清洁能源 生物能

1、生生 物物 能能 源源 * * 可再生能源可再生能源. . * * 清洁能源清洁能源, ,环境污染相对较少环境污染相对较少. . * * 易于储存和运输易于储存和运输. . * * 分布广泛分布广泛. . 新新 能能 源源 太 阳 能 、 生 物 能 源 、 风 能太 阳 能 、 生 物 能 源 、 风 能 新能源可再生能源生物能源 * 石石 油：油：储量储量15001500亿吨亿吨 可用4040年年 * 天然气：天然气：储量储量11001100亿吨亿吨 可用5050 年 * 煤炭：煤炭：储量储量55005500亿吨亿吨 可用200200年年 全球化石能源储量全球化石能源储量 0 0 5005

2、00 10001000 15001500 20002000 196019601980198020002000202020202040204020602060 Quads（BTU）Quads（BTU） 能源消费能源消费 能源供给能源供给 20062006年年 一项目意义一项目意义 当今世界开发新能源迫在眉睫，原因是目前所用的能源如石油、天然气、煤，均属 不可再生资源，地球上存量有限，而人类生存又时刻离不开能源，所以必须寻找新 的能源。 二本中心研究方向二本中心研究方向 燃料酒精研究与开发概况燃料酒精研究与开发概况 在汽油中添加25%的无水酒精,不改变发动机和汽化器结构，动力基本上不受 影响酒精汽

3、油混合燃料汽车，一氧化碳排放量降低2030，二氧化碳 排放量降低25左右 车用汽油醇的市场是相当广阔的，巴西从一九七五年开始实施“酒精替代计 划”，目前每年生产约四十亿加仑乙醇，已使温室气体排放减少了百分之二 十；美国于一九九二年开始鼓励使用乙醇作新配方汽油的充氧剂，大大促进 了美国燃料乙醇的生产；日本也从一九八三年开始实施燃料乙醇的开发计划， 重点开发用农、林废物等未利用资源直接发酵生产乙醇的技术。 中国政府也非常重视开发使用乙醇汽油，将生产燃料乙醇列入了国家 “十五”示范工程重大项目。“十一五”中国将全面推广使用“车用 乙醇汽油”，并且已颁布了“变性燃料乙醇”和“车用乙醇汽油”两 项产品的

4、国家标准。 由于能源危机和环境保护的要求，一些发达国家和地区开始使用无水 酒精做为汽油添加剂，我国政府于2001年就开始鼓励酒精燃料的研究 和开发。国家发改委设立专项资金在国内黑龙江省、吉林省、河南省 等四个基地进行示范，建设规模都在20万吨/年以上。随着汽油醇的 推广应用，酒精的需求量将出现较大幅度的增长。新能源酒精发展前 景看好 燃料酒精的原料陈化粮到现在已经基本用光，燃料酒精 的生产不再全是用库存陈粮，很大一部分是新粮 燃料酒精生产成本过高，某些企业达5000元/吨，与国际 燃料酒精价格相差太大 开发新的燃料酒精原料，减少对粮食安全构成的威胁采 用秸杆、甜高粱、薯干、甘蔗等作为原料 发展

5、新技术，大幅度降低生产成本，增加企业利润 我国燃料酒精生产中的问题我国燃料酒精生产中的问题 出路：出路：开发以纤维素(秸杆、蔗渣）和糖质(蔗汁） 等为原料的燃料酒精生产技术 甘蔗 秸杆 压榨 粉碎糖化 酒精发酵 酒精蒸馏 酒精发酵 蔗渣蔗渣 菌种 蔗汁蔗汁 酒精罐 生物质转化制酒精生物质转化制酒精 6kg6kg秸杆产秸杆产 1kg1kg酒精酒精 14kg14kg甘蔗的甘蔗的 汁产汁产1kg1kg酒精酒精 氢是一种可被高效利用的清洁燃料 氢能将成为未来电动汽车的重要燃料 生物制氢是一条可持续大规模获取氢的途径 生物氢能研究开发概况生物氢能研究开发概况 美国：启动氢能发展计划 生物质制氢，太阳能制

6、氢 欧洲：氢能电动汽车 生物质制氢，太阳能制氢 日本：氢能电动汽车 光生物制氢 中国：氢能电动汽车 生物质制氢，化石燃料制氢 0.2 L液 H2/100 km 氢能开发计划氢能开发计划 生物制取氢气和氢能的特点生物制取氢气和氢能的特点 传统的汽车等交通工具均以汽油、柴油为燃料、若用氢气作燃料 更为理想，其特点：（1）洁净，不污染环境；（2）热效率高， 约是汽油的3倍；（3）生物制取氢气有潜力。 氢气也许是一种较为理想的能源。关键在于找到一种廉价产氢的 方法。 有专家认为，利用普通池塘绿藻的产氢能力或许是个最实际的选 择-经济实用，分布广。绿藻这种微型低等植物繁殖快，全世界 到处都有它的分布，它

7、在有水、阳光的条件下具有制造氢气的能 力。在人工控制下可迫使绿藻按要求生产氢气，有实验研究报告 指出，一升绿藻培养液每小时可产氢3毫升，还需进一步提高产氢 效率。注意两点：（1）运用基因工程技术改进这种产氢系统，有 可能使氢气产量增加10倍或更高些；（2）细胞固定化技术的应用， 有可能提高微型绿藻持续产氢能力。 日本北里大学研究人员用生活垃圾制取氢气取得良好效果，产率 颇高，可将氢气不仅直接作洁净能源使用，而且为燃料电池的开 发提供优质原料，更为经济实用，具有潜在的开发优势。研究人 员选用一种厌氧性细菌即一种“梭菌”AM21B菌株，与加水研碎 的剩菜、鱼骨等生活垃圾混合在一起，于37下发酵生产

8、氢气， 所得实验结果表明，每1公斤生活垃圾可获49升氢气；制氢后所余 下的生活垃圾呈糊状，无臭味，可进一步实现资源化，使之成为 农田有机肥料如堆肥。 生物质暗发酵与光发酵制氢系统生物质暗发酵与光发酵制氢系统 生物质 有机废水预处理 预处理 糖化 气体洗 脱 暗发酵制氢 分 解 菌 储氢罐 产 氢 菌 秸杆粉 光发酵制氢 H2 H2光 合 菌 H2+CO2H2+CO2 气体收集系统 有机酸有机酸有机酸有机酸 糖 类糖 类 H2+CO2 气体分离系统 CO2 H2 生 物 质 研究基础研究基础生物氢能生物氢能 生物柴油生物柴油 生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物、野生油料植物和工 程微藻

9、等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原 料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油 燃料。生物柴油是生物质能的一种，它是生物质利用热裂 解等技术得到的一种长链脂肪酸的单烷酯。 生物柴油是典型“绿色能源”，大力发展生物柴油对经济 可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大 气污染具有重要的战略意义。 生物柴油特点生物柴油特点 1)含水率较高，最大可达30%-45%。水分有利于降低油的黏度、提高 稳定性，但降低了油的热值 2)pH值低，故贮存装置最好是抗酸腐蚀的材料（制备方法不同的酸 价不一样）； 3)密度比水小，相对密度在0.87240.8886之间； 4)具有“老化”倾向

10、，加热不宜超过80，宜避光、避免与空气接触 保存； 5)润滑性能好。 6）优良的环保特性：硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低、生物 柴油的生物降解性高达98，降解速率是普通柴油的2倍，可大大减 轻意外泄漏时对环境的污染； 7）较好的低温发动机启动性能； 8）较好的安全性能：闪点高，运输、储存、使用方面安全； 9) 十六烷值高，燃烧性能好于柴油。 制作工艺以及应用制作工艺以及应用 制作工艺流程：原料预处理(脱水、脱臭、净化)-反应釜(加醇+催化剂 +70)-搅拌反应1小时-沉淀分离排杂-回收醇-过滤-成 品。 应用：柴油是许多大型车辆如卡车及内燃机车及发电机等的主要动力燃 料，其具有动力大，价格

11、便宜的优点，中国柴油需求量很大，柴油应 用的主要问题“冒黑烟”, 我们经常在马路上看到冒黑烟的卡车。冒 黑烟的主要原因是燃烧不完全，对空气污染严重，如产生大量的颗粒 粉尘CO2排放量高等。发动机燃料燃烧产生的空气污染已成为空气污 染的主要问题，如氮氧化物为其他工业部门排放的一半，一氧化碳为 其他工业排放量的三分之二，有毒碳氢化合物为其他工业排放的一半。 尾气中排出的氮氧化物和硫化物和空气中的水可以结合形成酸雨， 尾气中的二氧化碳和一氧化碳太多会使大气温度升高， 也就是人们 常说的“温室效应”。 为解决燃油的尾气污染问题及日益恶化的环境压力，人们开始研究采 用其他燃料如燃料酒精代替汽油对大多数需

12、要柴油为燃料的大动力车 辆如公共汽车、内燃机车及农用汽车如拖拉机等主要以柴油为燃料的 发动机而言，燃料酒精并不适合。而且柴油造成的尾气污染比汽油大 的多, 因此人们开发了柴油的代用品生物柴油。 生物燃气生物燃气 生物质燃气的种类很多：沼气、 秸秆气等 沼气，是各种有机物质，在隔绝空气（还原条件），并必适宜的温度、湿度 下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。沼气的主要成分是甲烷。 沼气由5080甲烷(CH4)、2040二氧化碳(CO2)、05氮气 (N2)、小于1的氢气(H2)、小于04的氧气(O2)与013硫化氢 (H2S)等气体组成 。 沼气的主要成分甲烷是一种理想的气体燃料，它无色无味，与适量空气混合 后即对燃烧。每立方米纯甲烷的发热最为 34000千焦，每立方米沼气的发热 量约为2080023600千焦。与其它燃气相比，其抗爆性能较好，是一种 很好的清洁燃料。沼气除直接燃烧用于炊事、烘干农副产品、供暖、 照明和气焊等外，还可作内燃机的燃料以及生产甲醇、福尔马林、四 氯化碳等化工原料。经沼气装置发酵后排出的料液和沉渣，含有较丰 富的营养物质，可用作肥料和饲料。 研究基础太阳能生物光解水制氢研究基础太阳能生物光