生產力的發展使得人類對能源的需求越來越大,嚴峻的能源問題日益成為全世界關注的突出問題。
科學家指出:地球上億萬年積累的化石能源(石油、天然氣、煤等),僅能支撐300年的大規模開採就將面臨枯竭。人們終於認識到,化石能源的使用不是無限的。未雨綢繆,利用現代科技發展生物能源,是解決未來能源問題的一條重要出路。
生物能源(又稱綠色能源)是指從生物質得到的能源,它是人類最早利用的能源。古人鑽木取火、伐薪燒炭,實際上就是在使用生物能源。但是通過生物質直接燃燒獲得能量是低效而不
經濟的。隨著工業革命的進程,化石能源的大規模使用,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。
「萬物生長靠太陽」,生物能源是從
太陽能轉化而來的,只要太陽不熄滅,生物能源就取之不盡。其轉化的過程是通過綠色植物的光合作用將
二氧化碳和水合成生物質,生物能的使用過程又生成二氧化碳和水,形成一個物質的循環,理論上二氧化碳的淨排放為零。生物能源是一種可再生的
清潔能源,開發和使用生物能源,符合可持續的科學發展觀和循環經濟的理念。因此,利用
高技術手段開發生物能源,已成為當今世界已開發國家能源戰略的重要部分。
當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。
沼氣是
微生物發酵秸稈、禽畜糞等有機物產生的混合氣體,主要成分是可燃的甲烷。生產沼氣的設備簡單,方法簡易,適合在農村推廣使用。我國已有許多地方的農村和畜牧場使用了沼氣。沼氣的推廣使用節約了資源,保護了環境,也提高了農民的生活質量。目前,沼氣的規模化生產需要解決的是設備及提高甲烷含量等技術問題。
氫氣的燃燒產物只有水,因此氫氣是最清潔的能源。氫氣可以利用生物質通過微生物發酵得到,這一過程被稱為生物制氫。目前我國科學家已獲得了能高效產氫的微生物,可以小規模地進行生物制氫,但要實現生物制氫的產業化,還有許多技術和經濟問題需要解決。
生物柴油是利用生物酶將植物油或其他油脂分解後得到的液體燃料,作為柴油的替代品更加環保。歐洲已專門種植油料作物用來生產生物柴油,形成了一定規模,美國也有生物柴油的小規模生產。生物柴油所遇到的問題是作為原料的植物油成本較高。在我國,已有多個科學家小組在從事生物柴油的研究開發。最近,科學家發現,一些微生物也能合成油脂,這也許可以為克服生物柴油的原料問題起到重要作用。
燃料乙醇是目前世界上生產規模最大的生物能源。乙醇俗稱酒精,以一定的比例摻入汽油可作為汽車的燃料,不但能替代部分汽油,而且排放的尾氣更清潔。我國的燃料乙醇生產已形成規模,主要是以玉米為原料,同時正在積極開發甜高粱、薯類、秸稈等其他原料生產乙醇,目前產量居世界第三。
儘管從我國或全世界看,生物能源的開發利用都處於剛起步階段,生物能源在整個能源結構中所占的比重還很小。但是,生物能源的發展潛力不可估量。
我國政府十分重視生物能源的開發,早在上世紀50年代就在農村推廣沼氣,取得了舉世矚目的成績。本世紀初,國家又決定發展燃料乙醇,先後在東北、華中和華東建立了大規模的燃料乙醇生產企業,並制定了相關的汽油醇標準,已有一些省市的汽車在使用汽油醇。國家還投入了相當的力量組織生物能源的科學研究和科技攻關,取得了可喜成果。在產能微生物研究、生物轉化研究、過程與設備研究等方面都達到了很高的水平。
我國生物質資源十分豐富,每年生產約5億噸糧食,同時產生7億多噸秸稈,除去用於飼料、
肥料和其他工業原料外,至少還有一半可用於生物能源。加上禽畜糞、森林加工剩餘物等,我國現有可供開發用於生物能源的生物質資源至少達到4.5億噸標準煤,約相當於我國2000年全部一次能源消費的40%。此外,我國還有約20億畝宜農、宜林荒山荒地可用於發展能源農業和能源林業。
據專家估計,未來30年,我國至少可發展20億噸生物能源,加上核能、水能、
風能、太陽能、
地熱能開發以及傳統的化石能源和發展各種節能技術,我國的能源供應足以支持我國社會經濟高速而持續地發展,國外某些人散布的「中國能源威脅論」是沒有根據的。