生物质能及新材料.ppt
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1、生物质能及新材料 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望什么是生物质能v生物质是指由光合作用而产生的各种有机体,光合作用生物质是指由光合作用而产生的各种有机体,光合作用利用空气中的二氧化碳和土壤中的水,将吸收的太阳能利用空气中的二氧化碳和土壤中的水,将吸收的太阳能转换为碳水化合物和氧气。转换为碳水化合物和氧气。vxCO2+yH2O Cx(H2O)y+xO2v定义定义1:生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化:生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学
2、能而储存在生物中的一种能量形式。为化学能而储存在生物中的一种能量形式。v定义定义2:以生物质为载体、通过光合作用,将太阳能转:以生物质为载体、通过光合作用,将太阳能转化为化学能形式。化为化学能形式。v是一种唯一可再生的碳源,可转化常规的固态、液态和是一种唯一可再生的碳源,可转化常规的固态、液态和气态燃料。气态燃料。v英文名称:英文名称:biomass energy,bioenergy 植物光合作用植物光合作用光合作用与呼吸作用的比较v光合作用 v呼吸作用 v释放能量v储藏能量v吸收二氧化碳,释放氧气v吸收氧气,释放二氧化碳v在有光的地方才能进行v有光、无光都能进行v有叶绿体的细胞v所有生活细胞
3、v合成有机物v分解有机物 绿色植物制造的有机物除了自己利用外,还有什么作用呢?绿色植物制造的有机物还通过食物链,进入其他生物体内,参与构建其他生物体,并为其他生物体的生命活动提供能量。组成v纤维素v半纤维素v木质素v淀粉v蛋白质v脂质生生物物 质质农业废弃物农业废弃物木材及森林工业废弃物木材及森林工业废弃物禽畜粪便禽畜粪便城镇生活垃圾城镇生活垃圾能源作物能源作物我我国国生生物物质质能能农作物秸秆农作物秸秆薪柴薪柴禽畜粪便禽畜粪便生活垃圾生活垃圾工业有机废渣和废水工业有机废渣和废水目前目前利用利用未来未来能源农业能源农业能源林业能源林业占占50%以上以上 我我国国生生物物质质能能农作物秸秆农作物
4、秸秆薪柴薪柴禽畜粪便禽畜粪便生活垃圾生活垃圾工业有机废渣和废水工业有机废渣和废水目前目前利用利用未来未来能源农业能源农业能源林业能源林业40%作为饲料、作为饲料、肥料和工业原料肥料和工业原料我我国国生生物物质质能能农作物秸秆农作物秸秆薪柴薪柴禽畜粪便禽畜粪便生活垃圾生活垃圾工业有机废渣和废水工业有机废渣和废水目前目前利用利用未来未来能源农业能源农业能源林业能源林业60%可用于能源用可用于能源用途,约途,约2.1亿吨标煤亿吨标煤主要为燃料,主要为燃料,40%的森林剩的森林剩余物未利用,约余物未利用,约0.3亿吨标亿吨标煤煤少部分作为肥料,大少部分作为肥料,大部分成为农村的主要部分成为农村的主要污
5、染源,约污染源,约0.6亿吨标亿吨标煤煤我我国国生生物物质质能能农作物秸秆农作物秸秆薪柴薪柴禽畜粪便禽畜粪便生活垃圾生活垃圾工业有机废渣和废水工业有机废渣和废水目前目前利用利用未来未来能源农业能源农业能源林业能源林业60%可用于能源用可用于能源用途,约途,约2.1亿吨标亿吨标煤煤主要为燃料,主要为燃料,40%的森林剩的森林剩余物未利用,约余物未利用,约0.3亿吨标亿吨标煤煤至少可以获得至少可以获得0.8亿吨标煤的能源亿吨标煤的能源至少有至少有80%约约0.7亿亿吨标煤的资源量吨标煤的资源量我我国国生生物物质质能能农作物秸秆农作物秸秆薪柴薪柴禽畜粪便禽畜粪便生活垃圾生活垃圾工业有机废渣和废水工业
6、有机废渣和废水目前目前利用利用未来未来能源农业能源农业能源林业能源林业主要发展能源用途的甘主要发展能源用途的甘蔗、甜高粱、木薯、芒蔗、甜高粱、木薯、芒草等高能品种,通过转草等高能品种,通过转基因的方法可获得光合基因的方法可获得光合效率很高的能源作物品效率很高的能源作物品 种种我我国国生生物物质质能能农作物秸秆农作物秸秆薪柴薪柴禽畜粪便禽畜粪便生活垃圾生活垃圾工业有机废渣和废水工业有机废渣和废水目前目前利用利用未来未来能源农业能源农业能源林业能源林业可持续发展的问题,可持续发展的问题,森工产业的关闭和天森工产业的关闭和天然林的停止采伐然林的停止采伐农业废弃物v主要包括农业生产过程中的废弃物和农业
7、加工业的废弃物,如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆、农业生产过程中剩余的稻壳等。v四大特点:数量大、品质差、价格低、危害多。v稻壳8:稻米加工过程中数量最大的副产品,约占稻谷重量的20%以上。稻壳可燃物达70%以上,热值为12560-14650kJ/kg.v玉米芯8:将玉米穗剥去玉米粒的轴穗,约占玉米穗重量的75-85%。我国玉米主要产区是辽宁、吉林、黑龙江、河北、山东和四川等地,平均热值为14400kJ/kg.v花生壳:花生初加工的剩余物,不同种类花生的花生壳含量是不同的,一般情况下占总重量的35%。平均热值是19200kJ/kg.v甘蔗渣:蔗糖加工业的主要废弃物之一,甘蔗渣与蔗糖的比例
8、为1:1.平均热值为8039kJ/kg木材及森林工业废弃物木材及森林工业废弃物v森林生长和林业生产过程提供的生物质能源,森林生长和林业生产过程提供的生物质能源,主要包括薪材、在森林抚育和间伐作业中的零主要包括薪材、在森林抚育和间伐作业中的零散木材,残留的树枝、树叶和木屑等;木材采散木材,残留的树枝、树叶和木屑等;木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等;林业副产品的废弃物,如果壳板皮和截头等;林业副产品的废弃物,如果壳和果核等。和果核等。禽畜粪便禽畜粪便v规模化养殖通常指年存栏规模化养殖通常指年存栏500头以上的养猪场、头以上的养猪场、
9、3万只以上的养鸡场和万只以上的养鸡场和100头以上的养牛场等头以上的养牛场等达到规定规模的禽养殖场和养殖小区。达到规定规模的禽养殖场和养殖小区。v禽畜养殖业是人类动物蛋白、皮革、羽绒等禽畜养殖业是人类动物蛋白、皮革、羽绒等禽畜产品的重要来源。随着需求的不断增大,禽畜产品的重要来源。随着需求的不断增大,传统的分户散养的方式逐渐转向专业化、规传统的分户散养的方式逐渐转向专业化、规模化和集约化的生产方式。模化和集约化的生产方式。v禽畜粪便以及残杂等废弃物禽畜粪便以及残杂等废弃物v开发和推广集约化养殖畜禽粪便的资源化利用开发和推广集约化养殖畜禽粪便的资源化利用技术,通过收集、转化、干燥、粉碎、脱臭、技
10、术,通过收集、转化、干燥、粉碎、脱臭、包涂等工序,将之转变为工业规模的高效生物包涂等工序,将之转变为工业规模的高效生物肥料,可有效减少环境污染,同时提高相当数肥料,可有效减少环境污染,同时提高相当数量的化肥,同时还可以缓解我国高效有机肥料量的化肥,同时还可以缓解我国高效有机肥料供应不足的矛盾。供应不足的矛盾。城镇生活城镇生活垃圾垃圾9v主要由居民生活垃圾,商业、服务业垃圾和主要由居民生活垃圾,商业、服务业垃圾和少量建筑垃圾等废弃物所组成的混合物,成少量建筑垃圾等废弃物所组成的混合物,成分比较复杂,其构成主要受居民生活水平、分比较复杂,其构成主要受居民生活水平、能源结构、城市建设、绿化面积以及季
11、节变能源结构、城市建设、绿化面积以及季节变化的影响。化的影响。城镇生活城镇生活垃圾垃圾v垃圾构成的特点:一,垃圾中有机物含量垃圾构成的特点:一,垃圾中有机物含量接近接近1/3甚甚至至更高;二,食品类废弃物是有机物的主要组成部分;更高;二,食品类废弃物是有机物的主要组成部分;三,已降级有机物含量高。三,已降级有机物含量高。v生活污水主要有城镇居民生活、商业和服务业的各种生活污水主要有城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成,如冷却水、洗浴排水、涮洗排水、洗衣排排水组成,如冷却水、洗浴排水、涮洗排水、洗衣排水、厨房排水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、水、厨房排水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、
12、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水,其中都富含有机物。出的废水,其中都富含有机物。能源作物能源作物v指以提供制取燃料原料或提供燃料油为目的的指以提供制取燃料原料或提供燃料油为目的的栽培植物总称。栽培植物总称。v能源作物作原料制取的燃料油有很多优点:燃能源作物作原料制取的燃料油有很多优点:燃烧后比化石能源对环境污染少,是一种低硫燃烧后比化石能源对环境污染少,是一种低硫燃料,而且不增加二氧化碳排放量;比核能使用料,而且不增加二氧化碳排放量;比核能使用安全;比风能、地热使用广泛;可进行降解等。安全;比风能、地热使用广泛;可进行降解等。
13、因而被称为绿色能源。因而被称为绿色能源。v种类:一,以制酒精为目的的一年生或多年种类:一,以制酒精为目的的一年生或多年生作物,如玉米、甘蔗、甜高粱、甘薯、木生作物,如玉米、甘蔗、甜高粱、甘薯、木薯等;二是以生产燃料油(如生物柴油、烃薯等;二是以生产燃料油(如生物柴油、烃类物质)为目的的植物,如油菜、绿玉树等;类物质)为目的的植物,如油菜、绿玉树等;三是用于直接燃烧的植物,比如专门提供薪三是用于直接燃烧的植物,比如专门提供薪材的薪炭林;四是可供厌氧发酵的藻类或其材的薪炭林;四是可供厌氧发酵的藻类或其他植物他植物v培育方法:除利用常规技术外,还应大力采培育方法:除利用常规技术外,还应大力采用生物技
14、术。生物技术栽培转基用生物技术。生物技术栽培转基因因4能源作物能源作物是把作物作为生物反应器,充分利用植物的是把作物作为生物反应器,充分利用植物的生物合成能力,大规模生产廉价能源原料。生物合成能力,大规模生产廉价能源原料。v薪炭林提高产量高而生产期短的生物质能源,薪炭林提高产量高而生产期短的生物质能源,是大多数发展中国家的重要能源,也是我国是大多数发展中国家的重要能源,也是我国森林发展的一个战略林种,发展薪炭林是改森林发展的一个战略林种,发展薪炭林是改变我国目前薪柴过量使用,满足农村能源需变我国目前薪柴过量使用,满足农村能源需求的重要措施,并且对保护其他林种,维护求的重要措施,并且对保护其他林
15、种,维护和改善生态环境和大气自然环境也有很大作和改善生态环境和大气自然环境也有很大作用。用。生物质能的特点v生物质能具有许多优点:生物质能具有许多优点:v1、生物质资源的大量性和普遍性,、生物质资源的大量性和普遍性,转化方式多转化方式多种多样种多样:每年植物光合作用固定的碳:每年植物光合作用固定的碳21011t,含能量达含能量达31021J,相当于全世界每年耗能量的,相当于全世界每年耗能量的10倍。倍。v2、生物质能是一种理想的可再生资源、生物质能是一种理想的可再生资源v3、生物质能生物质能是一种清洁的低碳燃料是一种清洁的低碳燃料:其含硫和其含硫和含氮量都很低,同时灰分含量也很小含氮量都很低,
16、同时灰分含量也很小v4.生物质利用过程中二氧化碳零排放生物质利用过程中二氧化碳零排放缺点缺点v1.小规模利用小规模利用v2.植物仅能将极少量的太阳能转换成有机物植物仅能将极少量的太阳能转换成有机物v3.单位土地面积的有机物能量偏低,生物质单位质量单位土地面积的有机物能量偏低,生物质单位质量热值较低热值较低v4.缺乏适合栽种植物的土地缺乏适合栽种植物的土地v5.有机物的水分偏多,影响了生物质的燃烧和热裂解有机物的水分偏多,影响了生物质的燃烧和热裂解特性特性v6.分布比较分散,收集运输和预处理成本较高分布比较分散,收集运输和预处理成本较高生物质能开发利用的意义v1,经济意义:我国的生物资源非常丰富
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