现在能源问题成为各个国家关注的重点，现在倍受关注的有太阳能、生物质能、风能、水能等可再生能源，以及核能这样的相对清洁的能源。究竟哪一种能源能够起到更重要的作用呢？我们导师以前去参加过一个能源方面的会议，参加会议的有各种能源领域的专家们，大家七嘴八舌讨论各种能源的重要性，有的人认为生物质能源不重要，我们导师说了一句话，让这些对生物质能的重要性持怀疑态度的人无话可说了，导师说：“在所有的这些可再生能源当中，生物质能是唯一的能够转化为液体原料的能源。”导师的意思是，其他的能源都只是提供无形的电能和热能，而生物质是可以提供有形的产品的，这些产品，例如乙醇，不仅仅可以作为燃料，还可以作为化工领域的原料。并且，液体燃料有一些独特的优点，是电能没有办法比拟的，所以，生物质能源无论在资源领域还是在能源领域，还是占有一席之地的，尽管它可能不是未来主要的能源提供途径，但是其他的能源都取代不了生物质能源。

生物质能够转变为乙醇、生物柴油等液体燃料以及其他的化学产品，而其他的这些能源，都不具备这一特征。我们现在所使用的主要的能源煤和石油，也是来自生物质，是远古时代的生物质转化而来的，然而它们的形成太漫长了，以至于对我们来说，它们是不可再生资源，所以不把它们列入生物质能源行列。太阳能、风能、水能、核能等能源，可以用来发电、加热等，但是不能用来制造我们日常所用的日化品，也不能用作汽车发动机的燃料。因此，在煤炭、石油枯竭的时代，人们更缺的是能够用来制造很多材料的化学产品。在这一点上，生物质能源的重要性就更显现出来。所以，与其叫做“生物质能源”，不如叫做“生物质资源”更准确一些。

什么是生物质能？百度百科上这样表述（http://baike.baidu.com/view/40476.htm）：生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能（biomass energy ），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能的原始能量来源于太阳，所以从广义上讲，生物质能是太阳能的一种表现形式。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源。据估计，每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达1440～1800亿吨( 干重 )，其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3～8倍。但是尚未被人们合理利用，多半直接当薪柴使用，效率低，影响生态环境。

如果用粮食作物发展生物质能，很容易引起粮食危机，因此，用非粮作物生产生物质能，是各个国家研究的重点。中国的国情决定了中国发展生物质能源应遵循“不争地，不争粮，不争油、糖”的基本原则。在所有的非粮作物中，最受瞩目的是用秸秆资源来生产生物质能源，这是因为秸秆属于农业废弃物，不是特意种出来的，所以就不会“争粮争地”，并且秸秆这种农业废弃物，如果不有效地利用，很多农民就地烧了秸秆，结果造成很严重的空气污染。此外，中国有大量的盐碱地、荒地，可以用来种植甜高粱等能源作物，这也是发展生物质能源的一条可行之路。秸秆、木薯、甜高粱、葛根、红薯、菊芋、甜菜等都是一些在中国很好的发展生物质能源的非粮作物，除此之外，还有大量的城市垃圾、农林业废弃物、人畜粪尿资源等，也是很好的生物质资源。

大量秸秆在田间被焚烧

我国荒地资源丰富

 甜高粱

甘薯（地瓜）

木薯

葛根

菊芋

甜菜

（以上图片均来自网络搜集）

有的人可能会问：秸秆就地烧了会为地里提供很多无机肥料，如果用来做生物质能源，那么地里岂不是没有肥料了吗？这样不利于生态环境的物质循环。用秸秆来制造生物质能源有两种途径，一种是通过纯粹化学的办法，例如热解或者气化，另外一种是生物的办法——发酵法，对于纯粹化学的办法，会存在着这个物质循环的问题，而对于发酵法，就不存在这个问题，因为秸秆发酵完之后，发酵液和发酵渣中秸秆的那些无机物质丝毫没有损失，并且含有丰富的有机物；并且，发酵的时候，要添加一些无机盐作为微生物生长发酵的营养因子，所以发酵完之后剩余物中无机盐的含量比起原来秸秆中的无机盐含量要高。这样的发酵剩余物是非常好的肥料，比起秸秆就地燃烧能够提供的肥料好多了。

现在秸秆生产燃料乙醇等能源的最重要的问题不是理论问题，而是成本问题。秸秆转化为乙醇等物质的成本要比粮食转化的成本高多了，这主要由秸秆不容易被酶解的结构以及用于秸秆酶解为葡萄糖的纤维素酶的转化能力决定的。此外，用秸秆转化为生物质能源看似原料成本便宜得多，看似不要钱似的，但其实在原料成本上并没有太大优势。秸秆虽然廉价，但是要把分散的秸秆收集起来再运输到工厂，成本大大增加。这个原料的问题是没有办法避免的，因此，如何降低工业中秸秆等非粮资源转化生物质能源的成本是发展生物质能源的关键。要降低工业成本，一方面是要整个工业生产环节的成本降低，另一方面，要走综合利用之路，在用秸秆生产乙醇等主产品的同时，还生产一些高附加值的副产品，例如低聚木糖、糠醛、纳米二氧化硅等。此外，要想实现生物质能源的可持续发展，需要解决工业生产中的排放以及其他环境污染问题。

转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自迟菲科学网博客。
链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-200071-229789.html

上一篇：五一节话科研人员的辛勤劳动
下一篇：这两天课题组的学术交流会心得