生物柴油原料文冠果资料汇编.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流生物柴油原料文冠果资料汇编.精品文档.生物柴油原料文冠果目 录一、基础材料01制造生物柴油原料文冠果102我国第一批林业生物质能源林基地建设项目启动403我国将重点培育能源林 加快发展林业生物质能源604生物柴油原料又一中新型油料作物文冠果8二、论 文01生物质能的利用和能源植物的开发1102 我国文冠果资源研究进展与开发前景24三、项目规划01内蒙古阿拉善盟百万亩文冠果种植基地项目规划3502赤峰市文冠果油料能源林培育工程实施方案4003通辽市林木生物质能源林建设项目5904全国能源林培育工程规划73四 文冠果造林技术01阿旗应用“瓦勒拉尼

2、”机械系统进行整地情况介绍13002中意合作项目应用“瓦勒拉尼系统”技术在内蒙古开展示范造林132一、基础材料01制造生物柴油原料文冠果文冠果（Xanthocerassorbifolia），又名文冠树、文官果、木瓜等，无患子科文冠果属落叶乔木，是我国特有的木本油料树种，作为生物柴油原料的发展潜力极大。文冠果在我国秦岭淮河以北、内蒙呼伦贝尔以南均有分布，西北、东北、内蒙等地有人工栽培，现有资源以陕西延安，山西临汾、运城和忻州，河北张家口和辽宁朝阳为多。文冠果生长在海拔400米1，400米的山地和丘陵地带。文冠果为温带树种，喜光，适应性较强，比较耐干旱瘠薄，抗寒性强，耐盐碱，在黄土高原、山坡、丘陵

3、、沟壑边缘和土石山区都能生长。中性至微碱性的沙壤、壤土，年均气温613，年降水量500毫米800毫米的环境有利于文冠果的生长发育和结实。文冠果深根性，根系发达，保水力强，但不耐水涝，低湿地不能生长。文冠果实生苗3年、蘖生苗2年可结实，7年进入盛果期，寿命长达100年；种子含油率30%36%，种仁含油率50%70%。文冠果大小年明显，一般在大年之后，有一二小年，如肥水管理好，可减缓大小年产量间的差距，还可提高产量，小片丰产林每公顷年产1500公斤2000公斤果实。文冠果全身是宝。其木材坚硬质密，色泽棕褐，纹理美观，抗腐性强，可制作家具。其果壳、叶子及木材的提取物有抗炎、改善记忆、防治心血管疾病、

4、抗病毒、抗癌等功效，可制作医药。其叶子经加工可作健康的茶叶。但用途最大的部位应该是种子。文冠果种子含油率高，籽油以不饱和脂肪酸为主，可作高级食用油，在工业上还可以生产润滑剂、油漆、肥皂以及发蜡。据东北师范大学等单位的研究，用文冠果籽油制取的生物柴油符合现行的优质生物柴油指标。文冠果种子作为能源利用有很多优势，文冠果是我国北方惟一的木本油料树种，分布广，可栽培的面积大，果实采收容易，而且具有荒山绿化、水土保持、防风固沙和观赏等诸多生态功能。早在1200年前，我国就有利用文冠果资源的记载。文冠果作为经济林营造，始于上世纪50年代中期，60年代发展较快，内蒙古翁牛特旗首先建立了文冠果林场，河北、山西

5、、陕西等省相继扩大造林，积累了一定的造林和管护经验。近几年，利用文冠果籽油制取生物柴油越来越受关注。中国工程院院士王涛研究员瞄准文冠果的潜力，带领研究人员对我国11个省(区)的文冠果分布进行了调查，并在主要分布区进行优良类型选择。王涛说，虽然只有内蒙古有2万多亩野生林集中分布区，但是因其工厂化育苗技术已经过关，规模发展文冠果能源林没问题。东北师范大学、吉林省林业科学院和长春市亿高生态工程研究所联合开展了文冠果生物柴油的研究工作。据他们的初步分析，由文冠果籽油制备的生物柴油相关烃脂类成分含量高，内含18C的烃类占93.4%，而且无S、无N等污染环境因子，符合理想生物柴油指标。现有文冠果资源以半野

6、生状态为多，人工栽培大都为零星栽植和小片地造林。据统计，目前山西、内蒙、辽宁和陕西有相对集中文冠果约8万亩。上世纪60年代，内蒙古、黑龙江、甘肃、陕西都有栽培文冠果成功的经验。近几年，文冠果试验性栽培在陕西延安、山东莱芜等地开展，出现了结果较好的品种。我国文冠果长期采用实生繁殖，少数地方挖取根蘖苗造林。华北地区一般在4月中旬播种，东北在5月上旬播种。播种量为每公顷15公斤；床面开沟点播；播种前灌足底水；播种时种脐平放，覆土2厘米3厘米，轻度镇压。文冠果幼苗怕水涝，苗木出齐后，要少浇水、勤松土。一年生播种苗能形成花芽，留圃培养到次年就能开花结果。目前，文冠果林仍处于半野生状态，生长慢，产量低，经

7、济效益不高。今后要进一步摸清文冠果的种质资源，培育优良种苗，提高栽培技术，使用水肥措施、促花促果措施促进文冠果速生丰产。同时，加强对文冠果生物柴油生产相关技术的研发，推动文冠果资源培育-开发利用一体化发展。除次连续介绍的小桐子、黄连木、光皮树和文冠果，我国还有油桐、乌桕、毛梾、欧李、翅油果、石栗树、核桃、油茶、续随子等大量的含油量较高的树种。目前只有油茶、油桐、核桃等少量油料树种资源已开发食用或工业利用，大多数油料植物基本上没有被开发利用，发展林业生物柴油的潜力很大。当前国家对生物液体燃油替代石油重点关注，积极培育、开发木本油料能源树种，林业生物柴油发展必将取得突破，林业生物质能源将会成为催生

8、林业又快又好发展的切入点和新亮点。 02我国第一批林业生物质能源林基地建设项目启动1月11日从国家林业局获悉：国家林业局和中国石油天然气股份有限公司11日宣布，双方决定在林业生物质能源资源培育、开发等方面进行全面合作，正式启动云南、四川第一批林业生物质能源林基地建设，基地面积60多万亩，可实现约6万吨生物柴油原料供应能力。国家林业局有关负责人表示，此举标志着我国生物质能源开发迈出实质性的第一步，对于进一步拓展林业发展领域，优化我国能源结构，缓解能源短缺状况，具有重要意义。林业生物质能源是国家替代能源发展战略的重要组成部分，具有资源潜力大，不与林业争地、不与人争粮，能够实现产业与生态共赢，可有效

9、增加农民收入，促进新农村建设，减少温室气体排放等诸多优势。“十一五”期间，我国将建设能源林示范基地1200多万亩，进一步推动林业生物质能源发展。为大力发展林业生物质能源，财政部、国家发展和改革委员会、国家林业局下发了关于发展生物质能源和生物化工财税扶持政策的实施意见，明确提出，对发展生物质能源产业和生物化工实施风险基金制度与弹性亏损补贴机制，国家对生物质能源及生物化工生产的原料基地龙头企业和产业化技术示范企业予以适当补助，对确需要扶持的生产企业给予税收优惠政策。国家林业局还编制了全国能源林建设规划、林业生物柴油原料林基地“十一五”建设方案。确定“十一五”期间，将重点在云南、四川、贵州、重庆等省

10、市发展小桐子600万亩；在河北、陕西、安徽、河南等省发展黄连木375万亩，在湖南、湖北、江西等省发展观皮树75万亩，在内蒙古、辽宁、新疆等省区发展文冠果200万亩，并推动这些地区合理布局生物柴油产业化项目，最终使林业生物质能源达到从原料培育、加工生产到销售的“林油一体化”格局。我国发展林业生物质能源潜力巨大，前景十分广阔。据估算，我国现有可作为林业生物质能源利用的原料约3亿吨，折合标准煤约2亿吨。我国木本油料树种总面积超过600万公顷，种子含油量在40%以上的植物154种，果实产量在400万吨以上。目前我国尚有宜林荒山荒地5400多万公顷，还有近1亿公顷盐碱地、沙地以及矿山、油田复垦地等不适宜

11、农耕的边际性土地，大都适宜培育特定的能源林。林业生物质能源品种多样，林业可作为能源利用的资源数量可观。在国家政策的鼓励下，企业开发林业生物质能源的积极性日益增加。中石油、中石化、中海油等国家能源龙头企业看好林业生物柴油发展潜力，在四川、云南、海南和贵州等地投资开展小桐子资源培育和生物柴油开发利用工作。各地发展林业生物质能源的积极性十分高涨。云贵川等省区近两年大力培育发展生物柴油小桐子资源，小桐子种植面积已达50余万亩。河北、河南、安徽、陕西等地人工种植黄连木近5万亩。山东、湖北、黑龙江、内蒙古等地积极营造能源柳、灌木能源林，促进了林业生物质能源发电及热厂的发展。（刘惠兰）03我国将重点培育能源

12、林 加快发展林业生物质能源我国发展林业生物质能源优势明显、潜力巨大，“十一五”期间将重点培育能源林，发展生物柴油和木质燃料发电。能源林所提供的原料产能量要占国家生物质能发展目标的30%以上，加上林业剩余物，力争使林业生物质能源量占国家生物质能源发展目标的50%以上。这是记者11月24日从国家林业局林木生物质能源办公室举办的林业生物质能源暨小桐子产业化发展论坛上了解到的。国家林业局副局长李育材在会上说，国家林业局十分重视林业生物质能源的开发利用，专门成立了国家林业局林木生物质能源领导小组，设立了国家林业局林木生物质能源办公室，拟订了全国能源林建设规划，确定了一批能源林培育基地，并会同财政部、国家

13、发改委、农业部、国家税务总局就包括发展林业生物质能在内的生物质能源和生物化工进行财税扶持，实施弹性亏损补贴、原料基地补助、示范补助、税收优惠等四项政策。李育材指出，我国林业生物质能源开发利用比较晚，但发展较快，不少科研院校和企业已进入开发利用阶段，尤其是在生物柴油开发研究和油料树种筛选、良种选择、培育及其加工工艺和设备等方面已取得了阶段性成果。国家林业局副局长、林木生物质能源领导小组组长祝列克认为，我国发展林业生物质能资源优势和潜力明显，我国尚有宜林荒山荒地5400多万公顷，按照初步规划，大约可用15%左右发展能源林。此外，我国有近1亿公顷盐碱地、沙地、矿山、油田复垦地等边际性土地，其中相当一

14、部分可用于发展特定的能源林。“十一五”期间，全国每年可收集的林业剩余物约有2亿多吨，大部可以用来开发林业生物质能源；现有薪炭林300多万公顷和灌木林地4500多万公顷，每年可采集木质燃料资源2亿吨左右；现有木本油料树种总面积超过600万公顷，果实产量在400万吨以上，大都处于荒废状态，如集约化利用，可转化可观的生物燃料油。祝列克表示，国家林业局将进一步加大林业生物质能源发展的科技研发力度，积极开展能源树种良种选育的科研攻关和推广应用，加大能源植物及培育技术的引进力度，加快研究推广生物质能源的开发技术。并将发展林业生物质能源作为各级林业部门的一项重要任务，做到生态建设与产业发展有机结合，把能源林

15、培育放在突出位置，加快制定完善政策措施，强化科技研发与创新，积极推动国际合作。据了解，“十一五”期间，我国规划生物柴油原料林基地建设规模83.91万公顷，原料林全部进入结实期后，将形成年产生物柴油125万多吨的原料供应能力。我国还将重点对麻风树、黄连木、文冠果、光皮树、乌桕、油桐等主要木本燃料油能源树种进行良种化，加快现有低产低效林改造和丰产栽培示范，在麻风树、黄连木、文冠果、光皮树等资源集中和培育潜力大的地区布局生物柴油开发项目。在柳树类、栎类、灌木等资源集中区和具有规模培育潜力地区以及林业剩余物集中区，建立林业生物质直燃发电示范工程和林业生物质成型燃料基地，推动以林业剩余物为原料的热解油示

16、范项目开发。“十一五”期间，初步规划以柳树、栎类、其他灌木类等速生短轮伐期能源树种为主，培育改造木质能源林规模147.63万公顷，预计每年可提供总装机容量100万千瓦生物质直燃发电的木质原料。04生物柴油原料又一中新型油料作物文冠果文冠果(Xanthoceras sorbifolia)，又名文冠树、文官果、木瓜等，无患子科文冠果属落叶乔木，是我国特有白勺木本油料树种，作为生物柴油原料白勺发展潜力极大。文冠果在我国秦岭淮河以北、内蒙呼伦贝尔以南均有分布，西北、东北、内蒙等地有入工栽培，现有资源以陕西延安，山西临汾、运城和忻州，河北张家口和辽宁朝阳为多.文冠果大多生长在海拔四零零米一，四零零米白勺

17、山地和丘陵地带。文冠果为温带树种，喜光，适应性较强，比较耐干旱瘠薄，抗寒性强，耐盐碱，在黄土高原、山坡、丘陵、沟壑边缘和土石山区都能生长.中性至微碱性白勺沙壤、壤土，年均气温六一三，年降水量五零零毫米八零零毫米白勺环境有利于文冠果白勺生长发育和结实。文冠果深根性，根系发达，保水力强，但不耐水涝，低湿在不能生长。文冠果实生苗三年、蘖生苗二年可结实，七年进入盛果期，寿命长达一零零年;种子含油率三零%三六%，种仁含油率五零%七零%。文冠果大小年明显，般在大年之后，有二个小年，如肥水管理好，可减缓大小年产量间白勺差距，还可提高产量，小片丰产林每公顷年产一五零零公斤二零零零公斤果实。文冠果全身是宝.其木

18、材坚硬质密，色泽棕褐，纹理美观，抗腐性强，可制作家具.其果壳、叶子及木材白勺提取物有抗炎、改善记忆、防治心血管疾病、抗病毒、抗癌等功效，可制作医药。其叶子经加工可作种健康白勺茶叶。但用途最大白勺部位应该是种子。文冠果种子含油率高，籽油以不饱和脂肪酸为主，可作高级食用油，在工业上还可以生产润滑剂、油漆、肥皂以及发蜡。据东北师范大学等单位白勺研究，用文冠果籽油制取白勺生物柴油符合现行白勺优质生物柴油指标。文冠果种子作为能源利用有很多优势，文冠果是我国北方惟白勺木本油料树种，分布广，可栽培白勺面积大，果实采收容易，而且具有荒山绿化、水土保持、防风固沙和观赏等诸多生态功能。早在一二零零年前，我国就有利

19、用文冠果资源白勺记载.文冠果作为经济林营造，始于上世纪五零年代中期，六零年代发展较快，内蒙古翁牛特旗首先建立了文冠果林场，河北、山西、陕西等省相继扩大造林，积累了定白勺造林和管护经验。近几年，利用文冠果籽油制取生物柴油越来越受关注.中国工程院院士王涛研究员瞄准文冠果白勺潜力，带领研究入员对我国一个省（区）白勺文冠果分布进行了调查，并在主要分布区进行优良类型选择.王涛说，虽然目前只有内蒙古有二万多亩野生林集中分布区，但是因其工厂化育苗技术已经过关，规模发展文冠果能源林没问题。东北师范大学、吉林省林业科学院和长春市亿高生态工程研究所联合开展了文冠果生物柴油白勺研究工作。据他们白勺初步分析，由文冠果

20、籽油制备白勺生物柴油相关烃脂类成分含量高，内含一八C白勺烃类占九三.四%，而且无S、无N等污染环境因子，符合理想生物柴油指标。现有文冠果资源以半野生状态为多，入工栽培大都为零星栽植和小片地造林。据统计，目前山西、内蒙、辽宁和陕西有相对集中文冠果约八万亩。上世纪六零年代，内蒙古、黑龙江、甘肃、陕西都有栽培文冠果成功白勺经验.近几年，文冠果试验性栽培在陕西延安、山东莱芜等地开展，出现了结果较好白勺品种。我国文冠果长期采用实生繁殖，少数地方挖取根蘖苗造林。华北地区般在四月中旬播种，东北在五月上旬播种。播种量为每公顷一五公斤；床面开沟点播；播种前灌足底水；播种时种脐平放，覆土二厘米三厘米，轻度镇压.文

21、冠果幼苗怕水涝，苗木出齐后，要少浇水、勤松土。年生播种苗能形成花芽，留圃培养到次年就能开花结果。目前，文冠果林仍处于半野生状态，生长慢，产量低，经济效益不高。今后要进步摸清文冠果白勺种质资源，培育优良种苗，提高栽培技术，使用水肥措施、促花促果措施促进文冠果速生丰产。同时，加强对文冠果生物柴油生产相关技术白勺研发，推动文冠果资源培育-开发利用体化发展。结语除这次连续介绍白勺小桐子、黄连木、光皮树和文冠果，我国还有油桐、乌桕、毛梾、欧李、翅油果、石栗树、核桃、油茶、续随子等大量白勺含油量较高白勺树种。目前只有油茶、油桐、核桃等少量油料树种资源已开发食用或工业利用，大多数油料植物基本上没有被开发利用

22、，发展林业生物柴油白勺潜力很大。当前国家对生物液体燃油替代石油重点关注，积极培育、开发木本油料能源树种，林业生物柴油发展必将取得突破，林业生物质能源将会成为催生林业又快又好发展白勺切入点和新亮点。二、论 文01生物质能的利用和能源植物的开发摘要：生物质能具有资源容量大、清洁可再生特性，发展植物能源是解决矿石能源危机的可行的措施，生物乙醇和生物柴油产业已在全球得到较快的发展。本文综述了生物质能的利用方式和高产生物质植物、能源作物、类石油植物三类能源植物资源的发展情况，并结合我国的科技发展规划，对续随子、麻疯树等特色资源树种进行了介绍。关键词：能源植物 生物质能 生物乙醇 生物柴油 能源是国民经济

23、的命脉，它覆盖了化学工业、石油、食品、医药、材料和冶金等诸多领域。化石资源是能源的主要供给形式，目前并正逐步走向衰竭。2006年度世界石油总探明储量为1800亿吨，新探增量不到0.1%，按照年度开采量36亿吨的速度计算，全球石油资源耗竭不过60年。我国石油已探明储量为22亿吨，仅可供开采17年。随着世界经济的快速发展，各国对石油的需求量不断增大，促使石油价格持续攀高，2006年度世界原油价格一度突破70美元/桶，WTI全年原油期货平均价格约为66美元/桶，比2005年高出9美元。因此，能源危机将是二十一世纪人类社会发展所面临的最大的压力，在矿物资源枯竭之前，人类必须寻找到适宜的可替代能源。现代

24、的工业基础是架构在18世纪以来的矿石能源基础上的，因而太阳能、核能等的普遍应用需要重新架设能源转换体系，这需要技术的不断进步和持之以恒的持续推进。植物能源是地球贮藏太阳能一种形式，也是化石能源形成的前体，在太阳能、核能的大规模应用开发之前，植物能源是从化石能源到太阳能过渡期间的能够进行大规模开发利用的可替代资源之一。目前全球初级能源使用总量约为71.2 EJ/a，其中化石能源占到58.0 EJ/a，可再生能源为4.2 EJ/a，仅占5.9。日本学者研究认为，如果充分利用可耕土地，种植能源植物，并对农副产物生物质进行加工，全球的植物能源开发潜力可达到435 EJ/a，远远超过初级能源的需求量1。

25、1 植物质能源转化和利用方式1.1 生物乙醇（Bioethanol）利用生物质能转化为乙醇，是质能转换体系中较为成熟的过程，许多生物质经初步加工，能够作为发酵酒精的工业原料，而乙醇生产已在世界范围内形成仅次于石油化工的大产业，工艺装备技术成熟。乙醇作为燃料具有热值大、燃烧充分等优点，并能够与现形的内燃机有较好的相容性。无水乙醇(纯度大于99.3%)和汽油以一定比例混合可作为车用燃料，乙醇在混合物中的比例不超过25%时，可以利用原有的汽车发动机，而纯度为92.693.8%的含水乙醇，能够直接作为车用燃料，但需使用专门设计的具有更高压缩比的发动机。目前的燃料乙醇主要是指无水乙醇，按一定比例加入到汽

26、油或柴油中，可缓解汽油、柴油短缺的社会问题，同时能够提高汽油和柴油的燃烧水平，有利于加强环境保护。木质植物纤维素是地球上最丰富、最廉价的可再生资源，植物每年通过光合作用，能产生高达15.51010T纤维素类物质，其中纤维素、半纤维素的总量为8.51010T，而每年用于工业过程或燃烧的纤维素仅占2%左右，还有很大一部分未被利用。因此研究开发纤维素的转化技术，对开发新能源，保护环境具有非常重要的现实意义。利用纤维素资源生产生物乙醇被认为是解决能源危机的最为理想的办法。纤维素通过酶法或者化学转化，可降解成葡萄糖、木糖等物质，进一步通过工业发酵，形成生物乙醇替代石油，这是人类利用植物源能源的最初设想。

27、但是纤维素大分子的降解一直是生产环节中的难点，纤维素结构复杂、半纤维素酶及木质素酶活性不高都影响到纤维素的生物转化，目前围绕着提高纤维素的转化率开展了多方面研究，如重整天然纤维素的结构，降低结晶度，脱木质素，液氨预处理以及冷冻爆破法等，一旦纤维素的转化解决了技术经济成本的难题，将是人类利用植物源能源的突破性进展。1.2平台化合物（Platform Chemical）平台化合物的生物质加工，可以降低对石化资源的依赖。包括乙醇在内，糖质原料还可以通过生物转化、生物炼制手段生产乙烯、乳酸、乙二醇、氢气等众多平台化合物，进而合成一系列具有巨大市场和高附加价值的产品。乙烯及其衍生物是现代化学工业的基础原

28、料，可通过乙醇氧化路线进行制备。乙酰丙酸也是一种新型平台化合物，是纤维素转化利用的另一个途径，纤维素在酸的催化水解下，首先分解成单糖，单糖在酸的持续水解下可以脱水形成5，2-羟甲基糠醛，再经进一步脱羧生成乙酰丙酸。乙酰丙酸具有良好的反应性，能够进行酯化、氧化还原、取代、聚合等多种反应，可广泛用于生产石化产品。石油化工原料的生物替代技术作为一种战略先导技术，在支撑新世纪社会进步与经济发展的技术体系中的地位已经得到高度重视。1.3生物柴油（Biodiesel）柴油作为一种重要的石油链炼制产品，在各国燃料结构中占有较高的份额，开发生物柴油替代石化柴油已成为新能源开发的重要途径之一。生物柴油可以由植物

29、油脂通过酯交换反应来制备，可作为燃料直接应用于大多数的柴油引擎中，燃烧特性方面优于石化柴油，具有突出的环境友好性和可再生性，燃点高，生产、使用、贮运过程安全性好2。目前，在生产技术方面，围绕着提高转化产率、降低生产成本已开发出众多新型的转化技术，并逐步走向成熟。如利用氧钒磷酸盐作为催化剂，可快速完成甘油三酯和甲醇的酯基转移反应，180下催化反应30min，转化率就可达到80以上，且催化剂可以简单地煅烧得到再生。在醇油体系下，超声催化技术也可在1020min时间内完成90以上的酯基转化3，4。在甲醇超临界体系中（supercritical methanol，SCM)，不使用任何催化剂就可以完成酯

30、基转移，但需要高温（525675K）、高压（3060Mpa）5，相比而言，脂肪酶的生物催化就较为温和。由于各种油料植物所提供脂肪酸在碳链组成和比例方面各不相同，对酯化技术上要求不同，产品性质差异也较大，在开发应用方面，既需要考虑经济成本上的可操作性，也要考虑到普遍推广上的可能性6。植物体的贮能物质除了木质纤维素、淀粉、脂肪等大分子物质外，部分高等植物中，还能够合成高还原态的次生代谢物质，这类成分在结构和组成上更接近于石油成分，经简单的加工和转化，可以作为生物柴油使用。该类植物常被称为“石油植物”。代表性的植物品种如续随子、古巴香胶树、西蒙得木、绿玉树等，其引种栽培、快繁育种、产后加工等研究正成

31、为目前能源植物资源研究中的热点。1.4 裂解产物（Thermalcracking Product）除了向二碳架构转化的利用方式外，植物质资源向能源转换还有气化和热裂解方式等。植物质的气化技术包括甲烷的生产和高温气化技术，前者是有机质向碳一化合物的转化的主要形式。热裂解是在缺氧或限制性供氧情况下，对有机质进行高温分解，产生可利用的油和气，常规裂解仅能产生1020的生物油，近年来发展出的快速热解技术能够产生原料重量的4060%的生物油。由于产物组分复杂，仅能作为燃料利用。目前，国内外有关研究机构期望通过强化对热解过程的控制和发展产物后续分离炼制技术，产生可应用于石油化工领域的石化原料7，8。木质素

32、是结构复杂、稳定、多样的无定形三维体型大分子，是植物的主要成分之一，占植物细胞化学组成的15%30%。在自然界中，降解缓慢，成为地球生物圈中碳循环的障碍。木质素的降解产物不适合作为燃料乙醇的生产原料，但其裂解产物可直接作为能源物质，从而起到一种较好的补充和替代。此外，木质纤维素还可以通过燃烧直接进行热力发电。2 能源植物类别和资源发展情况2.1 能源植物的主要类别植物质能源要大规模地替代化石能源应用于国民经济行业还必须解决原料的生产和转化的成本等突出问题。从原料来源角度，一些光能转化迅速、后续加工环节少、开发成本廉价的植物品种应该成为研究开发的首选目标，该类植物资源可纳入到能源植物资源加以研究

33、。能源植物通常是指质能合成较快、产能较高或者能够大量合成与石油成分相近的较高还原态物质的植物，主要包括三类：一是高产生物质植（High-biomass plant），质能合成较快、生物质总产量高的植物，可通过燃烧发电或裂解进行质能转换，代表性的品种有柳、杨、芒草；二是能源作物（Energy Crop），淀粉、糖质、油脂等成分合成快、含量高的植物，可通过生物转化生产生物乙醇、生物柴油类产品，作为机动车燃料或平台化合物，代表性品种有玉米、甜高梁、小麦、薯类、甘蔗、油菜、大豆等作物；另外一类是石油植物（Petroleum-like Plant ），富含萜类、烯类成分，可通过生物或化学加工生产生物柴油

34、，代表性品种有续随子、绿玉树等植物。能源植物的研究属新的学科交叉，目前还没有作为一个独立的植物类别进行研究。随着研究的深入和越来越多的能源植物被发掘利用，从应用研究的角度对其归纳并形成独立的资源类别对系统开展其生物学研究、资源评价、资源建设以及资源加工等具有重要的意义。2.2 高产生物质植物资源柳、杨为速生型树种，能量输出高，在北欧国家适生性能好，栽培面积大。波兰主要发展柳属植物，并于2000年提出RES新能源发展战略，目的是在2010年实现可再生能源构成达到7.5%，2020年达到14。芒属植物（Miscanthus giganteus）具有生长迅速、生长旺盛的特点，从亚热带到温带的广阔地区

35、都能生长，且收获时，植株体内水分只有2030，芒属植物每公顷产量高达3040吨，可直接燃烧产生能量，也可作为生物乙醇原料，每公顷产能相当于36桶石油。欧洲一些国家已在大规模种植芒属植物，英国培育出第四代芒草，具有更大的生物质产出，并规划出150万英亩的土地进行种植，根据测算，如果每亩能够产出12T以上的生物质，在经济上就较为可行。德国已兴建了一座发电能力为12万千瓦的发电厂，其燃料就是芒属植物、白杨、柳的混合物和秸秆9，10。柳枝稷（Switchgrass）是方兴未艾的一种能源草，原产于美洲，适应性好、产量高，每英亩柳枝稷可生产200300加仑乙醇。柳枝稷为年生植物，其产量性状稳定，一项为期1

36、0年的研究显示，年均产量在14T/ha以上11。2.3 能源作物美国在90年代中期就提出能源农作物的概念，美国能源部（DOE）开展了能源作物的能量转换实施项目的研究，并与其他政府部门合作，扶持了十多个地区能量转换体系的建设，生物质发电、燃料乙醇是质能转换体系的核心技术。传统的粮食作物和油料作物，在满足人类生活需求的同时，也担负着能源植物的角色。糖类、淀粉质质成分的能源作物，实际上提供的是易于进行生物转化的糖质原料。巴西主要开展废糖蜜的发酵酒精，并于1989年开始使用汽油醇，率先实现了汽车燃料的酒精化，已经不再进口原油。我国主要使用陈化粮中的玉米、小麦为原料，于2000年开始陆续批准了多个大型燃

37、料酒精生产项目。油脂类作物，能够提供丰富的脂肪酸类物质，经甲酯化等处理可作为生物柴油使用。传统的油料作物以及其他富含脂肪酸的油料植物都可以作为生物柴油生产的原料。在美国、欧洲、亚洲的一些国家和地区已开始建立商品化生物柴油生产基地，并把生物柴油作为代用燃料广泛使用，其主要原料来源于经济油料作物，大豆、油菜、玉米和向日葵等植物的油脂均被用于生物柴油的生产。欧盟国家主要以油菜为原料，并积极利用植物基因工程技术提高产能、改进油脂的成分组成。美国转基因大豆产业壮大，因而生物柴油的生产原料主要为大豆。法国有7家生物柴油生产厂，总能力为40万吨/年，意大利有9个生物柴油生产厂，总能力33万吨/年，比利时有3

38、个生物柴油生产厂，总能力24万吨/年，日本生物柴油生产能力也达到40万吨/年。我国政府多年来积极支持生物柴油的研发工作，基本实现了大豆油、油菜籽油等油料作物来源的生物柴油的产业化生产，已有10万吨/年的生物柴油加工厂4个，2006年又在秦皇岛启动了50万吨/年生物酶法合成生物柴油项目工程。尽管目前生物柴油生产成本要高于石化柴油，但专家认为，如果石油价格上涨至80美元/桶，就与油菜籽加工成的生物柴油价格基本持平。据欧盟预测，2007年底，全球生物柴油产能将达到2200万吨。2006年度，全球豆油、葵花油、菜籽油和棕榈油等8种主要植物油用量达到1.15亿吨，其中近三分之一被用于生物柴油的加工。生物

39、燃料行业对植物油的需求强劲增长，导致欧盟植物油进口大幅提高，其中油菜籽油价格增长较快，因而开发高产、新型油料植物将是未来生物柴油产业健康发展的关键。2.4类石油植物资源1986年，诺贝尔奖获得者，美国加州大学的化学家卡尔文在加利福尼亚种植了大面积的石油植物续随子，建立了“能源林场”，期望通过大面积栽培能源植物，解决能源短缺和环境生态等社会问题。此后，国际上陆续发现了40多种“石油”植物，主要集中在夹竹桃科、大戟科、萝摩科、菊科、桃金娘科以及豆科上。如产于澳大利亚的古巴树，每棵每年可获得约25 L燃料油，且这种油可直接用于柴油机。巴西的汉咖树，其体内含有15%的酒精，还有一种油棕榈树，每公顷可年

40、产油1万Kg。美国的美洲香槐，大面积培育，每公顷能得到1600 L燃油。我国海南的油楠树，每棵年产类柴油物质可达1025 L。目前，美国特种能源植物种植面积已扩展到数十万公顷，产量超过500万吨，菲律宾种植1万多公顷，预计6年后可收获石油13万吨，瑞士计划种植10万公顷能源植物，借此解决每年50%左右的石油需求量。英国、法国、日本、巴西、俄罗斯等国还相继开展石油植物的研究与应用，通过基因改良技术培育新树种，采用更先进的栽培技术来提高产量。一些石油植物的深开发研究已达到实用阶段，如用蒸汽蒸馏技术处理桉树，每公顷桉树可提炼石油20多吨。3 特色能源植物品种介绍3.1黑皂树(Jatropha cur

41、cas )别名黄肿树，又名小桐子、麻疯树、木花生、膏桐等。原产加勒比海地区，属热带、亚热带树种，在气候温暖、无霜地区容易栽培，现广布于世界热带地区；我国广东、广西、福建、四川、云南、贵州有栽培，常种植作绿篱。黑皂树生长快速，头年单株能产果3 Kg，以后逐年渐增，种仁含油量在4359，含量每公顷可产油16002000 L12，油的化学组成为碳77.14%，氢11.8%及氧11.6%，热值高达9547.3 kCar/Kg，运动粘度值较高，在20时为75cst，可作为柴油的替代品。榨油后的籽粕中N、P、K含量分别为6、3、1，可以作为有机肥使用，与鸡粪成分相似，尤其是特有的毒蛋白，具有杀灭土壤中的线

42、虫作用13，但墨西哥和尼加拉瓜存在黑皂树变种，其籽蛋白不含毒蛋白Curcin，因而可以作为动物饲料使用。黑皂树可以在不同气候下生长，抗高温、耐旱，适合不同酸度的土壤，但对氮、磷需求较高，果实成熟期约45天，成熟后变黄可自行脱落14。印度科技人员对黑皂树油及其甲酯化产品在柴油发动机上进行了较为详细的比较研究，泰国也成功地把黑皂树种子油应用于小马力农用柴油机上，我国已开展了该方面的研究。夏威夷农业研究中心最近提出，在夏威夷的Niihau岛屿可以规模化种植黑皂树，以每英亩种植2500株计，则25英亩黑皂树林每年可以提供7500加仑籽油用于生物柴油的加工。3.2续随子（Euphorbia lathyr

43、is）大戟科，别名千金子，小巴豆，二年生草本，喜阳光，多生于向阳山坡，原产欧洲，我国及日本栽培已久。据江苏省植物研究所对南京产地的续随子种子油分析，其含油率为43.3%，脂肪酸成分中油酸组分达到59.2（%），亚油酸27.1%。在西班牙，续随子因种植条件不同，产量有较大变化，每公顷可收获干物质2.520T，收获种子1.52.5T/ha，含油率在4815。续随子突出的利用价值是其组织中含有的三萜类物质与石油成分相似，被誉为石油植物，美国卡尔文教授是较早从事能源植物研究的学者，据他测算，每公顷续随子每年可生产25-125桶石油16。续随子在干旱少雨的沙化地区可以较为地生长，具有生态效应和能源收益的

44、双重竞争性，而Kingsolver研究认为，续随子油脂积累受灌溉水或土壤盐分影响，因而在干旱地带，并不适宜，相反在一些岛屿上，续随子可以较好地生长和产出油料17。发展续随子能源产业，需要进行人工筛选和培育，美国已筛选出可产12种烃类物质的续随子品种，并在加州南部建立种植续随子的植物能源基地。我国的江浙、四川辽宁等一带有栽培与野生续随子，四川大学农学院曾系统开展续随子的生物学和农艺性状研究。3.3 文冠果(Xanthoceras sorbifolia) 又名文官果、文冠花、文登阁，蒙古族称其僧灯毛遂，属无患子科，落叶乔木或灌木，是我国特有的优良木本油料树种，也是治疗高血脂、高血压、血管硬化和慢性

45、肝病的常用中药资源，又是珍贵的观赏植物，有着极大的开发价值。文冠果分布于陕西、山西、河北、内蒙古、宁夏、甘肃、河南等地，其中以陕西、山西、河北、内蒙古比较集中。文冠果根系发达，萌蘖性强，生长较快，喜光，耐半阴，对土壤适应性很强，耐盐碱，在撂荒地、沙荒地、粘土地、深根性，主根发达，萌蘖性强，生长快，寿命可达数百年。文冠果种子含油量为45%50%，种仁含油量为70%。10年生树每株产果50 Kg以上， 3060年树单株产量也在1535 Kg，按此推算，每公顷产油量在510 t18。3.4光皮树(Cornus wilsoniana)是山茱萸科木属落叶灌木或乔木，分布广泛，在湖南、湖北、江西、贵州、四

46、川、广东、广西等省常分布于1000 m以下的疏林中。光皮树是阳性树种，根系深广发达，对土壤要求不严，最适宜在土层深厚、质地疏松、肥沃湿润、排水良好、pH值在5.57.5之间的土壤中生长。光皮树是一个很好的木本油料树种。果核、果肉均含油脂，干全果含油率33%36%，出油率25%30%。它适应性强，生长迅速。即使用实生苗栽植， 68年便可结实，12年左右便可进入盛果期。立地条件好的单株产量可达52 Kg以上，在一般条件下每株产量可达510 Kg。若以每亩60株计， 亩产鲜果300600Kg， 折油4284 Kg 19。采用嫁接苗栽植23年后可开花结果，盛果期50年以上，寿命可达200年以上，大树每

47、年平均产干果50Kg，多可达150Kg，果肉和核仁均含油脂，干全果含油率33%36%，出油率25%30%，平均每株大树产油15Kg。脂肪酸中不饱和脂肪酸可达70%以上，主要成分为油酸、亚油酸。光皮树是石灰岩山地造林的良好树种。湖南林科院、北京林业大学以精制的光皮树油为原料油，通过酯交换反应制取生物柴油，所得生物柴油具有与0#柴油相似的特性，且具有安全、洁净的优点20。3.5 黄连木（Pistacia chinensis bunge）漆树科，别名黄芽子树、黄儿茶、黄连茶、黄连芽、鸡冠木、烂心木，药树，凉茶树，楷木，落叶乔木，高达25米，生于海拔140-3550米的山坡林中。黄连木是我国主要的木本

48、油料资源之一，主要分布在河北、河南、陕西、四川、贵州、云南、浙江、江苏、山东、安徽、福建、广东等地。幼树生长较慢，以后生长加快，4年后即可开花结实，株年产果5075Kg，果实含油量约35%，种仁含油量约56.5%，果实出油率20%35%，其脂肪酸组出主要为油酸51.6%，亚油酸28.3%，棕榈酸15.6%，亚麻酸2.1%，碘值111.0，皂化值193.0。黄连木籽油资源的开发除供食用外，可广泛用于油脂工业制取脂肪酸、润滑油和制皂等。其综合利用价值极高，有必要进行开发利用并加以推广21，224 植物能源研究开发的方向植物能源是一种可再生的、可持续开发的能源，也是化石能源的前体，人类从最初利用化石能源到目前开始利用植物能源，到以后大规模利用太阳能，其利用能源的方式逐渐变得更为直接，这是一种技术的、社会的进步。积极开发可再生的植物能源，因地制宜利用植物油作代用燃料油，走多能互补、综合利用，能促进能源消费结从单一化向多元化转变。我国政府充分重视生物能源的研究和开发，在科学技术中长期发展规划纲要中指出，要全面提升我国生物质产业科技创新能力，并在十一五期间，启动了“农林生物质工程”等重大项目，旨在对生物质高效降解、沼气规模化制备、植物质成型燃料开发等一批重大技术进行研究和突破，