生物能

目錄: 1、生物能 - 簡介; 2、生物能 - 特點; 3、生物能 - 處理及應用; 4、小結

生物能 - 簡介

由于生物質的存在很稀散，能量密度又比較低，而且不是濕的就是潮的，如果當作商業能利用，要收集起大量的生物質，其費用是十分高的。因此，目前生物質能的商業應用大多是利用那些因其他原因已被收集起來的現成材料，例如木材加工和食品加工的廢棄物及城市的有機廢物。目前生物質能的開發應用主要在三個方面：一是在一些農村建立以沼氣為中心的能量，物質循環系統，使秸桿中的生物能以沼氣的形式緩慢地釋放出來，解決燃料問題;二是建立以植物為能源的發電廠。變“能源植物”為“能源作物”，如“石油樹”，綠玉樹，續隨子;三是種植柑蔗，木薯，海草，玉米，甜菜，甜高粱等，既有利于食品工業的發展，植物殘渣又可以制造酒精以代替石油。

生物能 - 特點

蘊藏量極大，僅地球上的植物，每年生產量就像當于目前人類消耗礦物能的20倍。在各種可再生能源中，生物質是貯存的太陽能，更是一種唯一可再生的碳源，可轉化成常規的固態、液態和氣態燃料。據估計地球上每年植物光合作用固定的碳達2x1011t，含能量達3x1021j。

生物能是第四大能源，生物質遍布世界各地，世界上生物質資源數量龐大，形式繁多，它包括薪柴，農林作物，農業和林業殘剩物，食品加工和林產品加工的下腳料，城市固體廢棄物，生活污水和水生植物等等(中國生物質資源主要是農業廢棄物及農林產品加工業廢棄物、薪柴、人畜糞便、城鎮生活垃圾等四個方面)。

生物能 - 處理及應用

生物質能不單只用來當燃料使用，也有其他用途，例如玉米。

低技術處理包括:

堆肥 (調整和增肥土壤)

厭氧消化 (使生物質能腐爛以生產沼氣或將污泥轉成肥料)

發酵和蒸餾 (都用來制造乙醇)

更高技術的處理包括:

高溫裂解 (在空氣不足或缺乏空氣的狀態下加熱有機廢棄物以制造像是瓦斯或是煤炭等易燃物)

加氫氣化 (生產甲烷和乙烷)

氫化 (在高溫高壓下用一氧化碳和蒸氣將生物質能轉化為石油)

破壞性蒸餾 (用高纖維有機廢棄物中生產甲醇)

酸水解 (用廢木材生產可蒸餾的糖類)

燃燒生物質能或是其所生產的燃料，可以用來生產熱能或是電能。

生物質能的其他用途，除燃料和堆肥包括:

建材

生物可降解塑膠和紙張(用纖維素)

生物能 - 優缺點

優點

(1)提供低硫燃料

(2)提供廉價能源

(3)將有機物轉化成燃料可減少環境公害(例如，垃圾燃料)

(4)與其他非傳統性能源相比較，技術上的難題較少。

缺點

1)植物僅能將極少量的太陽能轉化成有機物，

(2)單位土地面的有機物能量偏低，

(3)缺乏適合栽種植物的土地，

(4)有機物的水分偏多(50%～95%)

生物能 - 環境問題

生物質能是碳循環的一個環節。光合作用將大氣中的碳轉化成有機物質，而碳在死亡或被氧化后會再以二氧化碳(CO2)的形式回歸大氣。這循環相對的所需的時間較短，而用作燃料的植物可以很快地不斷地重復種植替代。因此使用生物質能作為燃料依然可以維持大氣中碳含量的水平。按重量計算，干燥木材普遍的碳儲量大約在50%左右。

雖然生物質能是一種可再生能源，有時也被稱為"碳中性"的能源，但還是可能會助長全球暖化。這情況會發生在碳中性平衡被破壞時，例如森林開伐或都市化。使用生質燃料替代化石燃料仍會排放一樣多的CO2至大氣中。但用作燃料的生物質能還是被視為是碳中性的，或者是溫室氣體的凈消耗者，因為可以抵銷甲烷進入大氣。干燥的生物質能中含量約50%的碳早已經進入碳循環中。在生物質能的生命中會從大氣吸收CO2，結束后再以CO2和甲烷(CH4)的形式回歸大氣，而這取決于它最后的結果。CH4最后會再轉化成CO2并完成碳循環的周期。而化石燃料會將碳帶離循環并儲存起來，直到再回歸大氣中，增加大氣碳循環的碳含量。

生物剩余物的產生的能源會取代化石燃料而讓化石燃料的碳繼續被留著，也交換循環中包括生物殘留的CO2和CH4的混和氣體還有大部分的碳的組成。但因為缺乏借由生物剩余物產生能量的應用，大部分剩余物的碳還是以腐爛或燃燒的方式回歸大氣。腐爛過程中大約會產生50%的CH4，而燃燒會產生5-10%的CH4。發電廠會控制燃燒將大部分的生物質能轉換成CO2，因為CH4是比CO2更強大的溫室氣體。借由利用生物質能產生能量的處理過程中將CH4轉換成CO2能夠大幅的減緩溫室效應。

目前再美國現有的生物質能發電廠供應1700百萬瓦，占全部約0.5%的電力。減少了約1100萬噸的CO2和200萬噸的CH4排放量。而減少排放的CH4量所產生的溫室效應威力是減少排放的CO2的20倍。生物質能生產能量所減少的排放溫室氣體的效率是其他碳中性能源生產技術的5倍。

目前Florida Crystals Corporation的New Hope Power Partnership是美國最大的生物質能發電廠。借由回收甘蔗渣和廢棄木材所產生的140百萬瓦電力足夠提供它的大型研磨廠和提煉廠運作還有超過40000家庭的供電。每年約省下了80萬桶的石油，減少使用了許多在佛羅里達的垃圾掩埋地。

盡管生物質能作物經過收成還是可以儲存碳元素。例如種植柳枝稷的土壤里的有機物就比一般作物的耕地土壤多出許多，尤其是在12吋以上的深度中。雖然植物根部的生物質能會增加，但是多年生草本植物需要多年時間才觀察的到。