙醇产量达到130万吨。在开展试点的9个省中，乙醇汽油已占汽油消费量的20%。中国是世界第三大乙醇生产国，2007年的产量达18.4亿升，折合油当量101万吨，比2006年增长45%。中国的乙醇生产主要以陈化玉米为原料，约占全部乙醇产量的90%。然而，随着乙醇产业规模的扩大，陈化粮库存快速减少，非粮乙醇技术便成为重点研发方向，目前已经在以甜高粱、木薯、秸秆、木材等为原料的乙醇生产技术方面取得一定突破。我国国内以生物燃料乙醇为赌生物能源发展已历时五年，作为中国“十五”十大重点工程之一，生物燃料乙醇产业取得了重大发展。随着国内石油需求的进一步提高，以乙醇等替代能源为代表的能源供应多元化战略已成为中国能源政策的一个方向。随着化石资源渐趋枯竭，油价进一步高涨，国际原油价格也有上涨的趋势，这给燃料乙醇的价格带来了一定的升值空间，同时也给燃料乙醇的发展带来了历史性的机遇。2.3生物柴油及其发展生物柴油，又称脂肪酸甲脂，是指从植物油、回收厨用油或者动物脂肪中提取的长链脂肪酸烷基酯。中国生物柴油的研究开发工作起步较早。1981年就有一些学者和专家开始用菜籽油、棉籽油、乌柏油、木油、茶油等植物油生产生物柴油的实验研究。中国政府从2000年开始正式重视生物柴油的研究和开发。目前海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源发展公司都已开发出拥有版主知识产权的技术，相继建成了一定规模生产厂。其主要原料为野生油料、植物油下脚料、地沟油、泔水油等。中国政府对生物燃料非常重视，并制定了相关政策促进其发展。2007年，中国的生物柴油产量为1.14亿升，折合油当量8万吨。与欧盟和美国相比，产业规模明显偏小，且受到原料成本高涨的影响，企业赢利能力普遍不强甚至出现亏损。由于地沟油每年产生的数量有限，以木本油料为原料来制备生物柴油是未来发展方向。中国现有含油量15%以为的野生油料植物约1000种，含油量20%以上的300种；中国杂交油菜品种处于世界领先水平，油菜的种植面积及总产量居世界第一，且油菜籽资源丰富；中国是食用油消费大国，在2000年信用没消总量约为1200万吨，在消费的食用植物油中大约有10%在使用后被废弃，产生了120万吨废弃用油，如加以回收利用，可作为生物柴油原料。可见，中国发展生物柴油原料充足。据有关部门预测：到2020年中国石油需求将达到4.5亿吨/年，而届时中国石油年产量预计只有2亿吨左右，将产生2.5亿吨的缺口。即使全世界的石油出口可供量都给中国，也根本不可能满足需求。其中中国每年柴油消费量约为6000～7000万吨，这个数字在未来几年还会增长，预计到2010年，中国柴油的需求量将突破1亿吨，在2006年国内生物柴油产能为30万吨左右，到2010年预计对生物柴油的需求将达到100万吨/年，因此发展生物柴油在近期能够缓解柴油供应紧张，长期可大量替代进口，另一方面，我国正积极开发利用植物油脂和废弃油脂资源，所以大力发展生物柴油技术有利于资源问题的解决。目前，生产柴汽比约为1.8，而市场的消费柴汽比均在2.0以上，云南、广西、贵州等省区的消费柴汽比甚至在2.5以上。随着西部开发进程的加快，随着国民经济重大基础项目的相继启动，柴汽比的矛盾比以往更为突出。而且国内所生产的生物柴油没有统一的质量标准，一般仅可用于农用或发电机械，要想直接用于汽车和船舶并保证不会对其带来机械损害还有一定的距离，特别是用于柴油轿车，中国生物柴油生产技术仅处于初级阶段。总的来说，与国外相比，中国在发展生物柴油方面还有相当大的差距，未能形成生物柴油的大产业化。“十一五”发展纲要提出要发展各种石油替代品，将发展生物液体燃料确定为国家产业发展方向。由此可见，生物柴油具有广阔的发展空间。3我国发展生物燃料的基本要求发展生物燃料是未来能源发展的一个重要方向，但从目前国内国际粮食供给的现实、发展生物能源的技术措施和经济效益角度考虑，我们都要谨慎地进行。一是要保证粮食安全。粮食安全涉及人的生存权利，不能因为发展生物能源而忽视粮食问题。发展生物燃料不能与人争粮，与畜争饲，这是一条基本原则。二是要防止环境污染。从理想的角度想象，发展生物燃料是不会造成环境污染的；但从世界目前来看，生物燃料开发主要集中在以植物油为原料的生物柴油和以糖类（甘蔗、糖蜜等）、淀粉（玉米、小麦、薯类等）、纤维素（秸杆、林木等）为原料的燃料乙醇等方面，而生产这些植物又要通过大量施用化肥，特别是比如氮肥生产高产玉米，造成了大量的土壤氮素淋溶和地下水及江河湖海的污染和氮素富集和富营养化。三是要算经济帐。市场经济是市场对资源进行基础性配置的经济，必须讲求经济效益。一个显而易见的道理是，无论怎样讲能源危机，若使用生物能源的成本大大高于使用化石生能源的成本，人们肯定还是会使用化石能源的。四是要考虑技术创新。随着国际油价上涨及受国家政策鼓励，生物能源产业发展内在动力不断加强。当前，地方新上项目的积极性较高，如不能正确加以引导，在技术不过关的时候将可能破坏生物能源资源；燃料乙醇、生物柴油产品质量如不合格将可能影响到交通运输安全；在生物能源和生物化工生产环节，如不严格标准，会造成环境污染，增加能源消耗。因此，发展生物能源必须充分考虑技术创新问题。4结语纵观生物燃料发展的历史和现状，可谓前途远大，困难尚多。然而，显而易见的是，世界的经济体制和格局随着社会的发展和技术的进步而不断变革。世界人口在不断增加，生态系统日趋退化，环境问题与日俱增。在这种情况下“不与人争粮，不与粮争地“是生物燃料发展应该遵循的一个基本原则。在人口众多的农业大国应当如此，在土地退化严重、生态系统脆弱的干旱和半干旱地区，更当如此。因此，生物燃料的发展不应该只是为了能源的需求，而应该作为地区和国家可持续发展整体计划的一部分。为了实现这一目的，生态学家的首先要任务是与其它学科的科学家、入情入理者、政府部门以及利益相关者一起促进可持续科学的研究和应用，为生物燃料发展的原料基地建设和景观布局、生态系统管理、优化能源特种的筛选、环境评价和生态监测等方面做出积极贡献。参考文献：[1]闫强,王安建,王高尚,于汶加,陈其慎.生物燃料进展研究[J].安徽农业科学,2009,37(20):9568-9571[2]司晶星,范桂侠.我国生物燃料乙醇的开发及其应用现状[J].商业文化(学业版),2009.4:118[3]王亚静,毕于运,唐华俊.中国能源作物制备液体生物燃料现状及发展趋势[J].可再生能源,2009,27(2):100-105[4]吕火明.关于发展生物能源的若干思考[J].农村建设,2008,(8):25-27[5]刘瑾,邬建国.生物燃料的发展现状与前景[J].生态学报,2008,28(4):1339-1353