0、前言
地球上蘊藏的可開發利用的煤和石化能源將分別在200年、40年內耗竭，天然氣也只能用60年左右。與此同時，由于石化能源的過度開發利用帶來環境污染和全球氣候變暖的問題也日益突出。因此，尋找和開發新型可再生能源迫在眉睫，富通新能源生產銷售的
秸稈顆粒機、
木屑顆粒機、
秸稈壓塊機專業壓制生物質成型顆粒燃料。
生物質能（biomass energy或bioenergy）是人類使用的最古老的能源，是隨著石化能源危機及回歸生態平衡而被人類重新認識的。生物質( bi-omass)主要是指可再生或循環的有機物質，包括農作物、樹木、垃圾、工農業廢棄物和其它植物及其殘體( residues)等。生物質能一般是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉化為化學能而儲存在生物質內部的能量，其來源于C02，燃燒后產生CO2，因此可以認為CO，的排放是零，甚至有所減少（燃燒后草木灰中含有大量的K2CO2）。故生物質與礦物燃料相比更為潔凈，具有可再生性、環境友好性，是解決能源和環境問題的有效途徑之—。
目前世界擁有生物質資源約18.41×1011t，如以能量換算，相當于目前石油產量的15 - 20倍。生物質能已成為僅次于煤、石油和天然氣的第四大能源，約占全球總能耗的14%。
1、國內外生物質能利用狀況
生物質能的研究與開發早己被世界各國所關注。歐盟規劃2010年可再生能源比例達12%，可替代2000×104 t石油，其中成本較低的生物質能約占80%。北歐各國發展木材發電，德國致力發展沼氣，并且己利用生物氣體研制新型燃料電池。美國加快木材發電和燃料乙醇的啟用，利用農作物及其廢物制造乙醇，作為汽車燃料。古巴利用大量的甘蔗渣用于燃燒發電，并且已進行國際合作，欲投資1億美元興建以甘蔗渣為原料的環保電廠，預計所生產的電能可達到古巴全國需要量。
我國是世界第二大能源消耗國，也是農業大國，生物質資源十分豐富，開發利用生物質能不僅能解決能源危機，為可持續發展提供充足的能源和動力，還可保護生態環境，解決環境污染問題。目前，我國生物質能源的開發和利用仍然以傳統的燃燒技術為主，生物質氣化、液化和生物柴油等技術正得到逐步發展。氣化以厭氧發酵技術的推廣和應用為主，同時發展直接氣化技術。
2、生物質能轉化利用技術及研究狀況
一般地，所有種類生物質都可以進行熱化學轉化，含濕量低的草本植物和木本植物最適合熱化學轉化，而能量密度低的散拋型農業廢棄物可通過壓縮成型來提高利用價值。
2.1直接燃燒法(Direct combustion)
直接燃燒通常是在蒸汽循環作用下將生物質能轉化為熱能和電能，為烹飪、取暖、工業生產和發電提供熱量和蒸汽。小規模的生物質轉化利用率低下，熱轉化損失約為30 - 90%。通過利用轉化效率更高的燃燒爐，可以提高利用率。
生物質燃燒最常用的是鍋爐燃燒和流化床燃燒技術，后者由于氮氧化物的低排放特性迅速得到青睞。G．Eriksson和B．KjellstrOm等研究了木材水解殘渣在150 kW的粉末燃燒器里的燃燒情況，結果表明直接燃燒是燃氣輪機使用的切實可行的方法。
直接燃燒是最早采用的一種生物質開發利用方式，可以最快速度地實現各種生物質資源的大規模無害化、資源化利用，成本較低，因而具有良好的經濟性和開發潛力。
2.2生物化學轉化(Biochemical conversion)
2.2.1發酵( Fermentation) 乙醇具有諸多優良特性，如燃燒特性好，無鉛、CO、SO，和其它碳氫化合物，有益于保護環境，特別是可直接與石油天然氣混合作為內燃機的液體燃料。
乙醇的發酵底物幾乎包括各種原始生物材料，最主要的原料為甘蔗、小麥、谷類、甜菜和木材。若用富含木質纖維素的農業廢棄物生產乙醇，可避免農作物食用和工業生產間的矛盾，其潛在生產量高達491 GL/年，是世界目前產量的16倍。Keikhosro等人采用毛霉、根霉和酵母對稀酸預處理過的稻草進行同步糖化發酵，根霉( oryzea)發酵乙醇產率高達74%，副產物為乳酸，毛霉( indicus)也能達到68%的產率。為避免生產乳酪剩余的乳清對環境造成污染，Salman等人用酵母發酵天然乳清，產生乙醇。美國能源部選用稀酸處理過的玉米纖維進行同步糖化發酵，降低了原料成本。高粱富含淀粉，但尚未用來生產生物質能，X．Zhan等對高梁采用超臨界流體擠壓蒸煮法，使乙醇轉化率提高5%，表明該法是一種有效的處理方法。
生物質發酵生產乙醇是國際上除了制備生物柴油以外的另一條石油替代路線，近期我國重點技術研發方向是利用甜高梁、木薯及木質纖維素等非糧食原料生產燃料乙醇，并建設規模化原料供應基地，建立生物質液體燃料加工企業，到2010年，燃料乙醇的年生產能力將達到約200×104t。
2.2.2慶氧性消化( Anaerobic digestion) 厭氧消化是指利用微生物在缺氧條件下消化易腐生物質，使其徹底分解，產生氫氣和甲烷等高能清潔燃料，即沼氣的過程。Yingnan Yang等以醋酸鹽等為有機源，在填充了碳氈的固定化產烷微生物流化床混合反應器中進行厭氧消化，使甲烷產量達798 mL/d，提高了產量。Jae K C等對餐飲廢棄物的各個組成及混合物的消化產甲烷情況進行了研究。
目前，木質纖維素類物質分解是沼氣生產的瓶頸問題。由于對厭氧消化所需要的三類嫌氧微生物的研究仍較膚淺，致使無法圓滿解決產氣效率低等現象。如果這一課題的研究得到質的進展，則可將原料由目前以人畜糞便為主擴大到各種秸稈、枝葉類，可以大大擴展沼氣原料來源。
2.3 熱化學轉化( Thermochemical conversion)
熱化學轉化技術與其它技術相比，具有功耗少、轉化率高、較易工業化等優點。生物質熱化學轉化包括氣化、熱解、液化和超臨界萃取，其中氣化和液化技術是生物質熱化學利用的主要形式。
2.3.1 氣化(Gasification) 氣化是生物質轉化的最新技術之一。生物質受熱后，通過連續反應將其中碳的內在能量轉化為可燃燒氣體，既可供生產、生活直接燃用，也可用來發電，進行熱電聯產聯供，從而實現生物質的高效清潔利用。此外，歐共體還開展了生物質氣化合成甲醇、氨的研究研究。
我國根據目前的生物質資源，如果僅將l%的麥桿和10%的谷殼用來氣化和發電，總裝機容量就可能會高于200×104 kW。另外，我國己基本具備了發展生物質氣化合成甲醇技術的空間，只要各部分的關鍵問題得到解決，并結合新技術和提高系統效率，生物質氣化合成甲醇技術就會具有廣闊的發展前景。
生物質氣化及發電技術在發達國家已受廣泛重視，發展中國家隨著經濟發展也逐步重視生物質的開發利用。在我國，利用現有技術，研究開發經濟上可行、效率較高的生物質氣化發電系統對今后能否有效利用生物質起關鍵作用。
2.3.2 熱解(Pyrolysis) 在隔絕空氣條件下加熱生物質，或者在少量空氣存在的條件下部分燃燒產生碳氫化合物、含油液體和殘炭的混合物，為熱解產物。通過生物質熱解及其相關技術，可生產焦炭和甲醇、丙酮、乙酸、焦油等副產物。
熱解按溫度、升溫速率、反應時間和顆粒大小等條件，可分為慢速熱解、常規熱解和閃速熱解三方式。快速熱解是以非糧食類的生物質為原料制取液體燃料的方法之一，尺度小的稻殼、木屑等的干燥物料是快速熱解工藝的理想原料。由快速熱解工藝獲得的液體燃料含氧量高，但是熱值較石化燃料低，還需要進一步精制處理才能有效利用。
如果能夠開發出選擇性優良的快速熱解工藝，生產出低含氧量，高熱值的液體燃料，那么快速熱解工藝將具有非常強的競爭力。
2.3.3 液化(Liquefaction) 生物質的熱解液化是在缺氧條件下將生物質迅速加熱到500℃~600℃溫度左右，使之主要轉換成液化產物（油）的一種工藝。這種液體燃料既可以直接作為燃料使用，也可以再轉化為品位更高的液體燃料或價值更高的化工產品。液化產品的處理方法包括催化加氫、熱加氫、催化裂解及兩段精制處理等。目前，催化加氫是較常用的方法。
高壓液化技術是生物質直接液化技術的一種，是指在較高壓力、一定溫度和溶劑、催化劑存在等條件下對生物質進行液化反應制取液體產品的技術。相比同為直接液化的快速熱裂解法，該技術具有工藝簡捷、易于大規模工業化生產等特點，因而得到了廣泛的關注和深入的研究。
2.3.4 超臨界流體萃取(Supercritical fluid ex-traction，SCFE) 超臨界流體(SCF)具有氣液兩重性的特點，它既有與氣體相當的高滲透能力和低粘度，又兼有與液體相近的密度和對許多物質優良的溶解能力。在超臨界水中，將煤炭和生物質能源轉化為清潔的氫能，具有氣態產物中氫氣含量高，無需對原料進行干燥，反應不生成焦油等副產品，不造成二次污染等優點。A．Demirbas用超臨界水萃取法使水果皮產生富氫氣體。和其它熱解、氣化等熱化學法相比，超臨界萃取法能直接處理潮濕物料而不用對其干燥，并且能在較低溫度下保持高的萃取效率。
超臨界流體萃取能減少樣品的準備時間，加快提取速度，改善萃取效果，并且對固體和半固體樣品的提取率不亞于常規萃取法。可作為SCF的物質很多，如二氧化碳、六氟化硫、乙烷、甲醇、氨和水等。利用SCFE進行生物質轉化已有很多應用。
2.4 固體成型技術(Briquetting technology)
固體成型技術是指在一定溫度與壓力作用下，將原來分散的、沒有一定形狀的生物質廢棄物壓制成具有一定形狀、密度較大的各種成型燃料的高新技術。秸稈、谷殼和木材等的屑末下腳料由于體積密度小，占用空間大，直接焚燒浪費資源且污染環境。該技術則能以連續的工藝和工廠化的生產方式將這些低品位的生物質轉化為易儲存、易運輸、能量密度高的高品位生物質燃料，從而使燃燒性能得到明顯改善，熱利用效率顯著提高，為高效再利用農林廢棄物、農作物秸稈等提供了一條很好的途徑。
目前國內開發的生物質顆粒燃料成型技術（Highzones技術），比熱壓成型技術減少了烘干、成型時加熱及降溫等三個耗能程序，可就地將原料及時壓縮成顆粒燃料，解決了生物質燃料規模化應用中存在的收、運、儲成本高的瓶頸問題，便于在原料產地推廣使用，這一技術被歐盟生物質能工業協會主席托德先生稱為“世界生物質能領域的首創”。
2.5生物柴油制取( Biodiesel production)
這是一種從含有大量植物油的種子中提取液體油直接用于燃燒或將其經乳化、高溫裂解或酯化處理后作為替代柴油的方法。
植物油粘度較大，直接用作燃料油會出現結焦炭化等現象，國內外普遍采用以低碳醇為酯化劑，用酸、堿或酶作催化劑，將原料油進行酯化處理后獲得相應的脂肪酸酯，即生物柴油。生物柴油性能與石化柴油相近，并且具有硫含量低、分解性能好、燃燒效率高等特點，大大降低了環境污染，是石化柴油的優良可再生替代品，有“綠色柴油”之稱。相比其它方法，酯交換法工藝簡單、費用較低、制得的產品性質穩定，是生物柴油主要的制備方法。
美國主要以相對便宜的豆油為原料制備生物柴油，歐洲主要是以油菜籽為原料，棕櫚油、葵籽油、米糠油等也是最常見的原料。值得一提的是，動植物廢棄餐飲油是一種很好的制備生物柴油的原料，除了獲得優質生物柴油并防止廢棄油重返餐桌，保證飲食安全，還可以有效降低生產成本。Mustafa C用廢油制備生物柴油并進行了排放實驗。結果表明：生物柴油和石化柴油具有幾乎相同的熱效率，在HC、CO等方面比普通2#柴油降低了46. 27%、17. 77%。日本植物油資源貧乏，因此主要用廢油為原料制備生物柴油。
我國多年來開展了一些生物柴油研發工作，中科大、石油化工研究院、西北農林科技大、遼寧能源所等分別進行了實驗研發和小型工業試驗，一系列關鍵技術己被克服。海南、四川和福建幾家公司開發出擁有自主知識產權的技術，相繼建成年產超過萬噸生物柴油的生產企業。我國中長期規劃戰略目標指出：2020年乙醇和生物柴油的產量各達到1 500×104 t，替代25%的石油進口。
本課題組分別以含油率較高、經濟壽命達70余年的木本作物一烏桕所產的梓油和動植物廢棄油脂為原料，在制備生物柴油過程中使用自制的磁性固體催化劑，制備出高質量的生物柴油。該催化劑催化活性較高，易與反應體系分離、回收，可重復使用，避免傳統工藝使用強酸、強堿催化劑所產生的大量廢液腐蝕設備，污染環境，具有環境友好性；同時用大孔樹脂精制其副產物，得到高附加值的精制甘油，有效降低了生產成本[33]。整個生產過程中無“三廢”、無污染，符合綠色化工生產要求。生物柴油生產過程對水分要求苛刻，去除水分一般采用硅膠干燥或真空減壓蒸餾，設備投資大，能耗高，增加生產成本。本課題組開發的特種乳化劑，可使適量水分、生物柴油、石化柴油相混合，形成均一、澄清體系，燃燒充分且性能穩定。目前研究成果已取得若干項專利。
3、生物質能的應用前景
生物質能對經濟發展和生態平衡起著舉足輕重的作用，我國生物質能富集區往往是“老少邊窮”地區和純農業區，經濟建設相對落后，發展生物能源不僅經有經濟意義，對解決農業產業化、農村剩余勞動力轉移、農村地區工業化和建設和諧社會，都有很大意義。“不與人爭糧，不與糧爭地，不與傳統行業爭利”，這是我國發展生物質能利用的新特點。
據中國工程院《中國可持續發展能源戰略研究》預測，2050年我國生物質能開發利用量將達到275 Mt標準煤，占一次能源供應量的8%，因此生物質能具有廣闊的開發前景。2006年8月19日，全國生物質能開發利用工作會議在北京召開。農業部副部長尹成杰在會上提出，生物質能的開發利用既涉及農業和農村經濟發展，又關系到能源安全。我國生物質能開發利用的4個重點領域：大力普及農村沼氣；積極推廣農作物秸稈生物氣化和固體成型燃料；穩步推進秸稈發電。
目前我國生物質資源利用取得了一定成就，但同時也存在著很大弊端，在經濟落后地區，人們對生物質能的不恰當利用造成自然生態日趨惡化；并且農村大部分農業廢棄物的就地焚燒，致使資源浪費和環境污染。技術方面，與發達國家相比尚存在一定差距，在生物質液化、制氫及生物柴油制備等方面有待進一步研發。另外，國內生物質資源開發利用的成本還比較高。因此，除了依靠市場機制來進行調控和發展，生物質的推廣應用還需要國家的政策扶持和財力支撐，以此來保證產學研的緊密結合，使科研成果能夠盡快轉化為生產力。
我國《可再生能源法》于2006年1月1日正式實施，相關價格、稅收、強制性市場配額和并網接入等鼓勵扶持政策也相繼出臺，這一切都為生物質能的加速發展搭建了施展的平臺，因此，我們應該把握時機，未雨綢繆，做好相關技術儲備，才能在新能源時代有立足之地。
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1、
秸稈顆粒機
2、
木屑顆粒機
3、
秸稈壓塊機
