生物能源科技論文
在全球能源危機(jī)不斷加劇的情況下,生物能源作為一種理想的可 再生能源,越來(lái)越受到世界各國(guó)的關(guān)注。下面是學(xué)習(xí)啦小編整理的生物能源科技論文，希望你能從中得到感悟!
生物能源科技論文篇一
生物能源開(kāi)啟新能源時(shí)代之門(mén)
傳統(tǒng)的加工工業(yè)是以化石資源為原料和能源進(jìn)行的，面對(duì)化石資源日益枯竭的窘境，世界正孕育著一場(chǎng)用生物可再生資源代替化石資源的資源戰(zhàn)略大轉(zhuǎn)移。一個(gè)全球性的產(chǎn)業(yè)革命正在朝著以碳水化合物為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，這是可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。目前正在開(kāi)發(fā)的燃料乙醇、多聚乳酸、多聚氨基酸、多羥基烷酸以及各種功能寡糖等可視為這個(gè)碳水化合物經(jīng)濟(jì)時(shí)代來(lái)臨的前奏。生物工程被譽(yù)為本世紀(jì)最富價(jià)值的產(chǎn)業(yè)，國(guó)際公認(rèn)其市場(chǎng)規(guī)模是網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)的10倍。凝聚著人類高度智慧的生物技術(shù)將會(huì)給我們這個(gè)時(shí)代以怎樣的驚喜?當(dāng)時(shí)光走過(guò)2005年的時(shí)候，人們依稀看到了答案。
油價(jià)瘋漲的2005
回望剛剛過(guò)去的2005年，最受人關(guān)注、給人印象最深的當(dāng)屬油價(jià)的高漲。2005年8月31日這一天，紐約期貨交易所西得克薩斯輕質(zhì)原油期貨價(jià)格創(chuàng)出了每桶70.85美元的歷史紀(jì)錄，而且自10月份以來(lái)一直在57美元至63美元的區(qū)間波動(dòng)。這次國(guó)際油價(jià)漲幅之高、高位震蕩的時(shí)間持續(xù)之長(zhǎng)，為上個(gè)世紀(jì)70年代兩次石油危機(jī)以來(lái)所罕見(jiàn)。
我國(guó)面臨的形勢(shì)更為嚴(yán)峻。中國(guó)是石油資源相對(duì)貧乏的國(guó)家，專家測(cè)算，石油穩(wěn)定供給不會(huì)超過(guò)20年。我國(guó)自1993年起，即成為石油凈進(jìn)口國(guó)。過(guò)去的10年中，我國(guó)石油需求量幾乎翻了一倍。2004年進(jìn)口原油1.2億噸，比上年增長(zhǎng)34.8%，占國(guó)家石油總供給量40%以上。有關(guān)專家預(yù)計(jì)，近期我國(guó)石油進(jìn)口依存度將會(huì)超過(guò)50%。到2010年，我國(guó)石油消費(fèi)總量將達(dá)4億噸，而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)能力僅為1.6億噸。另外，大量進(jìn)口的不僅是石油，由石油派生的石化產(chǎn)品不少也依賴進(jìn)口，如各種聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀的消費(fèi)量每年約1700萬(wàn)噸，其中約50%國(guó)內(nèi)生產(chǎn)，20%回收利用，30%依靠進(jìn)口。石油化纖聚酯年需求量1100萬(wàn)噸，50%原料PTA、乙二醇依靠進(jìn)口。
據(jù)權(quán)威人士分析，2006年油價(jià)仍然難以回落。美國(guó)麥克唐納投資公司首席分析師克魯津斯基認(rèn)為，由于需求強(qiáng)勁，煉油能力有限，2006年國(guó)際油價(jià)仍將居高不下。路透社財(cái)經(jīng)新聞對(duì)美、日及歐洲的31家投資分析機(jī)構(gòu)進(jìn)行了一項(xiàng)調(diào)查，幾乎所有能源分析機(jī)構(gòu)都預(yù)測(cè)2006年原油價(jià)格仍會(huì)在高位運(yùn)行。
蓋茨投資生物能源
集中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)工程院院士、第三世界科學(xué)院院士于一身的石元春，親自撰寫(xiě)文章，普及生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的科學(xué)知識(shí)，呼吁：“三農(nóng)”問(wèn)題是全黨工作的重中之重，石油短缺已威脅到國(guó)家經(jīng)濟(jì)與國(guó)防安全，環(huán)境的壓力越來(lái)越大，是該采取重大戰(zhàn)略行動(dòng)和創(chuàng)造奇跡的時(shí)候了。他說(shuō)，新中國(guó)成立之初，為了打破橡膠封鎖，國(guó)家組織農(nóng)林科技工作者沖破了北緯10度的地理極限，將橡膠樹(shù)種到了北緯18度至24度;為了打破核訛詐，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件還極其薄弱的情況下，創(chuàng)造了“兩彈一星”的奇跡。當(dāng)前，在石油價(jià)格猛漲、能源頻頻告急的時(shí)候，發(fā)展生物能源替代傳統(tǒng)能源，不僅完全可能，而且也是現(xiàn)實(shí)的迫切需求。
而在大洋彼岸的美國(guó)，比爾·蓋茨也以他的實(shí)際行動(dòng)，投了生物能源一張信任票。據(jù)《每日經(jīng)濟(jì)新聞》報(bào)道，比爾·蓋茨通過(guò)他旗下的投資公司向以玉米生產(chǎn)乙醇的Pa-cific Ethanol公司砸下8400萬(wàn)美元(約合人民幣6.8億元)，買(mǎi)入該公司525萬(wàn)優(yōu)先股。Pacific Ethanol公司計(jì)劃于今年3月份上市。蓋茨此舉充分表明了他對(duì)生物乙醇燃油發(fā)展前景的看好。Pacific Ethanol公司總裁表示：“蓋茨的這筆投資反映出以玉米生產(chǎn)生物燃油乙醇，將是替代石油的可行選擇，只要油價(jià)維持在每桶50美元以上，乙醇行業(yè)就一定有潛力。”
比爾·蓋茨心動(dòng)生物能源是有理由的。2005年美國(guó)總統(tǒng)簽署實(shí)施的新能源法案中提出，到2012年，燃料乙醇的產(chǎn)量要達(dá)到75億加侖，產(chǎn)量比現(xiàn)在翻一番。在中國(guó)，近日國(guó)家發(fā)展與改革委員會(huì)有官員表示，“十一五”期間乙醇汽油推廣利用空間廣闊，依靠現(xiàn)有的基礎(chǔ)和條件，產(chǎn)量可以再翻一番。
回歸生物能源時(shí)代
在中學(xué)課本里，我們就被告知，今天人們所用的石油、煤炭等，都是由樹(shù)木、植物等腐化變成的，完成由生物體到化石能源這一過(guò)程，大自然用了上億年的時(shí)間。
其實(shí)，在工業(yè)文明時(shí)代之前，人類賴以生存發(fā)展的能源就是生物能源。生物能源(又稱綠色能源)是指從生物質(zhì)得到的能源，它是人類最早利用的能源。古人鉆木取火、伐薪燒炭，實(shí)際上就是在使用生物能源。但是通過(guò)生物質(zhì)直接燃燒獲得能量是低效而不經(jīng)濟(jì)的。隨著工業(yè)革命的進(jìn)程，化石能源的大規(guī)模使用，使生物能源逐步被以煤和石油天然氣為代表的化石能源所替代。但是，化石能源的使用不是無(wú)限的。大自然經(jīng)過(guò)上億年的漫長(zhǎng)歷程積累下來(lái)的化石能源，在200年的工業(yè)文明的強(qiáng)力挖掘下，很快將面臨著枯竭。人類的文明進(jìn)步和社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展使得人類對(duì)能源的需求越來(lái)越大，而嚴(yán)峻的能源形勢(shì)日益成為全世界關(guān)注的焦點(diǎn)。經(jīng)科學(xué)測(cè)算，地球上億萬(wàn)年積累的化石能源(石油、天然氣、煤等)，僅能支撐300年的大規(guī)模開(kāi)采。人們終于認(rèn)識(shí)到，利用現(xiàn)代科技發(fā)展生物能源，是解決未來(lái)能源問(wèn)題的一條重要出路。
讓農(nóng)產(chǎn)品和能源搭橋
前不久，豐田公司用白薯淀粉基塑料制成了汽車配件;富士通公司用玉米淀粉基塑料替代了計(jì)算機(jī)的塑料外殼;杜邦公司用玉米生產(chǎn)P
OD的成本比化學(xué)法降低了25%?？ń軤?mdash;道氏公司用玉米淀粉發(fā)酵生產(chǎn)了聚乳酸(PLA)和其他多種聚合物塑料后，美國(guó)生物工程技術(shù)協(xié)會(huì)宣稱：“我們開(kāi)始看到以玉米淀粉為原料的PLA生物材料在制造業(yè)的所有部門(mén)中得到應(yīng)用，這可能會(huì)徹底改造舊經(jīng)濟(jì)。用轉(zhuǎn)基因作物和家畜改變了農(nóng)業(yè)，現(xiàn)在它正在改造工業(yè)。”英荷皇家殼牌石油公司估計(jì)，21世紀(jì)的前50年，生物質(zhì)將提供世界化學(xué)品和燃料的30%，世界市場(chǎng)份額達(dá)到1500億美元;英國(guó)石油公司、美國(guó)國(guó)際石油公司等也都開(kāi)始了對(duì)生物質(zhì)能源產(chǎn)品投資?；ぞ奕税退垢９?003年宣布，將以可再生的生物質(zhì)資源作為化學(xué)品生產(chǎn)的主要原料;杜邦公司剝離石油資產(chǎn)，購(gòu)買(mǎi)了生物技術(shù)公司和組織農(nóng)業(yè)綜合企業(yè)，將2010年銷售額的25%定位于生物質(zhì)產(chǎn)品;美國(guó)的森林工業(yè)已開(kāi)始與電力、石油、化工公司合作，利用林木廢棄物生產(chǎn)能源及化工產(chǎn)品。
在農(nóng)業(yè)大省安徽省，我國(guó)精細(xì)化工行業(yè)的排頭兵企業(yè)——豐原集團(tuán)，不僅用玉米生產(chǎn)出了燃料乙醇，而且生產(chǎn)出了有“石化之母”之稱的乙烯及環(huán)氧乙烷等衍生品，并獲得了巨大利潤(rùn)。專家認(rèn)為，目前生物能源的主要形式有沼氣、生物制氫、生物柴油和燃料乙醇。燃料乙醇是目前世界上生產(chǎn)規(guī)模最大的生物能源。我國(guó)的燃料乙醇生產(chǎn)已形成規(guī)模，主要是以玉米為原料，同時(shí)正
在積極開(kāi)發(fā)甜高梁、薯類、桔稈等其他原料生產(chǎn)乙醇，目前產(chǎn)量居世界第三。除此之外，通過(guò)工業(yè)手段，將燃料乙醇脫水，還可以得到乙烯。乙烯又被稱為“石化之母”，人們?nèi)粘Ｉ钪须x不開(kāi)的化工產(chǎn)品如塑料、布料等大都是通過(guò)石油得來(lái)的。通過(guò)玉米、薯類、桔稈等原料生產(chǎn)出乙烯，乙烯又生產(chǎn)出一系列的化工產(chǎn)品，這樣，農(nóng)產(chǎn)品由生產(chǎn)出燃料乙醇和乙烯開(kāi)始，就與化石能源搭上了橋，只不過(guò)兩者走的路徑不同：傳統(tǒng)的石油化工行業(yè)走的是從原油開(kāi)始，到交通用汽油柴油，至乙烯再到塑料等化工產(chǎn)品，而生物能源是從農(nóng)作物出發(fā)，通過(guò)現(xiàn)代生物技術(shù)手段，得到燃料乙醇、乙烯，再到化工產(chǎn)品，二者殊途同歸。
土地里種出能源
我國(guó)是發(fā)展中的農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)產(chǎn)品總量居世界首位，年總產(chǎn)量占全球總量的24.5%。然而，我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品加工的技術(shù)能力卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界先進(jìn)水平。發(fā)達(dá)國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品深加工一般都在70%以上，有的達(dá)到90%，而我國(guó)僅在30%左右，多數(shù)產(chǎn)品為初級(jí)粗加工，造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。
作為農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)的龍頭企業(yè)，豐原集團(tuán)為改變這一現(xiàn)狀進(jìn)行了不懈地探索。他們堅(jiān)持“吃干榨盡”的原則，在農(nóng)產(chǎn)品加工過(guò)程中不斷延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，將上游產(chǎn)業(yè)的廢物變成下游產(chǎn)業(yè)的原料，提高資源循環(huán)利用率。豐原人把農(nóng)產(chǎn)品加工分成3個(gè)階段：第一階段，把農(nóng)產(chǎn)品(主要指玉米、紅薯、木薯等非食用性塊根類農(nóng)作物)粗加工轉(zhuǎn)化為米、面、油、糖，提供滿足人們?nèi)粘仫柕纳畋匦杵?。第二階段，利用生物發(fā)酵和現(xiàn)代化工分離技術(shù)，把農(nóng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸、氨基酸等。而第三階段，是將農(nóng)產(chǎn)品加工向能源、生物新材料等方面發(fā)展，用可再生的生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化為工業(yè)資源，部分取代不可再生的石油化工產(chǎn)品，緩解能源緊缺局面，維護(hù)生態(tài)平衡。根據(jù)這些理念，豐原集團(tuán)利用玉米、紅薯、木薯、菊芋、甘蔗、甜高粱等非食用性農(nóng)作物，分步實(shí)施每年數(shù)百萬(wàn)噸的深加工項(xiàng)目。這些項(xiàng)目，涉及有機(jī)酸、氨基酸、酒精、油脂、食品、醫(yī)藥、生物乙烯、L—乳酸等十幾個(gè)門(mén)類、上百個(gè)品種。豐原的開(kāi)拓創(chuàng)新得到了國(guó)家的支持，國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)豐原集團(tuán)32萬(wàn)噸/年燃料酒精項(xiàng)目，為國(guó)家新型能源試點(diǎn)示范工程，2003年開(kāi)工建設(shè)，2004年年底順利投產(chǎn)。
10多年來(lái)，豐原集團(tuán)堅(jiān)持探索循環(huán)經(jīng)濟(jì)的創(chuàng)新之路，企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，資產(chǎn)總額已超過(guò)100億元;產(chǎn)業(yè)鏈不斷延伸，產(chǎn)品涉及十幾個(gè)門(mén)類、上百個(gè)品種;自主專利技術(shù)和掌握的世界領(lǐng)先的提取分離技術(shù)，已拓展到L—乳酸、聚乳酸、味精、賴氨酸、燃料酒精、生物乙烯等眾多生產(chǎn)領(lǐng)域，成為引領(lǐng)我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品加工行業(yè)的生化航母。有人稱，這是循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的“豐原模式”。豐原集團(tuán)董事長(zhǎng)李榮杰描繪了這樣的美景：如果我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品精深加工率提高10%，可增收上千億元，替代石油進(jìn)口2000萬(wàn)噸。
科技部有關(guān)專家認(rèn)為，在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化替代石油方面，我國(guó)企業(yè)掌握關(guān)鍵技術(shù)并達(dá)到國(guó)際一流水平;在秸稈發(fā)酵利用(水解木質(zhì)纖維素)等關(guān)鍵技術(shù)方面，已具有國(guó)際領(lǐng)先水平。利用我國(guó)企業(yè)自主技術(shù)形成石油替代產(chǎn)業(yè)，是最為現(xiàn)實(shí)的選擇。目前，我國(guó)乙醇生產(chǎn)以淀粉質(zhì)原料(如玉米、木薯、紅薯)為主，近年來(lái)受國(guó)內(nèi)外各種因素的影響，原料價(jià)格不斷上漲，使得乙醇生產(chǎn)總成本中原料消耗所占成本高達(dá)70%以上。
目前，世界上許多國(guó)家都在開(kāi)展秸稈原料生產(chǎn)燃料乙醇的研究工作。美國(guó)、加拿大的中試裝置也已投入了運(yùn)行，但與豐原的技術(shù)路線有所不同。豐原集團(tuán)作為國(guó)內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品深加工企業(yè)，與豐原發(fā)酵技術(shù)國(guó)家工程研究中心一起創(chuàng)造性地提出了秸稈原料生產(chǎn)乙醇先分離后發(fā)酵的工藝路線。目前，實(shí)驗(yàn)已取得階段性成果，結(jié)果顯示，利用桔稈轉(zhuǎn)化燃料乙醇的成本應(yīng)在4000—4300元/噸，比玉米生產(chǎn)乙醇的成本低300-500元/噸。秸稈按300-400元/噸計(jì)算，農(nóng)民每畝地可多獲利不低于300元。我國(guó)秸稈資源十分豐富，資源總量不低于10億噸干物質(zhì)/年，相當(dāng)于3億多噸石油當(dāng)量，略大于我國(guó)目前石油消耗總量。由于收獲季節(jié)農(nóng)作
物秸稈產(chǎn)量很大，保存困難，來(lái)不及利用，許多地區(qū)就地焚燒秸稈，不僅浪費(fèi)能源，而且還導(dǎo)致嚴(yán)重的 環(huán)境污染。據(jù)測(cè)算，全世界桔桿或木質(zhì)纖維類生物質(zhì)能約相當(dāng)于640億噸石油，而且真正是“綠色”、“取之不盡，用之不竭”，是目前世
界上唯一可預(yù)測(cè)的為人類持續(xù)提供能源的資源。
據(jù)專家測(cè)算，如果我國(guó)每年能利用全國(guó)50%的作物秸稈、40%的畜禽糞便、30%的林業(yè)廢棄物，以及開(kāi)發(fā)5%的邊際土地種植能源作物，并建設(shè)約1000個(gè)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化工廠，那么其產(chǎn)出的能源就相當(dāng)于年產(chǎn)5000萬(wàn)噸石油，約為一個(gè)大慶油田的年產(chǎn)量。而我國(guó)農(nóng)民也可因此新增收入400億元和一千多萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位。
生物能源科技論文篇二
關(guān)于發(fā)展生物能源化解能源危機(jī)的思考
摘 要:在全球能源危機(jī)不斷加劇的情況下,生物能源作為一種理想的可 再生能源,越來(lái)越受到世界各國(guó)的關(guān)注。通過(guò)對(duì)自然界不同的演化態(tài)下能量守恒定律表現(xiàn)形 式的分析,提出生物演化狀態(tài)下生物能量守恒遵循動(dòng)態(tài)能量循環(huán)守恒,認(rèn)為能源危機(jī)的實(shí)質(zhì) 是在地表狀態(tài)下能量循環(huán)非平衡態(tài)。根據(jù)生物能源兼具能源與生物的二重性特點(diǎn),對(duì)發(fā)展生 物能源化解能源危機(jī)進(jìn)行了多角度深入的思考,在此基礎(chǔ)上,對(duì)如何有效解決生物能源的高效 轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題提出了新的理念和相應(yīng)的對(duì)策建議。
在全球能源危機(jī)和油價(jià)不斷上漲的大背景下,各國(guó)尋找新能源的腳步也前所未有地加快。在 種類繁多的新能源中,來(lái)源廣泛、應(yīng)用方便、污染小的生物能源作為一種理想的可再生能源 ,越來(lái)越受到世界各國(guó)的關(guān)注。據(jù)有關(guān)專家估計(jì),到本世紀(jì)中葉,采用新技術(shù)生產(chǎn)的生物質(zhì)能 替代現(xiàn)有燃料的替代率將占全球總能耗的40%以上。在我國(guó),生物質(zhì)能也是僅次于煤炭的第二 大 能源,占全部能源消耗總量的20%。本文將通過(guò)對(duì)不同的演化態(tài)下能量守恒定律表現(xiàn)形式和 生物能源二重性探析,特別是通過(guò)對(duì)發(fā)展生物能源對(duì)化解能源危機(jī)的探討,多角度對(duì)發(fā)展生 物能源進(jìn)行深入思考。
一、 不同的演化態(tài)下能量守恒定律表現(xiàn)形式
當(dāng)今經(jīng)濟(jì)的飛躍發(fā)展引起能源消耗的驚人增長(zhǎng),能源危機(jī)籠罩著全球,但對(duì)能源危機(jī)實(shí)質(zhì)的認(rèn) 識(shí)人們卻不盡一致。能量守恒和轉(zhuǎn)化定律告訴我們:能量既不會(huì)消滅,也不會(huì)創(chuàng)生,它只能從 一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中能量的總 量保持不變。既然能量守恒和轉(zhuǎn)化定律告訴我們能量既不會(huì)增加,也不會(huì)減少,那么為什么還 會(huì)發(fā)生能源危機(jī)呢? 為了回答這個(gè)問(wèn)題,必須探討能量守恒定律在宇宙各演化階段的各種表 現(xiàn),進(jìn)而揭示能源危機(jī)實(shí)質(zhì)。
自然界演化大致可分為宇宙的演化、恒星的演化、地球的演化、生物的演化四類[1] ,在不同的演化態(tài)下,能量守恒定律有不同表現(xiàn)形式。①宇宙大爆炸階段。宇宙大爆炸學(xué)說(shuō) 認(rèn)為,宇宙起源于200億年前一個(gè)極高溫極高密度的“原始火球”的大爆炸[2]。從 大爆炸到基本粒子的形成,能量主要是以粒子輻射形式存在,這時(shí)的能量守恒定律主要表現(xiàn)為 粒能守恒定律。②恒星演化階段。恒星演化狀態(tài)主要是氫核聚變?yōu)楹ず思案鞣N重元素的原子 核聚變過(guò)程。根據(jù)愛(ài)因斯坦相對(duì)論,當(dāng)光的速度為每秒3×10?9米時(shí),質(zhì)量和能量實(shí)現(xiàn)了互換 ,即?E=MC?2,其中E為能量,M為質(zhì)量,C?為光速。這一公式表明少量的質(zhì)量能轉(zhuǎn)換為十分巨 大的能量,它揭示了核能來(lái)源的物理基礎(chǔ),因此恒星演化狀態(tài)下的能量守恒定律主要表現(xiàn)為質(zhì) 能守恒定律。③地球演化階段。地球演化主要包括地圈、大氣圈和水圈的形成。在地球演化 的物理變化中有機(jī)械能、熱能、電能、光能等能量的相互轉(zhuǎn)化和守恒,在地球演化的化學(xué)變 化中有質(zhì)量守恒,因此在這一階段能量守恒定律主要表現(xiàn)為封閉狀態(tài)下能量守恒和質(zhì)量守恒 。④生物演化階段。生命起源于化學(xué)演化,在生物演化狀態(tài)下,由大氣圈、水圈和巖石圈組成 的生物圈是地球表面上生物生存和活動(dòng)的范圍。生物圈內(nèi)的能量主要來(lái)源于太陽(yáng)能,有機(jī)物 與無(wú)機(jī)物利用太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)和能量互換。從太陽(yáng)能的吸收到生物體活動(dòng)能量的耗散,生物 圈內(nèi)各種演化都是能量循環(huán)的表現(xiàn)。由于地球的運(yùn)動(dòng)變化導(dǎo)致生物圈內(nèi)的能、力、熱等能量 不同表現(xiàn)形式始終處于動(dòng)態(tài)中,從整體觀演化的角度來(lái)說(shuō),進(jìn)入生物圈中的能量應(yīng)該與生物利 用后散失的能量大體相等。因此生物演化態(tài)下能量守恒主要表現(xiàn)為總體意義上的動(dòng)態(tài)能量循 環(huán)守恒。
二、 能源危機(jī)實(shí)質(zhì)探析
能源危機(jī)是指由于能源短缺導(dǎo)致能源供應(yīng)緊張, 能源價(jià)格不斷上漲而形成的危機(jī)。 據(jù)國(guó)際 權(quán) 威機(jī)構(gòu)估計(jì), 世界已探明的可采石油, 大約只可供應(yīng)人類41年的需要, 天然氣為60～70年,煤炭約200年, 人類正面臨能源危機(jī)對(duì)能源安全的威脅。
能量守恒定律告訴我們能量既不能被創(chuàng)造又不能被消滅,可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式 [3]。 在生物演化狀態(tài)下,為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)能量守恒定律,需要了解“熵”。 熵是體 系混亂的程度的量度,在封閉系統(tǒng)中從一個(gè)平衡態(tài)經(jīng)絕熱過(guò)程到達(dá)另一個(gè)平衡狀態(tài),如果過(guò)程 是可逆的,則熵值不變; 如果過(guò)程是不可逆的,則熵值增加,這就是“熵”增原理[4] 。有“序”是開(kāi)放系統(tǒng)從環(huán)境里吸取了“負(fù)熵”或是減少“正熵”的結(jié)果。 作為地下的石 油、煤等能量形式的資源, 如任其自然燃燒, 將全部被耗散在無(wú)規(guī)則的分子熱運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,使 環(huán)境的熵增加很多。 就太陽(yáng)輻射能而言,如果地表沒(méi)有任何生物體,太陽(yáng)能流(普遍理解為一 種負(fù)熵流)幾乎全部轉(zhuǎn)化為紊亂無(wú)序的分子熱運(yùn)動(dòng),更會(huì)使地面的熵增加很多。 熵的增加是 能量減少的量度。 比如我們?nèi)紵粔K煤,它的能量雖然并沒(méi)有消失,但卻經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化隨著二氧 化碳和其他氣體一起散發(fā)到空間去了,發(fā)生了熵增過(guò)程,再也不能把同一塊煤重新燒一次來(lái)做 同樣的功了。 如果只考慮能量守恒定律的普遍性,那地球上的能源就萬(wàn)世不竭了。 然而能 量守恒定律在不同的演化狀態(tài)下有不同的表現(xiàn)形式:在宇宙的演化狀態(tài)下,能量守恒定律主要 表現(xiàn)為粒能守恒定律,在這種狀態(tài)下能否保持能量總量守恒依賴于能量轉(zhuǎn)化為粒子和粒子轉(zhuǎn) 化為能量的成功,否則會(huì)發(fā)生能源危機(jī)。 在恒星的演化狀態(tài)下能量守恒定律主要表現(xiàn)為質(zhì)能 守恒定律,在這種狀態(tài)下能否保持能量總量守恒依賴于能量轉(zhuǎn)化為質(zhì)量和質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量的 成功,否則會(huì)發(fā)生能源危機(jī)。 在地球的演化狀態(tài)下能量守恒定律主要表現(xiàn)為封閉狀態(tài)下能量 守恒定律和質(zhì)量守恒定律, 在這種狀態(tài)下能否保持能量總量守恒依賴于封閉狀態(tài)下能量轉(zhuǎn)化 和質(zhì)量轉(zhuǎn)化的成功, 否則會(huì)發(fā)生能源危機(jī)。 在生物的演化狀態(tài)下的能量守恒定律主要表現(xiàn) 為 動(dòng)態(tài)能量循環(huán)守恒定律, 在這種狀態(tài)下能否保持能量總量守恒依賴于動(dòng)態(tài)能量循環(huán)的平衡, 否則會(huì)發(fā)生能源危機(jī)。
現(xiàn)在人類居住和活動(dòng)的地球表層狀態(tài)主要是生物演化狀態(tài),在生物演化狀態(tài)下,能量守恒定 律告訴我們:每當(dāng)能量從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)化到另一狀態(tài)時(shí),會(huì)損失能在將來(lái)用做某種功的一定“ 有效的”能量。這就是熵的增加。熵的增加即表明系統(tǒng)處于從非平衡態(tài)到平衡態(tài)的自發(fā)的、 不可逆的演化過(guò)程中,用于做功的“有效的”能量做功后導(dǎo)致能量耗散,這必然會(huì)導(dǎo)致該演化 狀態(tài)能量總量的減少。為了逆轉(zhuǎn)這個(gè)過(guò)程,需要一個(gè)熵減過(guò)程[5],即一種形態(tài)的能 源消耗以后,通過(guò)一定過(guò)程重新獲得原有能源形態(tài)的存在形態(tài),也就是使能量具有類似生物一 樣恢復(fù)自身形態(tài)的能力,也就是發(fā)現(xiàn)一種能為人類持續(xù)提供能量的某種形式的物質(zhì)資源。如 果能夠發(fā)現(xiàn)和利用這種物質(zhì)資源,在地球表層狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)能量循環(huán)的平衡,則能量守恒和 轉(zhuǎn)化定律的實(shí)現(xiàn)就有了現(xiàn)實(shí)條件,能源危機(jī)就不會(huì)發(fā)生;如果不能夠發(fā)現(xiàn)和利用這種物質(zhì)資源 ,在地球表層狀態(tài)下就不會(huì)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)能量循環(huán)的平衡,則能量守恒和轉(zhuǎn)化定律的實(shí)現(xiàn)就缺乏現(xiàn) 實(shí)條件,能源危機(jī)就必然會(huì)發(fā)生。這就是當(dāng)前能源危機(jī)的實(shí)質(zhì)。
三、 生物能源二重性及對(duì)能源危機(jī)的化解
生物能源是蘊(yùn)藏在生物質(zhì)中的能量,是指直接或間接地通過(guò)綠色植物的光合作用能轉(zhuǎn)化 為化學(xué)能后固定和貯藏在生物體內(nèi)的能量,包括生物質(zhì)能、液體燃料及利用生物質(zhì)生產(chǎn)的能 源,如燃料乙醇、生物柴油、生物質(zhì)汽化及液體燃料、生物制氫等[6]。生物能源之 所以被認(rèn)為是21世紀(jì)最有希望在解決能源危機(jī)方面有所作為的能源,是因?yàn)樯锬茉淳哂心?源性和生物性的二重性特點(diǎn),它既可以轉(zhuǎn)化為人們所常用的能源,同時(shí)又可以持續(xù)不斷地供應(yīng) ,能夠滿足動(dòng)態(tài)能量循環(huán)守恒定律,保持能量守恒,化解能源危機(jī)。
1. 生物能源的能源性特點(diǎn)
目前人類使用的能源絕大部分來(lái)自含碳能源,包括煤炭、石油、天然氣。其他可再生的一次 性能源,包括水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮堋⒊毕芏疾缓?。生物能源是唯一的一種含碳 可 再生能源。生物能源的這種特點(diǎn)稱之為能源性特點(diǎn),這種特點(diǎn)使它可以像其他能源一樣可以 消耗和轉(zhuǎn)化,除了轉(zhuǎn)化為電力外,還可生成油料、醇類、燃?xì)饣蚬腆w燃料,特別是它可以在 不必對(duì)已有的工業(yè)技術(shù)作任何改進(jìn)的前提下即可以替代常規(guī)能源,因而能夠滿足動(dòng)態(tài)能量循 環(huán)守恒定律的條件,這使得生物能源在解決能源危機(jī)方面能夠發(fā)揮重要作用。當(dāng)前生物能源 可以轉(zhuǎn)化為以下能源:
(1) 生物柴油
生物柴油是以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及動(dòng)物油脂、餐飲垃圾 油等為原料油通過(guò)酯交換工藝制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。當(dāng)今工業(yè)化生產(chǎn)生 物柴油有兩種方法,一是用甲醇取代甘三酯的甘油基,生成脂肪酸甲酯和甘油;二是用甲醇與 脂肪酸反應(yīng)生成脂肪酸甲酯和水。由于柴油在目前的能源結(jié)構(gòu)中占有重要地位,生物能源成 功轉(zhuǎn)化成生物柴油,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了和各類常規(guī)能源的相互轉(zhuǎn)化,保證了對(duì)能源危機(jī)的化解的技術(shù) 上的可能性。
(2) 燃料乙醇
燃料乙醇是指以玉米、小麥、薯類、高粱、甘蔗、甜菜等糧食作物和非糧食作物為原料,經(jīng) 過(guò)發(fā)酵、蒸餾制得乙醇,脫水后再添加變性劑,成為專門(mén)用于燃料的乙醇。燃料乙醇使用有兩 種方法。其一是以乙醇為汽油的“含氧添加劑”(oxygenate additive),通常這種無(wú)鉛汽油 約含10%的乙醇。另一種方法是使用乙醇代替汽油,這方面的工藝也十分成熟。
從技術(shù)路線看,燃料乙醇的生產(chǎn)技術(shù)大致分為兩類:六糖路線和五糖路線。六糖路線原料主要 為 經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物,分淀粉類作物和糖類作物;五糖路線原料為秸稈等纖維素,經(jīng)降解和發(fā)酵產(chǎn)生 木糖,進(jìn)而生產(chǎn)乙醇。國(guó)際上成熟的乙醇路線是六糖路線,但存在較為嚴(yán)重的原料供應(yīng)瓶頸。 纖維素(五糖)路線是燃料乙醇 發(fā)展的最終路線,但目前缺乏高效五糖轉(zhuǎn)化菌種以及纖維素酶 高效生產(chǎn)工程化技術(shù)。由于纖維素是植物的木質(zhì)部分,是地球數(shù)量最大的植物積累的產(chǎn)物,植 物從太陽(yáng)獲取的絕大部分能量也都儲(chǔ)存于其中。所以人類一旦掌握了釋放出存儲(chǔ)在纖維素中 能量的技術(shù),能源危機(jī)便可得到很大緩解。
由于汽油在目前的能源結(jié)構(gòu)中占有極重要地位,生物能源成功轉(zhuǎn)化成燃料乙醇,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了和 各類常規(guī)能源的相互轉(zhuǎn)化,同樣保證了對(duì)能源危機(jī)的化解的技術(shù)上的可能性。
(3) 成型燃料
轉(zhuǎn)化成型燃料是把樹(shù)皮、木屑和秸桿等生物質(zhì)顆粒燃料,在加熱、高壓的條件下壓縮形成的 顆粒狀成型物。該成型燃料具有著火易、熱效高以及燃燒時(shí)幾乎不產(chǎn)生二氧化硫等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng) 過(guò)多年的發(fā)展,目前生物質(zhì)顆粒燃料在發(fā)達(dá)國(guó)家已被大量生產(chǎn)和利用。目前國(guó)內(nèi)部分高校和 科研機(jī)構(gòu)已著手開(kāi)展生物質(zhì)顆粒成型技術(shù)的研究,已經(jīng)可以生產(chǎn)從秸稈粉碎加工到壓縮成型 等各個(gè)環(huán)節(jié)的系列產(chǎn)品,生物煤目前也已經(jīng)有了一定范圍的 應(yīng)用。
由于燃料在目前的能源結(jié)構(gòu)中占有重要地位,生物能源成功轉(zhuǎn)化成成型燃料,同樣保證了對(duì) 能源危機(jī)的化解的技術(shù)上的可能性。
(4) 生物制氫
氫氣是最清潔的能源,但電解水制氫能耗仍然很高。氫氣可以利用生物質(zhì)通過(guò)微生物發(fā)酵而 獲得,這一過(guò)程被稱為生物制氫。目前我國(guó)科學(xué)家已獲得了能高效產(chǎn)氫的微生物,可以小規(guī)模 地進(jìn)行生物制氫。
由于氫能在未來(lái)能源結(jié)構(gòu)中占有極重要地位,生物能源成功轉(zhuǎn)化成氫能,同樣保證了對(duì)能源危 機(jī)的化解的技術(shù)上的可能性。
2. 生物能源的生物性特點(diǎn)
綠色植物通過(guò)光合作用從太陽(yáng)能中吸取負(fù)熵流,維持其生命。生物能源的生物性主要表現(xiàn)在 生物能源轉(zhuǎn)化的過(guò)程是通過(guò)綠色植物的光合作用將二氧化碳和水合成生物質(zhì),使太陽(yáng)負(fù)熵流 中有一部分被固定在植物體內(nèi),有一部分消耗在維持生命系統(tǒng)有序的過(guò)程中。這種增長(zhǎng)的秩 序與造成混亂兩者在數(shù)值上相互抵消后,其能量實(shí)現(xiàn)了平衡。生物能源的生物性具體體現(xiàn)在 以下方面:
(1) 可再生(renewable)
生物能源由于通過(guò)植物的光合作用可以再生,和太陽(yáng)能等同屬可再生能源,資源豐富,可保證 能源的永續(xù)利用。只要有太陽(yáng),綠色植物的光合作用就不會(huì)停止,生物質(zhì)能就不會(huì)枯竭。生物 能源可再生特點(diǎn),使得熵減過(guò)程得以實(shí)現(xiàn),能夠保持能量守恒,化解能源危機(jī)。
(2) 巨大的儲(chǔ)存量(abundant)
生物能源的巨大的儲(chǔ)存量表現(xiàn)在由于地球上生物數(shù)量巨大,這些物質(zhì)所蘊(yùn)藏的能量相當(dāng)驚人 。據(jù)專家估計(jì),全球每年產(chǎn)生的生物質(zhì)能的儲(chǔ)量為1?800億噸,其總量換算成能量接近世界 能源年消耗量的10倍。生物能源還存在于世界上所有國(guó)家和地區(qū),而且廉價(jià)、易取,其生產(chǎn) 簡(jiǎn)單,可以被充分利用。生物能源的巨大的儲(chǔ)存量,使得熵減過(guò)程能夠以產(chǎn)業(yè)化形式得以大 規(guī)模實(shí)現(xiàn),從而化解能源危機(jī)。
(3) 可儲(chǔ)存性與替代性(storable and substitutive)
生物能源的可儲(chǔ)存性是指由于生物能源是有機(jī)資源,所以對(duì)于原料本身或其液體或氣體燃料 產(chǎn)品可以進(jìn)行儲(chǔ)存。生物能源的可替代性是指生物質(zhì)能的載體是以實(shí)物的形式存在的,是一 種可儲(chǔ)存和可運(yùn)輸且不受天氣和自然條件的限制的能源。生物能源的可儲(chǔ)存性與替代性的特 點(diǎn),使得熵減過(guò)程能夠以產(chǎn)業(yè)群和產(chǎn)業(yè)鏈的形式得以大規(guī)模實(shí)現(xiàn),化解能源危機(jī)。
(4) 碳平衡性(carbon neutral)
生物能源的碳平衡性表現(xiàn)在全球的碳收支中,生物能源燃料釋放出來(lái)的CO?2可以在再生時(shí)重 新固定和吸收,可有效地減輕溫室效應(yīng),不會(huì)破壞地球的CO?2平衡。同時(shí)生物質(zhì)的硫含量、 氮含量低,因而污染低。生物能源碳平衡性的特點(diǎn),使得熵減過(guò)程以清潔產(chǎn)業(yè)形式得以實(shí)現(xiàn) ,減少 環(huán)境污染,化解能源危機(jī)。
總之,生物能源的生物性就是具有和生物相同的熵減性,能夠復(fù)制和再生,因而能夠滿足動(dòng)態(tài) 能量循環(huán)守恒定律的熵減條件,保持能量守恒,能夠在解決能源危機(jī)方面發(fā)揮重要作用。
四、 發(fā)展生物能源化解能源危機(jī)的對(duì)策
1. 利用生物能源能源性特點(diǎn)化解能源
危機(jī)的對(duì)策
為了利用生物能源能源性實(shí)現(xiàn)對(duì)能源危機(jī)的化解,提高生物能源的開(kāi)發(fā)利用水平是必須解決 的問(wèn)題。為此應(yīng)該采取以下措施:
(1) 明確生物能源技術(shù)開(kāi)發(fā)目標(biāo)
生物質(zhì)基本上都是能量密度很低的固體物料,難以實(shí)現(xiàn)加工處理過(guò)程自動(dòng)化、連續(xù)生產(chǎn);生 物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程還容易產(chǎn)生廢水、廢渣、廢氣,容易對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重的污染;生物質(zhì)轉(zhuǎn)化 過(guò)程能耗高,就有可能使轉(zhuǎn)化過(guò)程消耗的能量比從生物燃料中得到的能量還高,造成得不償 失。有鑒于此,生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)把形成自動(dòng)化程度高、能耗低、三廢排放少,且廢水 、廢渣都能得到充分利用的技術(shù)作為基本目標(biāo)。
(2) 加快突破生物能源能量轉(zhuǎn)化技術(shù)瓶頸
目前我國(guó)技術(shù)相對(duì)成熟的生物能源產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目,如用糧食生產(chǎn)燃料乙醇和生物柴油有明顯的能 量轉(zhuǎn)化瓶頸,技術(shù)水平和國(guó)際先進(jìn)水平相比也還存在很大差距。如用玉米制乙醇,我國(guó)目前 的能耗水平達(dá)生產(chǎn)1噸乙醇需1?5噸標(biāo)準(zhǔn)煤[7],其凈能量平衡是負(fù)值,而美國(guó)用玉米 生 產(chǎn)乙醇獲得的能量比輸入的能量要多25%以上[8]。為此要加快突破生物能源能量轉(zhuǎn) 化的技術(shù)瓶頸,為生物能源產(chǎn)業(yè)化提供成熟可靠的技術(shù)支撐。
(3) 重視生物反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)組合
生物能源在研發(fā)過(guò)程中制約因素多
,過(guò)程復(fù)雜,而且能耗高。因此在生物能源技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程 中要重視生物反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)組合和靈活應(yīng)用,根據(jù)能源作物低能量密度的特點(diǎn),應(yīng) 提高能源作物固體物質(zhì)能量的收集、加工處理自動(dòng)化連續(xù)操作水平,重視機(jī)電儀一體化的裝 備技術(shù)開(kāi)發(fā)。
(4) 重視生物能源作物品種的改良和新品種培育
目前,在我國(guó)燃料乙醇的生產(chǎn)均以糖類或糧食為原料,其產(chǎn)量受到糧食資源的限制,難以長(zhǎng) 期滿足能源需求。從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮必須進(jìn)行科技創(chuàng)新,擴(kuò)大原料來(lái)源。改良自然界已有生物能源 作物,提高產(chǎn)量和可利用生物質(zhì)含量[9]。纖維素的利用是世界難題,也是當(dāng)前高技 術(shù)領(lǐng) 域競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn),我國(guó)應(yīng)把它作為戰(zhàn)略高技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)布局,系統(tǒng)研究纖維素預(yù)處理技術(shù)、酶解 技術(shù)、發(fā)酵技術(shù)和分離技術(shù),以及汽化、液化技術(shù),開(kāi)發(fā)系列生物能源產(chǎn)品,力爭(zhēng)在此領(lǐng)域 進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列。
2. 利用生物能源生物性特點(diǎn)化解能源危機(jī)的對(duì)策
由于生物能源具有生物性特點(diǎn),目前,國(guó)際上對(duì)生物能源開(kāi)發(fā)利用十分重視,一些土地資源 豐富、作物生長(zhǎng)條件優(yōu)越的國(guó)家,更把生物能源作為替代能源的重要發(fā)展方向。為了充分利 用生物能源生物性特點(diǎn)化解能源危機(jī),盡快使其產(chǎn)業(yè)化,須采取以下一些對(duì)策:
(1) 建立科學(xué)合理的生物能源產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)模式
生物質(zhì)一般只能季節(jié)性生產(chǎn),時(shí)間、空間分布很不均勻,儲(chǔ)藏過(guò)程中極易腐爛變質(zhì),能量密度 低,生物質(zhì)的上述特性,決定了通用的經(jīng)濟(jì)規(guī)模的概念不適合生物能源工廠。生物質(zhì)工業(yè)轉(zhuǎn) 化工廠規(guī)模,必須根據(jù)包括原料和產(chǎn)品運(yùn)輸成本在內(nèi)的綜合成本優(yōu)化的結(jié)果確定。
為了解決這個(gè)問(wèn)題,需要從我國(guó)的實(shí)際出發(fā),通過(guò)各級(jí)政府引導(dǎo),建立資源開(kāi)發(fā)的中介組織 ,采用“適度規(guī)模,就近轉(zhuǎn)化,統(tǒng)籌規(guī)劃,模塊建設(shè),分散生產(chǎn),集中營(yíng)銷”的發(fā)展模式, 切忌不顧該產(chǎn)業(yè)發(fā)展目前的制約條件,盲目投資。
(2) 制定發(fā)展生物能源產(chǎn)業(yè)的財(cái)政稅收政策
發(fā)展生物能源產(chǎn)業(yè)有良好的環(huán)境和社會(huì)效益,但在生物能源產(chǎn)業(yè)起步階段,很難為產(chǎn)業(yè)鏈中 各個(gè)環(huán)節(jié)帶來(lái)很好的經(jīng)濟(jì)效益。而只有當(dāng)培育、種植生物能源作物能為農(nóng)民增收時(shí)農(nóng)民才有 積極性;只有從事轉(zhuǎn)化加工的企業(yè)能有較好的投資回報(bào),企業(yè)才有積極性,因此發(fā)展生物能 源要成為政府推動(dòng)政策支持下的農(nóng)戶和企業(yè)行為。美國(guó)1979年建立聯(lián)邦政府的“乙醇燃料發(fā) 展計(jì)劃”,就對(duì)燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行補(bǔ)貼,補(bǔ)貼額為54美分/加侖,折合人民幣1?495元/噸 。我國(guó)從2000年起步的乙醇汽油發(fā)展計(jì)劃得到順利實(shí)施,國(guó)家制定的對(duì)燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)進(jìn) 行財(cái)政補(bǔ)貼的政策也發(fā)揮了極為重要的作用。借鑒國(guó)內(nèi)外的成功經(jīng)驗(yàn),今后要繼續(xù)完善推動(dòng) 和支持這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展的財(cái)政稅收政策。
(3) 在發(fā)展生物能源過(guò)程中注意避免糧食危機(jī)
據(jù)世界銀行統(tǒng)計(jì),美國(guó)每年為制造生物燃料消耗糧食1億噸,其消耗的糧食足以滿足大概5億 發(fā)展中國(guó)家人口的糧食需求。由于生物能源和糧食作物具有相同的來(lái)源和用途,因此發(fā)展生 物能源過(guò)程中可能產(chǎn)生糧食短缺問(wèn)題。
目前美國(guó)提出加速生物燃料轉(zhuǎn)化的政策,不依賴于糧食作物生產(chǎn)乙醇,以此來(lái)應(yīng)對(duì)糧食安全 問(wèn)題。我國(guó)有大量的不宜種農(nóng)作物的土地,可以作為能源等專用植物種植的土地約有1億公 頃,所獲得的農(nóng)作物每年至少可產(chǎn)乙醇和生物柴油1億噸左右,完全可以做到不與糧爭(zhēng)地 。為此在發(fā)展生物能源過(guò)程中應(yīng)注意避免糧食危機(jī),盡量不依賴于糧食作物生產(chǎn)乙醇等生物 能源。
(4) 在發(fā)展生物能源過(guò)程中注意保護(hù)生物多樣性
目前來(lái)看,生物能源開(kāi)發(fā)主要集中在以植物油為原料的生物柴油和以糖類、淀粉、纖維素為 原料的燃料乙醇等方面,由于生物能源具有生物競(jìng)爭(zhēng)性,這可能影響其他生物的發(fā)展,破壞 生物多樣性。而生物多樣性的破壞可能會(huì)使人們過(guò)去在降低溫室效應(yīng)上的努力成果付諸東流 。對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō),為解決這類問(wèn)題,既需要中國(guó)自身在環(huán)保、節(jié)能、開(kāi)發(fā)和利用生物能源上 多下功夫,也需要與其他國(guó)家合作,以吸取有益的經(jīng)驗(yàn)。
五、 對(duì)開(kāi)發(fā)生物能源的肯定和疑問(wèn)
雖然生物能源是解決燃料需求問(wèn)題的一個(gè)希望,但也有不同甚至反對(duì)發(fā)展生物能源的聲音。 一種 觀點(diǎn)認(rèn)為作為目前應(yīng)用最廣的生物柴油和乙醇燃料盡管比化石燃料更加優(yōu)越,但不可能滿足 社會(huì)的能源需求,生物燃料的能量轉(zhuǎn)換效率和經(jīng)濟(jì)性還存在疑問(wèn),因而稱現(xiàn)有生物燃料無(wú)法 代替化石燃料。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為用玉米、大豆等糧食作物制造生物燃料會(huì)引發(fā)糧食危機(jī)。生 物能源發(fā)展在一些國(guó)家的迅速升溫,引起了不少國(guó)家和地區(qū)的憂慮,特別是在發(fā)展中國(guó)家,利 用生物資源開(kāi)發(fā)生物能源是否引發(fā)糧食危機(jī)問(wèn)題成為焦點(diǎn)。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織總干事雅克•迪 烏夫反對(duì)以農(nóng)作物為原料生產(chǎn)生物燃料,認(rèn)為這是造成全球糧食短缺、糧價(jià)高漲的主要原因 之一。他批評(píng)發(fā)達(dá)國(guó)家支持生物燃料產(chǎn)業(yè)的政策,稱這“等同于挪用了供人類消費(fèi)的1億噸 谷物,其中大部分被用于為機(jī)動(dòng)車解渴”[10]。國(guó)際研究機(jī)構(gòu)研究表明,利用糧食發(fā) 展生物 能源,發(fā)達(dá)國(guó)家的農(nóng)業(yè)政策特征表現(xiàn)為以損害消費(fèi)者的利益對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者給予補(bǔ)貼;而發(fā)展中 國(guó)家的農(nóng)業(yè)政策特征則表現(xiàn)為以損害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的利益壓低農(nóng)產(chǎn)品的價(jià)格。中國(guó)對(duì)發(fā) 展生物能源的主張是積極的。以中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院院士石元春為代表的一批專家主張 大力發(fā)展生物質(zhì)能源,認(rèn)為發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)能緩解中國(guó)的“三農(nóng)”、環(huán)保及能源問(wèn)題。 另外,中國(guó)雖人多地少,但荒地面積約2?12億公頃,若開(kāi)發(fā)種植適宜的能源植物,每種植開(kāi) 發(fā)1?000萬(wàn)公頃能源植物,相當(dāng)于增加4?500萬(wàn)噸石油(一個(gè)大慶油田)的年生產(chǎn)能力,潛
力 巨大。
參考文獻(xiàn):
[1]姜春云. 中國(guó)生態(tài)演變與治理方略[M]. 北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2004:281.
[2]徐長(zhǎng)福. 馬克思主義哲學(xué)教學(xué)內(nèi)容的幾個(gè)難點(diǎn)[J]. 天津商學(xué)院 學(xué)報(bào), 1997(4):58-61.
[3]李英民,張鎖旺. 對(duì)物質(zhì)能量說(shuō)的探討[J]. 山西師大體育學(xué)院 學(xué)報(bào), 1999,14(4):86-89.
[4]羅凌霄. 熱力學(xué)基本推論之修正[J]. 大理師專學(xué)報(bào), 2000(1): 38-40.
[5]林傳利. 熵與生物學(xué)[J]. 重慶師范學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版, 199 8,15(4):70-73.
[6]劉鐵男. 燃料乙醇與中國(guó)[M]. 北京:經(jīng)濟(jì)科學(xué)出版社, 2004:15 .
[7]徐崇泉,強(qiáng)亮生. 工科大學(xué)化學(xué)[M]. 北京:高等教育出版社, 20 03:272.
[8]鐘平,余小春. 化學(xué)與人類[M]. 杭州:浙江大學(xué)出版社, 2005:1 1.
[9]曹湘洪. 我國(guó)生物能源產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的對(duì)策思考[J]. 化工進(jìn)展 , 2007,26(7):905-911.
[10]晨曦. 生物能源的是是非非:上篇[J]. 生態(tài)經(jīng)濟(jì), 2009(1):29-30.
生物能源科技論文相關(guān)文章：