生物燃料的作用精選(九篇)
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第1篇：生物燃料的作用范文
自從步入了20世紀,國際石油的價格就不斷上升,全球范圍內(nèi)都掀起了生物液體能源的浪潮。我國為了更好的應(yīng)對能源安全方面的困境、做好環(huán)境保護工作并且將陳化糧問題解決,開始進行生物燃料的研究并且已經(jīng)得到了長足的發(fā)展。截至2009年,我國已經(jīng)生產(chǎn)了約170萬噸的燃料乙醇。但是隨之而來的難題是國內(nèi)外的糧食例如玉米小麥等,都出現(xiàn)了大幅度漲價,我國政府只好緊急出臺政策對生物燃料的生產(chǎn)進行限制,以便保證糧食安全。
1發(fā)展生物燃料對我國糧食生產(chǎn)的積極作用
糧食生產(chǎn)關(guān)乎國計民生,其基本政策應(yīng)是在數(shù)量上自給自足,進口糧食則是在總量平衡下實現(xiàn)糧食種類上的調(diào)劑方法,可以說,我國糧食供給的變化主要取決于糧食生產(chǎn)的波動性。在改革開放30余年的發(fā)展下,我國的糧食生產(chǎn)增長速度放緩,糧食生產(chǎn)面臨耕地減少、水資源短缺等問題的限制。目前形勢來看,實現(xiàn)耕地資源的增加幾乎不可能,那么在耕地面積不變的基礎(chǔ)上,要實現(xiàn)糧食增產(chǎn)就必須利用新技術(shù),如:種子改良、復(fù)種指數(shù)上升等。從生物燃料與糧食生產(chǎn)的角度來看,生物燃料在發(fā)展的過程中提高了糧食供給機會成本,其將會對糧食生產(chǎn)率提高、糧食生產(chǎn)資源優(yōu)化配置、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整等起到關(guān)鍵作用。首先,乙醇的原材料價格上漲促使農(nóng)民增加對該類原材料的種植,但是農(nóng)業(yè)資源有限,故而將會導(dǎo)致部分農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)出的下降,進而影響到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。而且,敏感糧食生產(chǎn)供給反應(yīng)會使得農(nóng)民投入增加,提高資源的利用率,這在一定程度上對于農(nóng)民增收起到積極作用。當農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)比較利益提高,水資源、耕地等資源流出農(nóng)業(yè)的機會成本也會提高,進而提高我國的農(nóng)業(yè)競爭力。例如:據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,2009-2014年,我國農(nóng)產(chǎn)品中種植玉米的面積提升,糧食播種比率上升,但是耕地資源卻明顯減少了。其次,生物燃料的發(fā)展提供了一種全新的可能性,因為在它的推動作用下廢棄的農(nóng)作物得到了利用,并且邊際土地也可以發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)了,科技的投入得到了激發(fā),對現(xiàn)有的資源可以通過優(yōu)化配置來讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率得到進一步的提高。中國的耕地資源不是無限的,同時近年來耕地收到城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的影響,很多都被侵占或者遭遇了嚴重的破壞,生態(tài)環(huán)境已不復(fù)存在,這些都為糧食生產(chǎn)帶來了巨大的影響,造成了嚴重的糧食安全問題。但是全國目前后備土地資源仍然占國土總面積的9.33%,共有701.7萬公頃的土地可以用來開墾,其中一些土地所處的環(huán)境無法進行糧食作物的種植,但是可以種植甜高粱、蓖麻、木薯以及水黃皮等耐受性的生物燃料物,最大化的利用那些只具有很低經(jīng)濟效益的土地。而有了利益的激勵作用,政府、企業(yè)會想辦法提高科技投入、進行品種改良,每一家農(nóng)戶也都會想辦法提高生產(chǎn)率。中國玉米的產(chǎn)量在2002年只有328.3公斤/畝,而由于燃料乙醇的作用,2008年的時候已經(jīng)提升至370.3公斤/畝,具體如圖1所示。單產(chǎn)同樣得到了大幅度提升的還有木薯,我國廣西地區(qū)種植的木薯2000年的時候只有1003公斤/畝的產(chǎn)量,而2006年就達到了1373公斤/畝。這兩者的單產(chǎn)量和增長的速度比起全國平均水平都是高出了一大截的。而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率是否能在生物燃料的推動下得到真正的提高,主要依賴的還是不斷進步推廣發(fā)展的技術(shù),并且讓小農(nóng)戶實現(xiàn)大生產(chǎn),真正的進入市場中來?？傮w來說中國的糧食生產(chǎn)規(guī)模以及經(jīng)濟效益一直是在增加的,所以想要提高生產(chǎn)的效率,可以適當?shù)膶⒓Z食的生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模擴大。想要做到這一點,政府就必須給予強有力的推動,完善農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)并不斷提高科技創(chuàng)新的能力,對土地流轉(zhuǎn)制度也需要進行優(yōu)化和完善,建設(shè)更為合理的糧食流通體系,最后的目的是提高整個產(chǎn)業(yè)鏈整體的生產(chǎn)效率。所以說要做好公共投資方面的工作,尤其需要注意的是優(yōu)化糧食安全財政成本,這對于提高生產(chǎn)效率意義重大。
2糧食生產(chǎn)與生物燃料生產(chǎn)的建議
我國自從改革開放以后,決定糧食安全問題的財政成本的因素就由好幾個方面構(gòu)成的了,包括總體的財政收入、糧食儲備量以及市場價格受到糧食的干預(yù)度,之所以會存在糧食安全成本過高并且難以降低的重要原因,就是因為糧食儲備過高,并且沒有進行適當?shù)膬r格干預(yù)。后來我國在糧食生產(chǎn)和流通領(lǐng)域都實現(xiàn)了市場化,隨之改變的還有我國的糧食安全財政成本結(jié)構(gòu),從最開始的消費補貼到流通和生產(chǎn)補貼,一直到最后的糧食直補。而生物燃料例如燃料乙醇的發(fā)展,從客觀來說可以將庫存的陳糧減少,同時對糧價進行刺激使其上升,可以有效的降低我國在糧食安全方面支出的財政成本。尤其是發(fā)展了燃料乙醇以后,糧食的流通也會得到降低,并且影響到其他的財政成本,讓我國糧食安全的財政成本可以改變結(jié)構(gòu)。我國作為一個石油儲量不夠豐富并且凈進口石油的國家,能源安全會受到大量的進口石油的威脅,所以更應(yīng)該發(fā)展生物燃料,并且生物燃料相比其傳統(tǒng)的石油和煤炭來說有很多優(yōu)勢,例如可再生、更清潔等。有專家指出,目前全球的糧食危機并不是因為生物燃料的發(fā)展造成的,因為利用糧食作物來進行生物燃料才剛發(fā)展起來。例如巴西這個糧食大國,在保證其糧食產(chǎn)量和出口量的同時,還積極發(fā)展了生物燃料,巴西一半的汽車都已經(jīng)使用生物燃料了。再例如美國,現(xiàn)在使用三分之一的玉米來進行乙醇的提取,雖然使用農(nóng)作物來進行生物燃料的生產(chǎn)可能會影響糧食安全,但是生物燃料的生產(chǎn)如果改用不可食用的生物來進行的話,就不會影響糧食生產(chǎn),反而還有很大潛力。
參考文獻
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第2篇：生物燃料的作用范文
1 生物質(zhì)固體燃料成型工藝及設(shè)備
1.1 成型工藝
生物質(zhì)燃料的致密成型工藝直接決定了生物質(zhì)燃料的形狀和特性,根據(jù)成型條件的不同可以將生物質(zhì)成型工藝分為常溫濕壓成型、熱壓成型、炭化成型和冷壓成型[10]。
(1)濕壓成型工藝:濕壓成型是利用水對纖維素的潤漲作用,纖維素在水中濕潤皺裂并部分降解,使其加壓成型得到了很明顯的改善。在簡單的裝置下加壓將水分擠出,形成低密度的壓縮燃料塊。此種方法多用于纖維板的生產(chǎn)。
(2)熱壓成型工藝:熱壓成型工藝是現(xiàn)在應(yīng)用較多的生物質(zhì)壓縮成型工藝之一,其工藝流程為:原料粉碎干燥混合擠壓成型冷卻包裝。對于不同的原料種類、粒度、含水率和成型設(shè)備,成型工藝參數(shù)也要隨之變化,但由于木質(zhì)素在 70~100℃時開始軟化具有黏性,當溫度達到 200~300℃時呈熔融狀,黏性很高[11],在熱壓過程中可起到黏結(jié)劑的作用,所以加熱維持成型溫度一般在 150~300℃,使木質(zhì)素、纖維素等軟化并擠壓成生物質(zhì)成型塊。
(3)炭化成型工藝:炭化是在隔絕或限制空氣的條件下,將木材、秸稈等在 400~600℃的溫度下加熱,得到固體炭、氣體、液體等產(chǎn)物的技術(shù),以生產(chǎn)炭為主要目的的技術(shù)稱為制炭,以氣體或液體的回收利用為重點的技術(shù)稱為干餾,兩者合稱為炭化[12]。炭化成型工藝是將碎料經(jīng)過炭化,去除其中的揮發(fā)分,減少煙和氣味,提高燃燒的清潔性。根據(jù)炭化工序的先后可分為先成型后炭化工藝和先炭化后成型工藝。①先成型后炭化工藝為:原料粉碎干燥成型炭化冷卻包裝;②先炭化后成型工藝為:原料粉碎除雜炭化混合黏結(jié)劑成品干燥、包裝。纖維素類生物質(zhì)經(jīng)炭化后,成型時表面黏結(jié)性能下降,直接壓縮成型的生物質(zhì)固體燃料易松散,不易貯存和運輸,因此要加入適當?shù)酿そY(jié)劑來增加其致密成型的強度,現(xiàn)有的黏結(jié)劑如脲醛樹脂(UF),水玻璃,糠醛廢渣,NaOH、硼砂、水和淀粉混合黏結(jié)劑,聚乙烯醇、淀粉和JTJ(代號)混合黏結(jié)劑[13],淀粉、木質(zhì)素類、羧甲基纖維素及焦油等[14]。
(4)冷壓成型工藝:冷壓成型工藝是將生物質(zhì)顆粒在高壓下擠壓,利用擠壓過程中顆粒與顆粒之間摩擦產(chǎn)生的熱量使木質(zhì)素軟化并具有一定的黏結(jié)性,從而達到固定成型的效果。冷壓成型工藝生產(chǎn)的生物質(zhì)致密燃料的物理性能沒有前幾種工藝生產(chǎn)的生物質(zhì)燃料優(yōu)良。
(5)生物質(zhì)燃料的致密成型工藝評價指標:松弛密度和耐久性是衡量生物質(zhì)燃料致密成型物理品質(zhì)的兩個重要指標。適宜的壓縮時間,盡可能小的粒度,適當增加壓力、溫度或加黏結(jié)劑,可以達到提高松弛密度的目的。耐久性可以細化為抗變形性、抗跌碎性、抗?jié)L碎性、抗?jié)B水性和抗吸濕性等[15]。此外,將內(nèi)摩擦角作為影響生物質(zhì)致密成型燃料的評價指標,也有相應(yīng)的研究[16]。
1.2 成型設(shè)備
(1)螺旋擠壓式成型機:螺旋擠壓成型機是靠螺桿擠壓生物質(zhì),并維持一定的成型溫度,使生物質(zhì)中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素得到軟化,從而減小內(nèi)部的摩擦,擠壓成生物質(zhì)致密成型塊。與纖維板的生產(chǎn)相類似,如果原料的含水率過高,在加熱壓縮的過程中致密成型塊也容易發(fā)生開裂和“放炮”現(xiàn)象,所以原料的含水率應(yīng)控制在 8%~12%之間,成型壓力要隨著原料和所要求成型塊密度的不同而異,一般在4.9~12.74kPa之間,成型燃料的形狀通常為空心燃料棒(如圖 1(a)所示)。螺旋擠壓機運行平穩(wěn)、生產(chǎn)連續(xù)性較好,但螺桿的磨損較嚴重,使用壽命較短,這也相應(yīng)地增加了生產(chǎn)成本[17-19]。中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所研制了螺旋擠壓式棒狀燃料成型機,西北農(nóng)林科技大學(xué)研制出了JX7.5、JX11 和SZJ80A三種植物燃料成型機。
(2)活塞沖壓式成型機:活塞沖壓式成型機根據(jù)驅(qū)動方式的不同又分為機械驅(qū)動活塞式成型機和液壓驅(qū)動活塞式成型機,其中液壓沖壓式成型機允許加工含水率較高(20%左右)的原料,常用于生產(chǎn)實心燃料棒或燃料塊(如圖 1(b)所示),其密度在0.8~1.1g/cm3之間,成型致密燃料塊比較容易松散,但在壓縮過程中一般不需要加熱,也減小了成型部件的損耗。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)研制了液壓往復(fù)活塞雙向擠壓加熱成型的棒狀燃料成型機,首鋼研制了機械活塞沖壓式生物質(zhì)塊狀燃料成型機,中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院研制了 CYJ-35 型沖壓式成型機。
(3)壓輥式成型機:壓輥式成型機主要生產(chǎn)顆粒狀的生物質(zhì)致密成型燃料(如圖 1(c)所示),其可分為環(huán)模成型機和平模成型機。該機對原料含水率要求較為寬松,一般在 10%~40%之間,顆粒成型燃料的密度在 1.0~1.4g/cm3之間,成型時一般不需要加熱,根據(jù)原料的狀況可適當添加少量黏結(jié)劑。壓輥式成型機的基本工作部件由壓輥和壓模組成。其中壓輥可以繞自身的軸轉(zhuǎn)動,壓輥的外周加工有齒或槽,用于壓緊原料而不致打滑。壓模有圓盤或圓環(huán)形兩種,壓模上加工有成型孔,原料進入壓輥和壓模之間,在壓輥的作用下被壓入成型孔內(nèi)。從成型孔內(nèi)壓出的原料就變成圓柱形或棱柱形,最后用切斷刀切成顆粒狀成型燃料。中南林業(yè)科技大學(xué)開發(fā)了生物質(zhì)顆粒燃料成型機,河南省科學(xué)院能源研究所研制了在常溫下生產(chǎn)顆粒燃料的環(huán)模式成型機,清華大學(xué)清潔能源研究與教育中心研制了常溫成型顆粒燃料生產(chǎn)設(shè)備。
2生物質(zhì)固體燃料成型和燃燒的影響因素
2.1原料種類
生物質(zhì)固體成型過程中,依靠木質(zhì)素在較高溫度下軟化呈熔融狀態(tài)、在外壓力作用下流動的特性,可以起到膠黏劑的效果,所以木質(zhì)素在生物質(zhì)中的含量直接影響燃料的成型。生物質(zhì)的密度也對成型有一定的影響,密度大的原料較難壓縮成型。2.2原料含水率不同工藝對生物質(zhì)的含水率都有相應(yīng)的要求。顆粒成型工藝所用原料的含水率一般在15%~25%之間;棒狀成型燃料所用原料的含水率不大于 10%。在熱壓成型中,含水率過高,水蒸氣不容易從原料中溢出,會發(fā)生氣堵或“放炮”現(xiàn)象;而含水率過低又會影響木質(zhì)素的軟化點。
2.3 原料粒度
粒度小的原料容易壓縮,可增大生物質(zhì)固體燃料的密度。但采用沖壓成型時要求原料具有較大的尺寸或較長的纖維,以避免原料粒度過小而脫落,給運輸造成不便。
2.4成型壓力與壓模幾何形狀
成型壓力影響成型密度,但受設(shè)備能力的限制,制約了成型壓力的增加;壓膜的幾何形狀影響成型壓力以及摩擦力的大小。
2.5 成型溫度
成型溫度高會使原料本身變軟,木質(zhì)素軟化,容易壓縮成型,但溫度過高會造成模子退火、耐磨性降低、壽命縮短,而且還會使物料炭化嚴重,降低表面黏結(jié)性能而影響成型。
2.6添加劑
生物質(zhì)固體成型過程中使用的添加劑主要是聚環(huán)氯乙烷,其可以中和成型燃料顆粒表層和擴散層(水分)之間產(chǎn)生的電動勢,使成型塊的結(jié)合更加牢固[20]。
第3篇：生物燃料的作用范文
一、國內(nèi)生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的主要制約因素
（一）國內(nèi)生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
1、燃料乙醇開始規(guī)?；瘧?yīng)用
“十五”期間，我國在黑龍江、吉林、河南、安徽4省，分別依托吉林燃料乙醇有限責任公司、河南天冠集團、安徽豐原生化股份有限公司和黑龍江華潤酒精有限公司四家企業(yè)建成了四個燃料乙醇生產(chǎn)試點項目進行定點生產(chǎn)，初步形成了現(xiàn)有國內(nèi)燃料乙醇市場格局。到2007年，我國燃料乙醇產(chǎn)能達160萬噸，四家定點企業(yè)產(chǎn)能達144萬噸。值得注意的是，為不影響糧食安全并改善能源環(huán)境效益，我國已確定不擴大現(xiàn)有陳化糧玉米乙醇生產(chǎn)能力的政策，轉(zhuǎn)向以木薯和甜高粱等非糧作物為原料生產(chǎn)燃料乙醇，并開始商業(yè)化生產(chǎn)。目前，廣西木薯乙醇項目的生產(chǎn)能力超過20萬噸，2008年全國燃料乙醇總產(chǎn)量達172萬噸。此外，生物液體燃料也已開始在道路交通部門中初步得到規(guī)?；瘧?yīng)用，我國燃料乙醇的消費量已占汽油消費量的20%左右，在黑龍江、吉林、遼寧、河南、安徽5省及湖北、河北、山東、江蘇部分地區(qū)已基本實現(xiàn)車用乙醇汽油替代普通無鉛汽油。
2、生物柴油步入快速發(fā)展軌道
自2002年經(jīng)國務(wù)院批示，國家發(fā)改委開始推進生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展以來，生物柴油年產(chǎn)量由最初的1萬噸發(fā)展到現(xiàn)在的近20萬噸，總設(shè)計產(chǎn)能約200萬噸/年，生物柴油被納入《中華人民共和國可再生能源法》的管理范疇。2008年，為鼓勵和規(guī)范生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展，防止重復(fù)建設(shè)和投資浪費，根據(jù)生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體思路和基本原則，結(jié)合國家有關(guān)政策要求及產(chǎn)業(yè)化工作部署與安排，國家發(fā)改委批準了中石油南充煉油化工總廠6萬噸/年、中石化貴州分公司5萬噸/年和中海油海南6萬噸/年3個小油桐生物柴油產(chǎn)業(yè)化示范項目。截止目前，我國生物柴油產(chǎn)業(yè)已初步形成以海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源發(fā)展公司等民營公司、外資公司以及中糧集團、航天科工集團和三大石油集團共同參與的格局。
（二）生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展需突破的主要制約因素
目前，我國生物燃料產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展還面臨許到原料資源供應(yīng)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)瓶頸、商業(yè)化應(yīng)用市場和政策、市場環(huán)境不完善等制約因素。
1、原料資源供應(yīng)嚴重不足
無論是燃料乙醇還是生物柴油都面臨著“無米下鍋”。
從燃料乙醇看，如果完全用玉米來生產(chǎn)，按照1∶3.3 比例計算，2020 年將達4950 萬噸，加上其他工業(yè)消費對玉米需求的增長，未來我國玉米生產(chǎn)將難以滿足燃料乙醇生產(chǎn)的工業(yè)化需求，而且隨著陳化糧食逐步消耗殆盡和玉米價格的不斷上漲，玉米燃料乙醇的發(fā)展可能威脅到我國糧食安全，因此完全使用玉米生產(chǎn)燃料乙醇在我國并不現(xiàn)實。
從生物柴油看，國內(nèi)僅有的幾個項目都是以地溝油、植物油腳等廢棄油脂做原料，而全國一年的廢棄油脂也只有600―700萬噸，其中相當比例還要用于化工生產(chǎn)，每年可供生物柴油企業(yè)利用的廢棄油脂不足50 萬噸。按照1.2 噸廢棄油脂生產(chǎn)1 噸生物柴油計算，40 多萬噸廢棄油脂能滿足的產(chǎn)能只有30 多萬噸。目前，我國很多企業(yè)處于部分停產(chǎn)或完全停產(chǎn)狀態(tài)，行業(yè)發(fā)展陷入了困境。
2、產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的技術(shù)、標準瓶頸制約
目前，我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚處于起步階段，產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品標準、生產(chǎn)設(shè)備等問題已成為阻礙生物燃料產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展的重要問題之一。
從燃料乙醇的發(fā)展看，一方面，我國的自主研發(fā)能力還比較弱，缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。目前國內(nèi)以玉米、木薯等淀粉類為原料的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)進入商業(yè)化初期階段，以甜高粱、甘蔗等糖質(zhì)類為原料基礎(chǔ)的燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)大多處于試驗示范階段，還需在優(yōu)良品種選育、適應(yīng)性種植、發(fā)酵菌種培育、關(guān)鍵工藝和配套設(shè)備優(yōu)化、廢渣廢水回收利用等方面作進一步研究。而國外以淀粉、糖質(zhì)類為原料的燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)十分成熟，并進入大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)階段。此外，我國的纖維素乙醇還處在試驗階段，技術(shù)還有待完善，尤其是如何降低纖維預(yù)處理和纖維酶的成本，高效率的發(fā)酵技術(shù)等方面，總體而言與國外發(fā)達國家相比差距較大。另一方面，國內(nèi)還缺乏以不同生物質(zhì)為原料的燃料乙醇相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)標準。盡管我國于2001年頒布了變性生物燃料乙醇（GB18350－2001）和車用乙醇汽油（GB18351－2001）兩項強制性國家標準，在技術(shù)內(nèi)容上等效采用了美國試驗與材料協(xié)會標準（ASTM）；但上述標準主要是基于淀粉類原料而制定的，而制備燃料乙醇的原料種類較多且生產(chǎn)工藝也大不相同，在某些技術(shù)指標上也會有所差異，單一基于淀粉類原料制定的標準在一定程度上制約了我國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
從生物柴油的發(fā)展看，我國主要采用化學(xué)酯化法生產(chǎn)生物柴油，已形成較完備的技術(shù)體系和方法，但由于酯化過程要進行水洗、除渣、酯化、分離、蒸餾、洗滌、干燥、脫色等一系列過程，因此，轉(zhuǎn)化率低，成本較高，而且產(chǎn)品質(zhì)量難以保障。此外，雖然我國在2007年頒布了《柴油機燃料調(diào)和用生物柴油（BD100）國家標準》（GB/T20828－2007），但由于生物柴油的酸度、灰分、殘?zhí)烤哂谑皖惒裼?，常會以B5或B20等BX類生物柴油與石化柴油混用。而我國至今沒有B5或B20標準，更沒有對生物柴油企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)計和運行進行技術(shù)規(guī)范，生物柴油質(zhì)量難以保證，導(dǎo)致難以進入中石油、中石化的銷售終端，大量生物柴油賣給企業(yè)用作燒鍋爐等用途，極大地制約了我國生物柴油產(chǎn)業(yè)的快速健康發(fā)展。
3、生產(chǎn)成本過高，商業(yè)化應(yīng)用缺乏市場前景
從燃料乙醇看，目前，除巴西以甘蔗為原料生產(chǎn)的燃料乙醇成本可以與汽油相競爭外，其他國家燃料乙醇的成本都比較高，而我國燃料乙醇由于受原料成本高、耗能大、轉(zhuǎn)化率低等因素影響，燃料乙醇的生產(chǎn)成本更高；從生物柴油看，在原料價格高峰時，生物柴油的生產(chǎn)成本是每噸接近7000元，而售價是6000元左右。因此，不依靠政府補貼，大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用缺乏市場前景。
4、政策法規(guī)和市場環(huán)境尚需改進
雖然我國在2005年2月28日通過了《可再生能源法》，并于2007年8月出臺了《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，但主要是以利用再生能源發(fā)電作為目標和重點的，缺乏對包括燃料乙醇、生物柴油等生物燃料開發(fā)利用的明確性規(guī)定。另外，在生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面缺乏利用稅收減免、投資補貼、價格補貼、政府收購等市場經(jīng)濟杠桿和行政手段促進發(fā)展的政策性法規(guī)；而且，部分出臺的優(yōu)惠政策行業(yè)內(nèi)企業(yè)很難享受。此外，我國生物燃料產(chǎn)業(yè)的市場化競爭和運作環(huán)境也有待進一步完善。
二、我國生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的路線圖
（一）發(fā)展目標
按照因地制宜、綜合利用、清潔高效的原則，合理開發(fā)生物質(zhì)資源，以產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶動技術(shù)創(chuàng)新，通過加強生物質(zhì)的資源評價和規(guī)劃，健全生物燃料產(chǎn)業(yè)的服務(wù)體系，包括完善科技支撐體系，加強標準化和人才培養(yǎng)體系建設(shè)，完善信息管理體系等途徑促進生物燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展從追趕型到領(lǐng)先型的轉(zhuǎn)變。到2020年，燃料乙醇年利用量達1000萬噸，生物柴油年利用量達200萬噸，年替代化石燃料1億噸標準煤。
（二）發(fā)展路線
近期（2011―2015年）：在燃料乙醇方面，應(yīng)維持玉米乙醇、小麥乙醇的現(xiàn)有發(fā)展規(guī)模，繼續(xù)提高玉米乙醇、小麥乙醇項目的生產(chǎn)效率；重點發(fā)展木薯乙醇、馬鈴薯乙醇等非糧淀粉類燃料乙醇；努力完善木薯乙醇、馬鈴薯乙醇等非糧燃料乙醇的生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)經(jīng)濟性；進行甜高粱乙醇、甘蔗乙醇等糖類原料的直接發(fā)酵技術(shù)的示范；同時，加大纖維素遺傳技術(shù)研發(fā)力度，爭取在纖維素酶水解技術(shù)上有所突破；開展抗逆性能源植物的種植示范。在生物柴油方面，仍將維持以廢棄油脂為主，以林木油果等為輔的原料供給結(jié)構(gòu)；開展高產(chǎn)木本油料種植技術(shù)研究；開展先進酯化技術(shù)示范；制定生物柴油技術(shù)規(guī)范和B5或B20等BX類生物柴油與石化柴油混用的產(chǎn)品標準，并建立國家級的質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)。
中期（2016―2020年）：在燃料乙醇方面，加大以甜高粱等糖類作物為原料的燃料乙醇的產(chǎn)業(yè)化利用，應(yīng)用耐高溫、高乙醇濃度、高滲透性微生物發(fā)酵技術(shù)，采用非相變分離乙醇技術(shù)；戊糖、己糖共發(fā)酵生產(chǎn)乙醇技術(shù)實現(xiàn)突破，纖維素乙醇進入生產(chǎn)領(lǐng)域；耐貧瘠能源作物在鹽堿地、沙荒地大面積種植，提高淀粉作物中淀粉含量、糖作物中的糖含量技術(shù)成功，燃料乙醇在運輸燃料中起到重要作用。在生物柴油方面，大力開發(fā)以黃連木、麻風樹等木本油料植物果實作為生物柴油主要原料的生物柴油，高產(chǎn)、耐風沙、干旱的灌木與草類規(guī)?；N植技術(shù)取得突破；高壓醇解、酶催化、固體催化等生物柴油技術(shù)廣泛應(yīng)用。
遠期（2020年以后）：在燃料乙醇方面，燃料乙醇逐步替代汽油并探索利用更高熱值產(chǎn)品（如丁醇等）；植物代謝技術(shù)取得突破，減少木質(zhì)素含量提高纖維素含量，大規(guī)模生產(chǎn)木質(zhì)纖維類生物質(zhì)燃料乙醇的工業(yè)技術(shù)開發(fā)成功并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。在生物柴油方面，以黃連木、麻風樹等木本油料植物果實作為生物柴油主要原料的生物柴油的生產(chǎn)工藝不斷成熟且生產(chǎn)經(jīng)濟性不斷提高，規(guī)模不斷擴張；工程微藻法技術(shù)逐步完善并走向成熟且實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
三、促進我國生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的保障措施
（一）統(tǒng)一思想，合理規(guī)劃，有序推進
向全社會廣泛宣傳發(fā)展生物燃料產(chǎn)業(yè)的重要意義，切實提高對發(fā)展生物燃料產(chǎn)業(yè)重要性的認識，把生物燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提高到國家經(jīng)濟和社會發(fā)展的戰(zhàn)略高度予以考慮。同時，要借鑒先發(fā)國家在生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的經(jīng)驗和教訓(xùn)，仔細分析生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中可能會出現(xiàn)的問題。此外，各地區(qū)也要按照因地制宜、統(tǒng)籌兼顧、突出重點的原則，做好生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)劃工作，根據(jù)生物質(zhì)資源狀況、技術(shù)特點、市場需求等條件，研究制定本地區(qū)生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，提出切實可行的發(fā)展目標和要求，充分發(fā)揮好資源優(yōu)勢，實現(xiàn)生物質(zhì)能的合理有序開發(fā)，走出一條具有中國特色的生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑。
（二）開展資源評價，發(fā)展能源作物
必須通過生物質(zhì)資源的調(diào)查和評價工作，搞清各種生物質(zhì)資源總量、用途及其分布，為發(fā)展生物燃料產(chǎn)業(yè)奠定良好基礎(chǔ)。一是開展調(diào)查研究，做好資源評價。二是在生物質(zhì)資源普查與科學(xué)評價基礎(chǔ)上，制定切實可行的能源作物發(fā)展規(guī)劃，以確定在什么地方具有大規(guī)模種植何類能源作物的條件。在不毀壞林地、植被和濕地，不與糧爭地，不與民爭糧的原則下，調(diào)整種植業(yè)比例，優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)，根據(jù)主要能源作物品種的性能、適宜的邊際性土地等資源數(shù)量、區(qū)域分布現(xiàn)狀，科學(xué)制訂能源作物的種植規(guī)劃。在種植基礎(chǔ)好、資源潛力大的地區(qū)，規(guī)劃建設(shè)一批能源作物種植基地，為生物燃料示范建設(shè)和規(guī)?；l(fā)展提供可靠的原料供應(yīng)基礎(chǔ)。
（三）加大生物燃料產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化示范工作
必須要堅持點面結(jié)合、整體推進的原則，將近、中遠期目標相結(jié)合，并結(jié)合我國生物質(zhì)資源特點，加大對生物燃料產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)和技術(shù)產(chǎn)業(yè)化研究的支持力度。一是制定生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)路線圖，通過政府、企業(yè)和研究機構(gòu)的共同工作，提出中長期需要的技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略，有利于幫助企業(yè)或研發(fā)機構(gòu)識別、選擇和開發(fā)正確的技術(shù)，并幫助引導(dǎo)投資和配置資源。二是加強生物燃料產(chǎn)業(yè)技術(shù)的試點和產(chǎn)業(yè)化示范工作，設(shè)立生物燃料產(chǎn)業(yè)研究發(fā)展專項資金，增加研究開發(fā)投入，加大生物燃料產(chǎn)業(yè)技術(shù)的研發(fā)力度，加快推進生物燃料產(chǎn)業(yè)技術(shù)的科技進步與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。三是重視生物燃料產(chǎn)業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品的標準體系建設(shè)，制定生物燃料產(chǎn)業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品標準，發(fā)揮標準的技術(shù)基礎(chǔ)、技術(shù)準則、技術(shù)指南和技術(shù)保障作用，并建立國家級的質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)加強市場監(jiān)督工作，促進生物燃料產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
（四）加強財政、稅收和金融政策的引導(dǎo)和扶持
一是可以給予適當?shù)呢斦顿Y或補貼，包括建立風險基金制度實施彈性虧損補貼、對原料基地給予補助、具有重大意義的技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范補助和加大面對生產(chǎn)生物燃料產(chǎn)品企業(yè)的政府采購等措施，以保證投資主體合理的經(jīng)濟利益，使投資主體具有發(fā)展生物燃料項目的動力。二是加大對投資生物燃料項目的稅收優(yōu)惠，包括對投資生物燃料項目的企業(yè)實行投資抵免和再投資退稅政策，對生產(chǎn)生物燃料產(chǎn)品的企業(yè)固定資產(chǎn)允許加速折舊，對科研單位和企業(yè)研制開發(fā)出的生物燃料新技術(shù)、新成果及新產(chǎn)品的轉(zhuǎn)讓銷售在一定時期可以給予減免營業(yè)稅和所得稅等措施，以鼓勵和引導(dǎo)更多的企業(yè)重視、參與生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展。三是積極引導(dǎo)金融資本投向生物燃料產(chǎn)業(yè)，包括對生物燃料龍頭企業(yè)實施貸款貼息，支持有條件的生物燃料企業(yè)發(fā)行企業(yè)債券和可轉(zhuǎn)換債券，支持符合條件的生物燃料企業(yè)以現(xiàn)有資產(chǎn)做抵押到境外融資以獲得國際商業(yè)貸款和銀團貸款，鼓勵和引導(dǎo)創(chuàng)業(yè)投資增加對生物燃料企業(yè)的投資等措施，鼓勵以社會資本為主體按市場化運作方式建立面向生物燃料產(chǎn)業(yè)的融資擔保機構(gòu)，以降低生物燃料企業(yè)的融資成本，擴充和疏通生物燃料企業(yè)的融資渠道。
（五）加強部門間合作，建立產(chǎn)業(yè)服務(wù)配套體系，完善市場體系建設(shè)
一是建設(shè)和完善服務(wù)保障體系。整合資源，建立和完善產(chǎn)業(yè)服務(wù)配套體系，針對生物質(zhì)資源分布廣、收集運輸難等問題，建立生物質(zhì)資源收集配送等產(chǎn)業(yè)服務(wù)體系；積極引導(dǎo)農(nóng)民發(fā)展能源作物種植、農(nóng)作物秸稈收集與預(yù)處理等專業(yè)合作組織，建立生物質(zhì)原料生產(chǎn)與物流體系；盡快建立完善生物燃料產(chǎn)業(yè)技術(shù)的推廣服務(wù)體系、行業(yè)質(zhì)量標準和產(chǎn)品檢測中心等配套服務(wù)體系，加強生物燃料產(chǎn)業(yè)技術(shù)、管理人才隊伍的建設(shè)。二是必須盡快開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的生物燃料產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)設(shè)備，重點開發(fā)有利于生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的裝備設(shè)計與制造技術(shù)，包括大型專用成套設(shè)備和成熟的生產(chǎn)工藝路線。三是完善市場體系建設(shè)。要通過市場帶動，積極發(fā)展上下游企業(yè)和相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)，整合資源，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，建立完善的市場體系。
第4篇：生物燃料的作用范文
[關(guān)鍵詞] 生物質(zhì)燃料 綜合應(yīng)用技術(shù) 新進展
[中圖分類號] TK6 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650（2016）10-0206-01
引言
黨的十報告中提出了關(guān)于提高能源使用效率的問題，即要支持新能源的開發(fā)，提高可再生能源的利用率。至此，河南駐馬店市農(nóng)業(yè)大區(qū)對生物質(zhì)燃料的綜合應(yīng)用技術(shù)得到了高度重視。生物質(zhì)能作為碳源具有可再生性，可以轉(zhuǎn)化為固態(tài)燃料、液態(tài)燃料、氣態(tài)燃料。
1 固體生物質(zhì)燃料的綜合應(yīng)用技術(shù)
制備固體生物質(zhì)燃料所采用的技術(shù)是固化成型技術(shù)，即將品位相對較低的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為品位相對較高的生物質(zhì)燃料，而且由于燃料已經(jīng)固化成型的，所以方便與存儲和運輸，在燃料的利用上也非常便利。固體生物質(zhì)燃料的資料來源于農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的玉米芯、秸稈等等各種廢棄物。
1.1 固體生物質(zhì)燃料的成型技術(shù)
首先，要收集生物原材料，將這些材料經(jīng)過篩選之后，確保材料干燥，灰分符合要求，污染性低而且熱值高、容易燃燒。對于這些材料進行干燥處理后，進行成型處理以方便運輸[1]。其次，將所有篩選出來的材料粉碎處理，并將黏結(jié)劑和助燃劑加入其中進行壓縮，使固體生物質(zhì)燃料不僅方便存儲，而且容易燃燒。
1.2 固體生物質(zhì)燃料的生產(chǎn)技術(shù)
根據(jù)不同的生產(chǎn)條件，固體生物質(zhì)燃料所采用的生產(chǎn)技術(shù)也會有所不同。其一，常溫濕壓成型技術(shù)，具體而言，是將纖維素原料進行水解處理而使得原料的纖維經(jīng)過濕潤時候軟化，使其皺裂，之后進行壓縮處理。這種技術(shù)的操作簡單，但是會提高部件的磨損度，而且所生產(chǎn)的燃料的燃燒值比較低。所以，成本相對較高。其二、炭化成型技術(shù)，即對生物質(zhì)原料進行炭化處理后成為粉末狀，將粘結(jié)劑加入其中，壓縮成木炭。比如，河南駐馬店市農(nóng)業(yè)大區(qū)，秸稈多綜合利用，利用炭化技術(shù)工藝生產(chǎn)出來的秸稈炭粉可制成炭球、活性炭等炭產(chǎn)品。在秸稈炭化的過程中所排放的煙霧收集起來提取可燃氣體、木焦油、木醋酸。但目前綜合利用率還比較低，所以，還國家對秸稈綜合利用予以補貼和政策上的傾斜。
2 液態(tài)生物質(zhì)燃料的綜合應(yīng)用技術(shù)
2.1 燃料乙醇
燃料乙醇成本低而且具有可再生性。生產(chǎn)技術(shù)上，是對非糧食原料乙醇回收后，經(jīng)過凈化并發(fā)酵處理。其中，對脫水處理技術(shù)具有很高的要求，主要采用了萃取精餾法、吸附分離法以及共沸精餾法等等[2]。所生產(chǎn)的燃料乙醇中所含有的乙醇可以達到99.7%，比無水乙醇中的乙醇含量要高。
2.2 生物柴油
動植物油脂經(jīng)過加工處理后，可以生產(chǎn)出與柴油的化學(xué)性質(zhì)比較接近的長鏈脂肪酸單烷基酯，即為“生物柴油”。這種材料具有良好的性，沒有毒，而且生物降解，是用于替代柴油的最好的材料。生產(chǎn)技術(shù)上，物理方式進行技術(shù)處理即為直接混合法、酯交換法和酶催化法；化學(xué)方式進行技術(shù)處理即為采用了微乳化法高溫熱裂解法。由于所使用的材料不同，生產(chǎn)出來的生物柴油存在著有點和不足。目前廣泛使用的生物柴油制備方法為酯交換法。這種方法的原料來源廣泛，加工工藝簡單，所生產(chǎn)出來的生物柴油性能穩(wěn)定，但是在生產(chǎn)的過程中會有堿性廢水產(chǎn)生，而且生產(chǎn)設(shè)備會遭到嚴重的腐蝕。
3 氣態(tài)生物質(zhì)燃料的綜合應(yīng)用技術(shù)
生物質(zhì)發(fā)酵技術(shù)，就是將生物質(zhì)采用厭氧微生物分解技術(shù)，經(jīng)過代謝處理之后生成了氣體，這種氣體的主要成分是甲烷，其中還包括二氧化碳、氫氣以及硫化氫等等，即為“沼氣” [3]。沼氣的發(fā)酵劃分為水解液化、酸化、產(chǎn)甲烷三個階段。生物技術(shù)的快速發(fā)展，挖掘高效厭氧微生物并使用的效率也會有所提高，對沼氣的利用起到了促進作用。
按照生物質(zhì)氣化原理，生物質(zhì)氣化制氫技術(shù)需要將生物質(zhì)進行氣化處理后，可燃性的氣體與水蒸汽不斷地重整，從中可以提取氫氣。研究的介質(zhì)是催化劑、氣化爐，使用白云石制作二氧化碳，吸收蒸汽，經(jīng)過氣化后產(chǎn)生二氧化碳氣體。經(jīng)過試驗表明，氣體中的氫氣產(chǎn)量是非常高的，可以達到66.9%；二氧化碳氣體為3.3%；一氧化碳氣體為0.3%。
總結(jié)
綜上所述，中國在近年來環(huán)境污染日趨嚴重。要保護好生態(tài)環(huán)境，就要加大清潔能源的使用力度，同時還要提高能源的重復(fù)使用效率。特別是發(fā)展新能源，能夠?qū)Σ豢稍偕茉吹睦靡跃徑猓环矫婵梢詫δ茉词褂玫陌踩枰跃S護，而且還可以推進新農(nóng)村建設(shè)。
參考文獻
[1]王永征，姜磊，岳茂振，等.生物質(zhì)混煤燃燒過程中受熱面金屬氯腐蝕特性試驗研究[J].中國電機工程學(xué)報，2013，33（20）：88―95.
第5篇：生物燃料的作用范文
微生物燃料電池(microbial fuel cell，MFC)是利用微生物的催化反應(yīng)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其基本構(gòu)造與普通燃料電池類似，如圖1所示。微生物燃料電池的陽極通常選用導(dǎo)電性能較好的石墨、碳布和碳紙等材料，陰極則大多使用載鉑碳材料。保持陽極池無氧，陰極池有氧，兩池之間的陽離子半透膜使H+自由通過，氧氣不能通過。連接兩極的外電路中串聯(lián)電阻器或其他電子設(shè)備[1~3]。
圖1 微生物燃料電池構(gòu)造示意圖
與傳統(tǒng)燃料電池不同的是，微生物燃料電池的陽極反應(yīng)是靠微生物催化氧化有機物(底物)而產(chǎn)生電子和質(zhì)子。電子通過導(dǎo)線傳遞到陰極，質(zhì)子通過半透膜滲入陰極池。陰極池中，氧氣、質(zhì)子、電子反應(yīng)生成水。常用葡萄糖作為底物，反應(yīng)如下[4]:
陽極反應(yīng):C6H12O6+6H2O6CO2+24e-+24H+
陰極反應(yīng):6O2+24e-+24H+12H2O
電池反應(yīng):C6H12O6+6O26CO2+6H2O
2 微生物燃料電池的產(chǎn)電機制
微生物燃料電池的產(chǎn)電過程可分解為5個步驟:(1)底物生物氧化:陽極池中，底物在微生物作用下被氧化，產(chǎn)生電子、質(zhì)子及代謝產(chǎn)物;(2)產(chǎn)生的電子從微生物細胞傳遞至陽極表面;(3)電子經(jīng)外電路傳輸至陰極;(4)產(chǎn)生的質(zhì)子穿過半透膜，從陽極池遷移至陰極池，到達陰極表面;(5)陰極池中，電子受體(如氧氣等)與遷移來的質(zhì)子和電子在陰極表面發(fā)生還原反應(yīng)。通常，前2個步驟是限速步驟，即電子的產(chǎn)生與傳遞效率是影響MFC輸出功率的最重要因素[2，5]。
2.1 底物生物氧化
2.1.1 產(chǎn)電呼吸代謝[5，6]
微生物在無氧的陽極池中會發(fā)生產(chǎn)電呼吸代謝，即通過呼吸代謝過程產(chǎn)生電子、質(zhì)子及代謝產(chǎn)物。微生物的代謝途徑?jīng)Q定電子與質(zhì)子的流量，它與底物有關(guān)，而陽極電勢也對它起著決定性作用。
陽極電勢較高時，微生物經(jīng)呼吸鏈進行代謝，電子和質(zhì)子通過NADH還原酶、輔酶Q及細胞色素進行傳遞;陽極電勢較低，且存在硫酸鹽等其他電子受體時，電子會在這些電子受體上累積，而不與陽極反應(yīng);當不存在硫酸鹽、硝酸鹽和其他電子受體時，微生物主要進行發(fā)酵，代謝過程也會釋放少量電能，同時醋酸等發(fā)酵產(chǎn)物可被某些微生物繼續(xù)代謝，釋放電子。
2.1.2 陽極微生物
陽極微生物的種類決定陽極的電子傳遞方式，如表1所示。理論上各種微生物均可用于MFC，但由于細胞壁中的肽鍵等不良導(dǎo)體的阻礙，大多數(shù)微生物產(chǎn)生的電子不能傳出體外，因而不具有直接的電化學(xué)活性。通常采用添加可溶性氧化還原介體作為電子傳遞中間體的方法，實現(xiàn)電子由細胞內(nèi)傳遞至陽極表面。此類MFC稱為間接MFC(或有介體MFC)，其工業(yè)化應(yīng)用由于介體大多有毒、易流失、價格較高而受到很大阻礙[2，7]。
微生物通過代謝活動能產(chǎn)生一些自身生長和繁殖所必需的物質(zhì)，如氨基酸、核苷酸等，這些物質(zhì)稱為微生物的初級代謝產(chǎn)物。一些微生物能以產(chǎn)生的H2、H2S等初級代謝產(chǎn)物作為氧化還原介體，例如Harbermann等設(shè)計出利用Desulfovibrio desulfurcan菌種生成的硫化物作為介體的微生物燃料電池。該系統(tǒng)不經(jīng)任何維護連續(xù)可運行5年，其電池反應(yīng)如下[1]:
2+2H2O2CO2+8H++8e-
代表有機燃料
SO2-4+8H++8e-S2-+4H2O
陽極反應(yīng):S2-+4H2OSO2-4+8H++8e-或8/3S2-+4H2O4/3S2O2-3+8H++8e-
陰極反應(yīng):2O2+8H++8e-4H2O
有一些微生物(如綠膿桿菌)自身能生成易還原的次級代謝產(chǎn)物，影響電子傳遞。次級代謝產(chǎn)物指以初級代謝產(chǎn)物為前體合成的，對微生物的生命活動無明確功能的物質(zhì)。
近年來，研究者發(fā)現(xiàn)了多種不需介體就可將代謝產(chǎn)生的電子通過細胞膜直接傳遞到電極表面的微生物——產(chǎn)電微生物。此類微生物以位于細胞膜上的細胞色素或自身分泌的醌類物質(zhì)作為電子載體，將電子由細胞內(nèi)傳遞至電極上，這種MFC稱為直接MFC(或無介體MFC)。 轉(zhuǎn)貼于
2.2 陽極還原[2，8]
陽極還原指電子由微生物細胞內(nèi)傳遞至陽極表面，是電池產(chǎn)電的關(guān)鍵步驟，也是制約產(chǎn)電性能的主要因素之一。常見的陽極電子傳遞方式主要有4種:直接接觸傳遞、納米導(dǎo)線輔助遠距離傳遞、電子穿梭傳遞和初級代謝產(chǎn)物原位氧化傳遞。前2種屬于生物膜機制，后2種屬于電子穿梭機制。2種機制可能同時存在，協(xié)同作用，促進產(chǎn)電過程。
A直接接觸 B納米導(dǎo)線 C氧化還原介體D還原態(tài)初級代謝產(chǎn)物原位氧化
圖2 微生物燃料電池陽極電子傳遞機制示意圖
2.2.1 生物膜產(chǎn)電機制
生物膜產(chǎn)電機制指微生物在電極表面聚集形成膜，通過直接接觸或納米導(dǎo)線輔助作用而轉(zhuǎn)移電子。這是一種無介體電子傳遞機制。
直接接觸傳遞指與陽極表面接觸的產(chǎn)電微生物菌體可通過細胞膜外側(cè)的C型細胞色素，將呼吸鏈中電子的直接傳遞至電極表面，如圖2A所示。該方式只是緊靠電極表面的一單層微生物可傳遞電子給電極，因此電池性能受限于電極表面這一單層微生物的最大細菌濃度。
近期研究表明，某些細菌的細胞表面存在一種可導(dǎo)電的納米級纖毛或菌毛，起到電子導(dǎo)管的作用，依靠這些納米導(dǎo)線輔助，可進行遠距離電子傳遞。這些表面纖毛的一端與細胞外膜相連，另一端與電極表面直接接觸，將細胞外膜上的電子傳遞至電極表面，實現(xiàn)電子轉(zhuǎn)移，如圖2B所示。這些菌毛可使電子傳遞到離細胞表面更遠處，進行較遠距離的電子傳遞，從而可形成較厚的具有產(chǎn)電活性的生物膜，提高電池性能。
2.2.2 電子穿梭產(chǎn)電機制
電子穿梭產(chǎn)電機制指微生物利用外加或自身分泌的電子穿梭體(氧化還原介體)，將代謝產(chǎn)生的電子轉(zhuǎn)移至電極表面。根據(jù)介體的不同，有介體電子傳遞可分外源介體的有介體電子傳遞、還原態(tài)初級代謝產(chǎn)物原位氧化傳遞、微生物次級代謝物為介體的電子傳遞。
外源介體的有介體電子傳遞過程如圖2C所示。底物在微生物作用下被氧化，進入微生物細胞內(nèi)并處于氧化態(tài)的介體捕獲釋放出的電子而被還原，處于還原態(tài)的介體被微生物排泄出體外，在陽極表面失去電子被氧化，從而將電子傳遞到電極上。
第6篇：生物燃料的作用范文
目前，全球奔馳在路上的車輛每日消耗著約1000萬噸石油，占了全球石油日產(chǎn)量的一多半。如何用可再生能源驅(qū)動這些石油“吞噬獸”，已經(jīng)成為新千年的重大任務(wù)之一。無論是混合動力、氫動力，天然氣還是生物燃料，都成為了人們期望的目標。
制約著生物燃料發(fā)展的一個重要因素是土地資源 5使有限的土地既要為人類提供足夠的糧食，又要生產(chǎn)出足夠的燃料，這顯得很困難。德國2005年共生產(chǎn)了170萬噸可用于柴油機的油菜籽油，生產(chǎn)這些油菜籽油使用了德國全部可耕種土地的1/10。即使在最好的年景下，這些土地才可以生產(chǎn)出200萬噸生物柴油，這對每年消耗1.3億噸石油的德國而言，確實是杯水車薪。
巴西的燃料構(gòu)成中酒精燃料已經(jīng)達到40％，但這種看上去是一種幸事的景象對于當?shù)氐沫h(huán)境而言卻是一種災(zāi)難：數(shù)百萬公頃的熱帶雨林已經(jīng)被開墾出來，用于種植生產(chǎn)酒精燃料的原料――甘蔗。
而且，汽車使用酒精做燃料，需要配置更大的油箱，因為酒精所包含的能量僅為汽油的2/3。這意味著如果要取代同樣能量值的傳統(tǒng)燃料，則需要更多的土地來生產(chǎn)制作酒精的原料。
據(jù)德國農(nóng)業(yè)部負責生物燃料的可再生資源機構(gòu)計算，1公頃德國耕地收獲的谷物可以生產(chǎn)出2500L乙醇，而1L乙醇燃料所包含的能量約合0.66L傳統(tǒng)汽油燃料，則1公頃土地生產(chǎn)的乙醇燃料只能替代1650L傳統(tǒng)燃料。
如何研發(fā)出一種新技術(shù)能夠同時實現(xiàn)糧食與燃料兩大目標成為目前生物燃料領(lǐng)域的研究重點。德國西部的卡塞爾大學(xué)農(nóng)作物科學(xué)研究院教授康拉德舍費爾表示，生長于地球表面的植被所包含的能量超過目前人類能源需求的8％～10％。將這些不斷再生的能量高效地轉(zhuǎn)化為人類需要的燃料，無疑是解決人類能源問題的一個突破口。
第二代替代燃料
未來，替代燃料將在降低CO2排放上將發(fā)揮重要作用，這一觀點得到了世界各大汽車廠商的支持。不過是發(fā)展第一代替代燃料，還是主攻第二代替代燃料，各大廠商卻各執(zhí)一詞。對于此，奧迪堅定地站在第二代替代燃料一邊。
可以看到，第一代替代燃料――例如生物乙醇和生物柴油――在很多國家應(yīng)用廣泛，這些生物燃料來自小麥、玉米和油菜等農(nóng)作物。它們的確提高了CO2的平衡，因為在燃燒過程中釋放出來的CO2與這些植物在生長過程中所吸收的CO2是相同的。然而，它們與糧食作物種植形成了直接的競爭關(guān)系，這一點在如今世界糧食危機的大趨勢下顯然有些不太人道。而且在其生產(chǎn)過程中，產(chǎn)量也較低，因此，它們在降低CO2排放上的優(yōu)勢大打折扣。
第二代替代燃料則可以很好地解決這一問題。它們將不再需要使用農(nóng)作物，而是使用它們的廢棄材料，并能減少約90％的CO2排放量。它們的特點還包括：可以進行準確配比，以滿足發(fā)動機的具體需求，因而使燃燒過程非常高效，產(chǎn)生非常低的排放。一個特別引人注目的例子是取自生物質(zhì)能的“陽光柴油(SunDiesel)”，它可以很好地替代取自礦物油的柴油。目前，以“陽光柴油”為燃料的奧迪A3 1.9 TDI每公里就至少降低20g的CO2排放。
何謂“陽光柴油(SunDiesel)”
奧迪主要推薦使用的“陽光柴油(SunDiesel)”，其實就是植物經(jīng)過高溫處理形成的一種生物合成燃料。這種燃料藉由所謂的費托合成(FischerTropsch)制成。德國早在上世紀20年代中期，便開發(fā)出了該合成技術(shù)，該過程通過一氧化碳和氫氣的混合產(chǎn)生液體碳氫化合物。合成燃料的巨大優(yōu)勢在于其不含硫和芳烴，這意味著內(nèi)燃機能大幅減排，尤其減少微粒和硫化物的排放，從某些角度看，減排的潛力可達80％。
“陽光柴油(SunDiesel)”要比用石油生產(chǎn)的各種發(fā)動機燃料清潔得多，它完全無毒，并且沒有氣味。此外，據(jù)專家們估計，每年從每公頃植物中可以生產(chǎn)4000公升陽光柴油，這相當于菜籽油產(chǎn)量的3倍，乙醇產(chǎn)量的1.5倍。甚至還可以從更多的生物材料中獲取更多的陽光柴油。例如，木材碎屑這種源料就是一流的能源供應(yīng)者。尤其是如果陽光柴油不作為汽車的燃料，而是被用于發(fā)電和供熱，就會比普通的柴油更具有競爭力。
從CO2平衡的角度來看，由生物制成的所謂“陽光柴油(SunDiesel)”也格外具有吸引力，該燃料由植物做原料研制而成，在燃燒時釋放的CO2少于之前植物通過光合作用從大氣中吸收的CO2。當前，一臺使用傳統(tǒng)石油制成柴油的奧迪A4 TDI每公里排放149g的CO2，而由“陽光柴油(SunDiesel)”驅(qū)動發(fā)動機時，每公里僅排放22g的CO2，當該生產(chǎn)技術(shù)擴展到一定產(chǎn)業(yè)規(guī)模時，這一數(shù)字可能還會進一步下降。
與傳統(tǒng)的石油制成柴油燃料相比，“陽光柴油(SunDiesel)”還具有以下的優(yōu)點：
1、具有高十六烷值，所以燃燒熱值遠優(yōu)于常規(guī)柴油：
2、沒有芳香類化合物，不含硫，因此明顯降低有害物排放；
3、可以利用于現(xiàn)有基本設(shè)施和發(fā)動系統(tǒng)；
4、幾乎百分之百的CO2中性(所謂的“CO2中性”，就是做到不給地球增加CO2負擔)。
當然，一些專家學(xué)者認為，植物材料更適合用來生產(chǎn)電力和熱力，比用來驅(qū)動汽車更有效率。瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的資源專家托馬斯努斯鮑爾直言，以樹木為原材料的生物燃料不適合應(yīng)用于道路運輸中。努斯鮑爾表示，木材在供應(yīng)熱量方面可以像礦物燃料一樣有效率，但是當其用于發(fā)動機燃料時僅能釋放其能量的3/4。
對此，行業(yè)內(nèi)的巨擘――科林公司的生物燃料管理負責人邁克爾道埃特邁爾表示，他不懷疑努斯鮑爾計算的準確性。但道埃特邁爾認為努斯鮑爾忽略了問題的關(guān)鍵。道埃特邁爾反駁說，在熱力和電力生產(chǎn)方面，目前已經(jīng)有許多礦物能源的替代物，如地熱、太陽能。風力和水力，但是“對于運輸領(lǐng)域，目前尚沒有可行的礦物能源替代者”。“陽光柴油(SunDiesel)”盡管不能實現(xiàn)完全能量效率，但能夠保證運輸系統(tǒng)繼續(xù)運轉(zhuǎn)。
“陽光柴油(SunDiesel)”的誕生
“陽光柴油(SunDiesel)”誕生在德國東部薩克森州弗賴貝格市，其發(fā)明人博
多?沃爾夫曾經(jīng)是一名煤礦工人，激發(fā)沃爾夫這名頗具想像力的德國工程師進行“陽光柴油(SunDiesel)”研發(fā)的是一個簡單的事實：石油、天然氣和煤炭――它們都是太陽能的“結(jié)晶”。
事實上，所有工業(yè)時代使用的礦物燃料都是遠古時期植物和動物埋入地下的產(chǎn)物。在巨大的壓力和高溫的作用下，這些有機物轉(zhuǎn)化為今天使用的固體、液體和氣體能源。
沃爾夫所發(fā)明的轉(zhuǎn)換工藝，可以使這個轉(zhuǎn)化過程在很短的時間內(nèi)完成。沃爾夫為這種名為“碳-5方法(CARBO-V)”生產(chǎn)工藝申請了專利?！疤?5方法(CARBO-V)”在幾個小時內(nèi)實現(xiàn)自然界需數(shù)千年才能制造出的結(jié)果：木材、稻草和任何形式的除去水分的有機物，在一個由燃燒裝置和催化劑組成的系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)化為合成氣體。這些氣體經(jīng)應(yīng)用于煤炭和天然氣液化領(lǐng)域的費托合成(FischerTropsch)反應(yīng)裝置處理可以轉(zhuǎn)化為柴油燃料。
沃爾夫在弗賴貝格注冊了一家名為“科林”(CHOREN)的公司，進行“陽光柴油(SunDiesel)”的生產(chǎn)試驗。“科林”的前三個字母分別代表著構(gòu)建有機生命和傳統(tǒng)燃料的元素――碳(C)，氫(H)和氧(O)，名字中的后三個字母是“可再生”一詞的縮寫。
到目前為止，科林公司僅建了一座試驗生產(chǎn)廠。公司的遠景目標是在德國東部盧布明市建設(shè)一座年產(chǎn)20萬噸柴油的生產(chǎn)廠。
科林的(CHOREN)的發(fā)展
雖然“陽光柴油(SunDiesel)”目前尚未進行商業(yè)化生產(chǎn)，但其發(fā)展遠景已激起了歐洲汽車工業(yè)的巨大期望。戴姆勒汽車公司，克萊斯勒汽車公司以及奧迪的母公司――大眾汽車公司于2003年成為科林公司的“陽光柴油(SunDiesel)”項目的合作伙伴，殼牌也在2005年開始對該公司投資。而在目前，大眾甲殼蟲、高爾夫和奧迪的A3，A4和A5都開發(fā)了應(yīng)用“陽光柴油(SunDiesel)”的相應(yīng)車型。
日前，科林公司向大眾展示了他們新開發(fā)出的從生物質(zhì)中提取柴油等燃料的整套實際生產(chǎn)設(shè)備。他們期望通過這一展示，讓更多的廠家了解“陽光柴油(SunDiesel)”這一非常具有前景的燃料產(chǎn)品。
走進該公司，首先映入眼簾的是一個約20余米高的半開放式廠房，其中整齊排列著大大小小的鋼鐵容器，彎彎曲曲的管道串連其中。廠房外是一個露天堆場，放著許多諸如木屑等的“廢料”。而在廠區(qū)之外，則停放著幾輛各種型號的大眾、奧迪與奔馳系列轎車，其車身上均醒目的噴印著“陽光柴油(SunDiesel)”的字樣，這些車輛的汽缸中點燃的，正是運用該公司新型工藝從生物質(zhì)中生產(chǎn)出的“陽光柴油(SunDiesel)”。
該公司的設(shè)備主管舒爾茨先生介紹說，這是一套年產(chǎn)15萬噸柴油的生產(chǎn)設(shè)備。它利用諸如木屑、秸稈以及生活垃圾等生物質(zhì)為原料，再經(jīng)過一套分解、提取、合成等復(fù)雜工藝后，可從每10t的生物質(zhì)中提取2～3t不等數(shù)量的柴油。生產(chǎn)出來的柴油質(zhì)量完全可達到使用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的柴油標準，可用于各種交通工具驅(qū)動需要以及工業(yè)生產(chǎn)使用。
舒爾茨說，利用他們的設(shè)備生產(chǎn)出的柴油成本約為每公升75歐分(約合7元多人民幣)，與目前在加以重稅之后在德國市場上銷售的柴油價格相當，因此若要擠占市場還有許多困難。但在人類建立可持續(xù)發(fā)展的能源系統(tǒng)，促進社會經(jīng)濟的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善的要求下，他們的這一項目依然被普遍看好。
該公司的負責人沃爾夫博士詳細介紹說，太陽照射地球，一部分能量以簡單的直接利用方式被人類獲取，而另外一部分則貯存在生物質(zhì)中。這些能量除去被消費的部分外，剩余產(chǎn)物大致為碳、二氧化碳和氫氣等。而正是利用這3種基本產(chǎn)物作為原料+利用他們研發(fā)出的“碳-5方法(CARBO-V)”生產(chǎn)工藝，就可以提取出柴油等燃料來。
奧迪的母公司――大眾汽車公司總裁皮舍茨里德評價說，盡管目前以氫氣、燃料電池等為驅(qū)動能源的汽車研發(fā)方興未艾，但普遍存在著成本過高的缺點，以生物質(zhì)能為新型汽車能源潛力巨大。
大眾以及奧迪的積極態(tài)度
在德國西部城市沃爾夫斯堡有一座“奇特”的建筑，這就是大眾汽車公司的“汽車城”。徜徉在這座宏大的建筑內(nèi)，人們可以感受到汽車的歷史與輝煌。但建筑內(nèi)最為特別的或許是一個由透明塑料做成的“植物溫室”――這間溫室展現(xiàn)了汽油時代結(jié)束時汽車社會的前景。人們操作溫室內(nèi)的機械手臂種下豆瓣菜，8個星期后，大眾以及奧迪的科學(xué)家可以用這些裝點色拉萊的豆瓣菜生產(chǎn)出一滴柴油。據(jù)公司的研究人員表示，這滴柴油可以使拖拉機前進2m。這或許對拖拉機這樣的農(nóng)業(yè)機械不算什么，但對處于高速發(fā)展中的現(xiàn)代社會而言，這代表著解決燃料問題的“一線希望”。
第7篇：生物燃料的作用范文
中國成為繼美國、法國、芬蘭之后第4個擁有生物航空燃料自主研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)的國家，中國石化成為中國首家擁有生物航空燃料自主研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)。
24日晨5時整，中國民用航空局確認了中國石化生物航煤產(chǎn)品質(zhì)量，頒發(fā)特許飛行許可。5時43分，飛行機組駕駛著這架“綠色”航班，由上海虹橋機場起飛，在批準空域進行了85分鐘技術(shù)飛行測試后，于7時08分平穩(wěn)降落。測試結(jié)束后，機組成員匯報了飛行過程中各項測試科目完成情況，稱“飛行過程中動力很足，與使用傳統(tǒng)航空燃料沒有
區(qū)別”。
中國民航局生物航煤適航審定委員會對試飛結(jié)果進行了評議。適航審定委員會主任、中國民航局適航司副司長徐超群說，生物航煤是全球航空燃料發(fā)展的重要方向，試飛成功標志著中國生物航空燃料研發(fā)生產(chǎn)取得重大突破。
試飛成功是生物航煤商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵一環(huán)。中國石化新聞發(fā)言人呂大鵬說，中國石化將在各方支持下，加快推進生物航煤的商業(yè)化應(yīng)用。
生物航煤是以可再生資源為原料生產(chǎn)的航空煤油，與傳統(tǒng)石油基航空煤油相比，具有很好的降低二氧化碳排放作用。歐美國家從2008年起陸續(xù)開展生物航空燃料研發(fā)和試驗飛行，2011年起開始商業(yè)飛行。生物航空燃料主要以椰子油、棕櫚油、麻風子油、亞麻油、海藻油、餐飲廢油、動物脂肪等為原料。
據(jù)介紹，試飛成功后，中國石化生物航煤適航審定工作進入適航頒證前的審議階段。全部適航審查通過后，適航審定委員會將頒發(fā)中國第一張生物航煤生產(chǎn)適航許可證。屆時，生物航煤產(chǎn)品可進入商業(yè)化應(yīng)用。
第8篇：生物燃料的作用范文
(一)化石能源儲量及開采情況
化石能源(石油、天然氣和煤炭)是經(jīng)濟社會發(fā)展和提高人民生活水平的物質(zhì)基礎(chǔ)。世界化石能源的剩余探明可采儲量為9000億噸油當量(toe)。其中，石油和天然氣均為1600億toe左右；煤炭儲量最為豐富，為6000多億toe。
石油資源分布極不均衡。中東、俄羅斯和非洲的石油探明可采儲量占世界總量的77％，是世界商品石油的主要來源。亞太地區(qū)的石油探明可采儲量和消費量分別占世界總量的3.3％和30％。中國相應(yīng)的份額分別為1.3％和9.3％，是石油資源相對短缺的國家。
石油是重要的化石能源資源，在全世界一次能源消費結(jié)構(gòu)中，石油所占的份額中約為40％左右，是形成現(xiàn)代工業(yè)和促進經(jīng)濟增長的動力。
煤炭是古老的燃料，從19世紀60年代開始大規(guī)模開采、使用。至今，在中國、美國等一些國家中，煤炭仍用作主要的發(fā)電燃料。中國是煤炭資源豐富的國家，煤炭仍然是主力一次能源，份額保持在70％左右。
為提高使用效率、減少排碳和對環(huán)境的污染，煤炭應(yīng)用的創(chuàng)新方向是發(fā)展?jié)崈舻拿禾考夹g(shù)和煤炭液化、轉(zhuǎn)化技術(shù)，生產(chǎn)運輸用液體燃料和化工產(chǎn)品。
(二)石油消費情況
世界石油年消費總量近40億噸，工業(yè)化國家(經(jīng)合組織和俄羅斯)的消費量占62％；占人口大多數(shù)的非工業(yè)化國家(新興市場經(jīng)濟體)，石油消費量僅為38％。
美國是石油消費量最多的國家，年消費量為9.4億噸，相當于其他5個消費大國(中國、日本、德國、俄羅斯和印度)消費量的總和；人均石油消費量3噸多。中國的石油消費量為3.6億噸，人均消費量較低，僅為0.28噸左右。
不同國家的民用、商業(yè)和工業(yè)的能源消費量和消費品種均各不相同。交通運輸部門的能源消費以石油產(chǎn)品為主，石油總消費量中約有70％用作運輸燃料油，此份額的多少各國均不同。在氫燃料和燃料電池汽車大規(guī)模進入市場之前，這種消費形勢將不會有太大的變化。
中國是經(jīng)濟快速增長、尤其是以制造業(yè)為主的發(fā)展中國家，為了給生產(chǎn)廠增加原材料和能源供應(yīng)，運輸服務(wù)功能就需要加強。人均收入提高之后就會促進道路和航空運輸服務(wù)的發(fā)展。近年來，中國運輸、郵電和倉儲的石油消費量約占石油總消費量的25％左右；中國仍然是人均燃料油消費量較低的國家。隨著汽車數(shù)量的增長，運輸部門的燃料消費量就會相應(yīng)上升。
美國的年人均運輸燃料油消費量2.3噸。歐盟各國平均1.0噸，中國僅為0.08噸。
(三)能源的轉(zhuǎn)型
在人類發(fā)展歷史中，在能源使用上已經(jīng)歷了好幾次能源轉(zhuǎn)型。從使用木材、薪炭為燃料到19世紀中葉大量使用煤炭，20世紀30年代開始向使用石油過渡，目前正在向以天然氣為主的方向轉(zhuǎn)變。隨著石油資源的逐漸減少，未來三四十年后產(chǎn)量即將達到峰值，此后進入“后石油時代”。在石油資源將逐步被替代的前夕，科學(xué)技術(shù)界提出了林林總總的替代方案和工藝路線，替代能源課題涵蓋了眾多的科學(xué)領(lǐng)域、技術(shù)專業(yè)和產(chǎn)業(yè)行業(yè)。替代能源項目的實施會受到資源、技術(shù)、經(jīng)濟和實施條件等因素的約束，需要根據(jù)一定的時空條件做出技術(shù)經(jīng)濟評估，規(guī)劃出發(fā)展路線。
氫燃料時代：構(gòu)建以氫燃料為基礎(chǔ)的能源系統(tǒng)是一項需要較長時間才能完成的系統(tǒng)工程，包括許多工程技術(shù)課題的研發(fā)，如原料開發(fā)、制氫方法、氫氣儲存運輸技術(shù)、氫能燃料電池系統(tǒng)和車輛、氫能安全和氫能系統(tǒng)設(shè)施等技術(shù)。
發(fā)展氫燃料的三大課題是：開發(fā)高功率、長壽命、廉價的燃料電池；實現(xiàn)高能量密度的車載與地面氫燃料儲存設(shè)施；使用可再生能源的廉價制氫工藝技術(shù)有待突破。
從使用化石能源為主的時代過渡到氫燃料時代也許需要幾十年甚至一個世紀。
對于發(fā)展氫燃料仍存在著不同觀點。
支持者認為應(yīng)該接受氫能，因為沒有其他有競爭力的運輸燃料替代方案。電力、生物質(zhì)和化石基的合成油替代方案都不可行。
由于燃料電池汽車簡化了汽車的機械、液壓轉(zhuǎn)動系統(tǒng)和生產(chǎn)工藝；汽車制造商就會接受燃料電池汽車技術(shù)。汽車主了解燃料電池汽車具有加速快、行車安靜、維修量小等特點之后也會接受這種新型汽車。
反對氫燃料人士認為“氫能是黑色的”，因為它目前主要來自煤炭等能源。發(fā)展氫能不能迅速解決能源、溫室氣體問題。發(fā)展汽車用燃料電池和氫氣的系統(tǒng)設(shè)施還面臨許多技術(shù)、經(jīng)濟的障礙。
總之，氫燃料作為替代石油產(chǎn)品在節(jié)約燃料、減少溫室氣體排放和改善汽車性能等方面均有優(yōu)點。盡管對發(fā)展氫燃料仍有爭議、又難確定推廣日程，及早做出發(fā)展規(guī)劃和經(jīng)濟論證是有意義的。
(四)石油替代
世界石油資源量終將逐漸減少以致最終枯竭，石油資源匱乏是人們關(guān)注的熱點問題。對于石油產(chǎn)量到達峰值時間，不同學(xué)者提出了各種不同論點。一些學(xué)者曾預(yù)測世界常規(guī)原油生產(chǎn)的峰值將在2010年到達，有的則認為常規(guī)石油產(chǎn)量可持續(xù)增長20--30年或更長時間。按照目前石油年產(chǎn)量和年增長速率預(yù)測，當石油年產(chǎn)量達到峰值(60億噸)后，產(chǎn)量就將逐步下降。
總體形勢是：(1)勘探、鉆采技術(shù)進步可將更多的石油資源開發(fā)成為探明可采儲量；(2)非常規(guī)石油(包括油砂瀝青、特重原油和油頁巖等)儲量豐富，開采、煉制技術(shù)不斷進步，將補充常規(guī)石油的不足；(3)替代燃料生產(chǎn)技術(shù)(包括風能、太陽能、生物質(zhì)能等可再生能源及核能的推廣應(yīng)用)、非常規(guī)石油資源開采及其加工技術(shù)、天然氣制油(GTL)技術(shù)、煤煉油技術(shù)(cTL)、生物質(zhì)制油技術(shù)(BTL)等的發(fā)展和應(yīng)用將可逐步替代部分石油資源；(4)燃料使用技術(shù)和節(jié)能技術(shù)的進步將減緩石油消費的增長。
從目前石油生產(chǎn)形勢看，約有63個產(chǎn)油國的產(chǎn)量處在峰值后期，35個國家尚未達到峰值。世界石油產(chǎn)量達到峰值的時間取決于石油消費的年均增長率和科學(xué)技術(shù)的進步等條件。較高的石油資源基數(shù)會推遲峰值產(chǎn)量到來的時間。近幾十年來，石油資源基數(shù)不斷攀升，已從上世紀40年代的820億噸，升至2000年美國地質(zhì)勘探局(USGS)估算的最高值5310億噸。
盡管石油產(chǎn)量的峰值有可能于本世紀中期出現(xiàn)(可能會推遲)，但如不未雨綢繆，屆時必定會m現(xiàn)全球性的能源危機。人們應(yīng)該認識到：至本世紀中期(2050年)，盡管石油資源將逐漸減少，如果及時、積極地采取應(yīng)對措施，在石油產(chǎn)量達到峰值之前解決石油替代問題，那么石油資源匱乏問題將得到一定程度的化解。
中國油、氣資源相對短缺，發(fā)展替代能源尤其具有重要意義，也是解決能源問題的根本途徑。除了具體項目的實施需經(jīng)反復(fù)地技術(shù)經(jīng)濟論證之外，具體發(fā)展方針、工藝路線更需要高層決策者根據(jù)國家資源條件、技術(shù)發(fā)展狀況，高屋建瓴地從國家的長遠規(guī)劃角度和可持續(xù)發(fā)展理念出發(fā)，預(yù)測到替代能源方案三五十年的發(fā)展前景，進行統(tǒng)籌安排、制定替代能源發(fā)展
戰(zhàn)略和路線，實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型。
本文試圖以我國資源、技術(shù)條件為基礎(chǔ)，就發(fā)展運輸燃料的宏觀經(jīng)濟評估問題做一探討。根據(jù)國內(nèi)石油用途及使用情況，論述內(nèi)容以運輸燃料的替代為重點。結(jié)合我國的國情和資源狀況，著重介紹煤基和生物質(zhì)基的替代燃料生產(chǎn)技術(shù)和交通運輸工具及其節(jié)能問題。拋磚引玉，供有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和決策者參考，其中涉及到的具體技術(shù)課題，請參閱筆者編著、即將由中國石化出版社出版的《石油替代綜論》一書。
二、宏觀評估的基準
(一)原料資源及其可得性
生產(chǎn)替代燃料的原料種類繁多，性質(zhì)各異、可得性也不同。必須衡量資源量及可供應(yīng)量等做出評估。
煤炭資源：中國是煤炭資源較為豐富的國家，國土資源部公布的煤炭探明可采儲量為2040億噸。全國煤炭預(yù)測資源量約為4.55萬億噸。但我國又是人均煤炭擁有量偏低的國家(中國和美國的人均煤炭擁有量分別為160噸／人和800噸／人)。
中國的煤炭消費以發(fā)電、供熱(占50％)和工業(yè)用煤(包括煉焦、建材等占40％)為主；民用、農(nóng)業(yè)、商業(yè)和交通運輸用煤占10％。
國民經(jīng)濟高速發(fā)展，使煤炭消費量迅速增長，煤炭年產(chǎn)量已增至26億噸。
發(fā)展煤制油(CTL)產(chǎn)業(yè)，需耗用大量的優(yōu)質(zhì)煤炭原料(每生產(chǎn)1噸運輸燃料油，約需耗煤4噸)，應(yīng)根據(jù)發(fā)電、工業(yè)和服務(wù)業(yè)發(fā)展的用煤量來綜合規(guī)劃替代燃料生產(chǎn)的煤炭可供應(yīng)量。
天然氣資源：是生產(chǎn)替代燃料、氫燃料的重要原料，我國的天然氣資源相對較少。
生物質(zhì)資源：包括谷物和油料植物、木質(zhì)纖維素秸稈和能源作物。數(shù)據(jù)顯示：中國乃至亞洲均為可再生能源(包括生物質(zhì)、太陽能、風能、地熱和水力)短缺地區(qū)，人均擁有量僅為100公斤(世界人均值為300公斤)。中國農(nóng)業(yè)、林業(yè)生物質(zhì)廢料資源不足、也未建成生物能源產(chǎn)業(yè)。有合適水資源的荒漠地區(qū)可發(fā)展生物質(zhì)能源的種植。
生產(chǎn)燃料乙醇和生物柴油的玉米和植物油均為農(nóng)作物，不僅占用良好耕地、光合效率也低。我國的人均糧食、油料占有率均較低(人均糧食占有率僅0.38噸／人?年)，所以玉米生產(chǎn)乙醇和食用植物油生產(chǎn)生物柴油均不應(yīng)是替代燃料發(fā)展方向。
中國農(nóng)作物秸桿資源量約為6億噸。扣除飼料、還田用肥料等，可供作能源資源量約折合標準煤1.7億噸，林業(yè)廢料約折合標準煤3.7億噸。
甜高粱制乙醇是開發(fā)中的技術(shù)。莖桿中的糖分可發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，榨汁后的纖維素和半纖維素也可用作生產(chǎn)乙醇原料。
生產(chǎn)薯類作物地區(qū)可以發(fā)展薯類制乙醇技術(shù)，用木薯制乙醇每畝地可產(chǎn)乙醇0.2噸。除了薯類的前期預(yù)處理過程與玉米原料不同外，其他工序均相近。薯類發(fā)酵的殘渣營養(yǎng)價值較低，通常用作沼氣或肥料。加工薯類淀粉的水耗量較大，污水處理難度較大。
(二)能耗與能效率
替代石油生產(chǎn)過程的能耗是重要的經(jīng)濟指標。
煤直接液化為高壓高溫操作、生產(chǎn)流程長。水電等公用工程和氫耗量均較高，生產(chǎn)過程綜合能效率為50％左右，即使用2噸一次能源(煤)最終轉(zhuǎn)化為1噸油品。
煤間接液化采用一次通過式合成流程、與聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)相結(jié)合的聯(lián)產(chǎn)流程是生產(chǎn)運輸燃料油的優(yōu)化路線。聯(lián)產(chǎn)合成油的IGCC電站系統(tǒng)可以提高能效率(達到52％--55％，常規(guī)合成僅為42％左右)，并可降低建設(shè)投資和生產(chǎn)費用。
目前玉米生產(chǎn)燃料乙醇的能效率已達1.34。每生產(chǎn)1公斤高熱值的燃料乙醇需消費化石能源0.34公斤(包括玉米耕種、玉米收獲、乙醇生產(chǎn)和燃料乙醇分配)。
生物柴油的能效率為1.313。即每生產(chǎn)1公斤能量的生物柴油需消費化石能源0.313公斤。
所以嚴格說，目前的生物燃料并非完全的“綠色燃料”。
(三)環(huán)境影響與溫室氣體(GHG)排放
用碳基化石能源生產(chǎn)替代燃料造成的溫室氣體排放量超過原油煉制過程。以煤炭生產(chǎn)合成油為例，煤炭中約70％含碳在合成過程轉(zhuǎn)化為CO2排入大氣中，造成溫室氣體效應(yīng)。即使采取CO2回收或填埋技術(shù)后，也仍有約10％含碳未能回收而排入大氣中。
在CTL生產(chǎn)流程中應(yīng)考慮CO2回收、利用，以解決溫室氣體排放問題。CTL生產(chǎn)過程中增加碳回收將導(dǎo)致過程的能效率降低2％--3％，生產(chǎn)成本約增長25％。建設(shè)投資也將相應(yīng)增加。
以CITL為例：每噸合成油的碳排放量2--2.4噸(聯(lián)產(chǎn)電力的合成油廠，碳排放量約相當于進料含碳量的72％--77％。CO2回收系統(tǒng)的碳撲集量約相當于原料煤含碳量的70％)。
替代燃料生產(chǎn)過程還可能造成大氣污染物的排放，對局部的環(huán)境和居民健康構(gòu)成危害。例如：硫氧化合物(SOX)擴散范圍可達幾百公里。形成“酸雨”危害土壤和農(nóng)作物生產(chǎn)。澳大利亞曾計劃發(fā)展大型油頁巖工業(yè)項目，由于未能解決二惡英毒害防治問題而被迫擱置、停建。
(四)建設(shè)投資
煤炭直接液化或間接液化工廠的單位油品(噸/年)的建設(shè)投資約1.2萬元，煉油能力為500---1000萬噸／年的燃料型煉油廠，單位生產(chǎn)能力(噸/年)的建設(shè)投資約在1500--2000元。據(jù)此估算，與投資有關(guān)的折舊費、維修費用和保險費等項均相應(yīng)增大，煤制油項目的固定成本約為煉油項目的6倍。
煤直接液化過程包括高苛刻度的加氫過程和大量的固體物料破碎、研磨過程；水電等公用工程能耗為20公斤／噸產(chǎn)品，使生產(chǎn)成本增高。
宏觀而言，CTL項目應(yīng)包括相應(yīng)的采煤、鐵路運輸、供電及供水等公用工程設(shè)施，綜合投資費用就更高了。
(五)生產(chǎn)成本與價格
替代燃料的生產(chǎn)成本與原料價格、公用工程消耗量和建設(shè)投資密切相關(guān)。由于CTL是投資密集的工業(yè)，不僅固定成本會相應(yīng)增加，稅率和資金回報率也應(yīng)相應(yīng)增加，才能促進資金積累和鼓勵投資信心?？紤]這些因素，CTL的投資利潤率應(yīng)不低于12％。
上述增加成本因素必然導(dǎo)致替代燃料價格上升，對石油燃料的競爭力降低。
(六)占用土地
多數(shù)生物質(zhì)能源是靠光合作用、攝取太陽能獲得的。發(fā)展生物質(zhì)原料生產(chǎn)需占用大量耕地或開墾荒漠土地。就土地的“能量收獲密度”而言，不同產(chǎn)品差別很大。糧食生產(chǎn)乙醇的轉(zhuǎn)化效率低：單位耕地面積的乙醇產(chǎn)量差別很大：甜高粱：4.0；甘蔗；3.1；玉米：1.3噸／公頃。
每生產(chǎn)1噸生物柴油占用耕地面積(公頃)：大豆：2.7；菜籽油：1.0；蓖麻油：0.84；棕櫚油：0.2。
黃連木每畝地可產(chǎn)生物柴油60公斤(產(chǎn)1噸油需占地17畝)，麻風樹果可產(chǎn)生物柴油180公斤(產(chǎn)1噸油需占地5.6畝)。
微藻生物柴油每公頃可達到40--60噸產(chǎn)量，不需占用耕地，可利用荒漠土地，但對日照強度和二氧化
碳供應(yīng)有特定要求。
(七)水資源
替代燃料生產(chǎn)過程需耗用一定量的水資源。直接液化CDTL的耗水指標為7--8噸／噸生成油；間接液化CITL的耗水量指標為8--10噸／噸生成油。若包括原料煤的水洗，則總耗水量可達10--12噸／噸生成油。水資源也是發(fā)展CTL工業(yè)的制約因素。中國北方是水資源短缺地區(qū)。
微藻生產(chǎn)生物柴油，在微藻培育過程需要補充水，可使用鹽堿水或海水等非飲用水源，取決于藻類的品種。在荒漠地區(qū)發(fā)展微藻生物柴油尤其需要考慮水源問題。
三、石油替代方案
運輸車輛的能耗與客貨運輸量、車輛的效率、使用燃料種類有關(guān)、提高運輸車輛的效率對于節(jié)約燃料、減少溫室氣體排放均具有重要意義。
替代燃料的發(fā)展路線應(yīng)與汽車發(fā)動機和汽車發(fā)展趨勢相適應(yīng)。從使用內(nèi)燃機汽車、推廣混合動力汽車(HEV)到未來的燃料電池汽車是必然的發(fā)展趨勢。這一發(fā)展時程要經(jīng)歷較長時間和逐漸的過渡。因此，不同時期需要有不同的替代燃料發(fā)展路線。最先是解決汽、柴油和航空燃料的替代；然后是為推廣插電式混合動力汽車(PHEV)或電動汽車提供電力；最終則是為燃料電池汽車提供氫燃料。
改進、提高運輸車輛效率的節(jié)能效應(yīng)是顯著的。例如：常規(guī)內(nèi)燃機汽車通過改進發(fā)動機系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、機泵負荷、驅(qū)動系統(tǒng)和減低車身重量等就可提高汽車的行車效率。汽車內(nèi)燃機的均勻充氣壓燃技術(shù)可大大節(jié)約油耗。推廣HEV汽車和發(fā)展燃料電池汽車的節(jié)油效應(yīng)更為顯著。1公斤氫燃料就約相當于8升汽油。
按照油箱到車輪(TTW)表示的運輸過程能量效率計算：常規(guī)火花塞式的汽油內(nèi)燃機汽車的TTW效率為16.7％；混合動力汽油內(nèi)燃機汽車為20.7％；可使燃料經(jīng)濟性提高24％。未來的氫氣燃料電池汽車可按40％計算；燃料經(jīng)濟性約可提高150％。
生產(chǎn)替代燃料的原料包括煤炭、天然氣、生物質(zhì)、太陽能、風能、核能等。不同發(fā)展時期的使用的替代燃料有：液體替代燃料(替代汽油和替代柴油，燃料乙醇、生物柴油等)，然后是電力，最終是使用氫燃料。
以下按不同的原料(煤炭、天然氣和生物質(zhì)等)生產(chǎn)各類替代燃料工藝方案的宏觀經(jīng)濟性論述如下：
(一)煤炭
在內(nèi)燃機汽車時代，用煤制油技術(shù)生產(chǎn)液體替代燃料的兩種工藝均有在進行產(chǎn)業(yè)化示范的項目。國內(nèi)具備了煤制油技術(shù)的工程設(shè)計和建設(shè)能力
在油價較高、煤炭價格相對較低的條件下，在煤資源豐富地區(qū)適合建設(shè)煤制油工廠。
煤制油是投資密集的產(chǎn)業(yè)，還需要配套建設(shè)相應(yīng)規(guī)模的煤礦、交通運輸和公用工程系統(tǒng)設(shè)施。全系統(tǒng)的綜合投資可能高于深海天然石油、非常規(guī)石油的開發(fā)，做好CTL建設(shè)項目的綜合宏觀技術(shù)經(jīng)濟論證是必要的。
煤制油過程造成了溫室氣體排放效應(yīng)，需要采用CO2回收和埋存技術(shù)以減少排碳。建設(shè)減排設(shè)施將降低過程的能效率，還將導(dǎo)致每噸油品增加上千元的減排費用。
1、煤直接液化(CDTL)技術(shù)
國內(nèi)建設(shè)的CDTL項目，在工藝流程、工藝設(shè)備和控制技術(shù)等方面均有改進和創(chuàng)新；已進展到大型工業(yè)示范階段。
CDTL為高壓加氫技術(shù)，工藝特點是使用高壓、高溫工藝設(shè)備，操作條件苛刻；耗用大量氫氣。汽油質(zhì)量好、柴油十六烷值低，需經(jīng)過調(diào)合才能出廠
2、煤間接液化(CITL)技術(shù)
國內(nèi)正積極推動CITL技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，已建設(shè)了3個示范廠。
主要優(yōu)點：生產(chǎn)潔凈的成品油、柴油質(zhì)量好；生產(chǎn)費用低于CDTL，適合于在生產(chǎn)過程中回收C2。
主要缺點：工流程較長；能效率較低(常規(guī)流程42％，聯(lián)產(chǎn)電力較高、約50％--55％)，石腦油不適合制造汽油，而適合用作裂解(生產(chǎn)乙烯)的原料。
由整體燃氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電與合成工藝組成的油一電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可擴大生產(chǎn)規(guī)模、提高系統(tǒng)能效率(55％)，相應(yīng)降低建設(shè)投資。
發(fā)展合成油工廠的幾個技術(shù)問題：
①由大型煤氣化爐、先進合成技術(shù)和IGCC發(fā)電系統(tǒng)組成的聯(lián)合工廠在工程建設(shè)和生產(chǎn)運行上均缺乏經(jīng)驗。
②聯(lián)合工廠耗水量大，(用水指標約為8--12噸／噸合成油)，污水處理和對地下水源污染問題也值得關(guān)注。
③煤礦規(guī)模應(yīng)與合成油工廠配套，生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)合成油300萬噸合成油廠，年耗煤量為1500---1600萬噸(包括發(fā)電和燃料用)，需要配置大型煤礦基地。國家應(yīng)根據(jù)資源條件配合電廠擴建考慮建設(shè)油電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)。
④溫室氣體排放問題：每噸合成油的碳排放量2--2.4。
3、煤電為電動車提供能源需要采用潔凈的煤燃燒技術(shù)提高發(fā)電的效率。IGCC煤發(fā)電技術(shù)的能效率達40％。建設(shè)投資較高(約8000元／kW)
4、煤制氫：在氫燃料推廣初期將以煤制氫為主要方式。采用先進技術(shù)的大型煤制氫工廠，氫燃料成本就可降到燃料電池汽車可接受的水平
(二)天然氣
近年來我國天然氣資源量有了較快增長。但是，目前國產(chǎn)天然氣量和進口液化天然氣數(shù)量仍不能滿足城市民用燃料和調(diào)峰發(fā)電的需要?？紤]到資源可得性和原料價格等因素，應(yīng)慎重評估建設(shè)天然氣制油(GTL)項目的技術(shù)經(jīng)濟可行性。
(三)生物質(zhì)
在內(nèi)燃機汽車時代，生物質(zhì)替代燃料的主要發(fā)展路線為燃料乙醇、生物柴油、微藻柴油和生物質(zhì)制油等項。
1、燃料乙醇
(1)纖維素生物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇。纖維素(如秸稈)制燃料乙醇技術(shù)：用農(nóng)業(yè)秸稈或能源作物生產(chǎn)燃料乙醇可望于5--10年內(nèi)實現(xiàn)工業(yè)化。纖維素制乙醇的技術(shù)課題是提高纖維素水解效率、降低纖維素酶的成本、開發(fā)木糖發(fā)酵用的微生物菌種和優(yōu)化生產(chǎn)過程，如果這些關(guān)鍵技術(shù)能在今后10年內(nèi)取得突破性進展，2020年將有可能達到替代率達到20％的水平。開發(fā)中的技術(shù)包括：
①開發(fā)水解用的纖維素酶：纖維素酶是由具有不同功能多種酶的重組體。美國研發(fā)目標是降低酶的生產(chǎn)成本(把酶的有效成本從170美元／噸乙醇降低lO倍，達到17美元／噸乙醇)、提高酶的比活性。近期把纖維素酶的比活性提高3倍(相對于Trichodermareesei系統(tǒng))，最終目標是把酶的‘比活性’即生成效率提高10倍，我國也應(yīng)制定相應(yīng)的目標。
②糖類發(fā)酵用的微生物：為了實現(xiàn)秸稈生產(chǎn)乙醇技術(shù)的工業(yè)化，需采用DNA重組技術(shù)開發(fā)出一種新的微生物重組體，以便可以同時將葡萄糖、木糖和阿拉伯糖發(fā)酵為乙醇。研究發(fā)現(xiàn)：植入幾種DNA基因體的發(fā)酵單胞菌可以同時進行葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的發(fā)酵。已經(jīng)開發(fā)出了具有乙醇產(chǎn)率高、可在低PH值條件下發(fā)酵、副產(chǎn)物產(chǎn)率低的菌種；適合于工業(yè)生產(chǎn)使用。
③聯(lián)合流程：為了將纖維素生物質(zhì)完全轉(zhuǎn)化為乙醇需要采用聯(lián)合發(fā)酵流程。使用可以同時將葡萄糖、
木糖和阿拉伯糖發(fā)酵為乙醇的微生物，在生產(chǎn)上可降低耗電量；減少冷卻水用量；將發(fā)酵罐生產(chǎn)能力從2.5克／升小時提高至5克／升小時，從而可以大大降低發(fā)酵罐的容量，降低建設(shè)投資。
(2)糧食生產(chǎn)乙醇不是發(fā)展方向，這是因為：糧食作物的光合作用的效率低；糧食生產(chǎn)乙醇的轉(zhuǎn)化效率低：單位耕地面積的乙醇產(chǎn)量(噸／公頃)：甜高粱為4.0；甘蔗為3.1；玉米為1.3；中國的可耕地面積少，人均糧食水平偏低(僅約為0.38噸／人?年)。
(3)其他原料：非糧乙醇生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀。甜高粱：具有不占用耕地和光合效率高、抗旱、耐澇耐鹽堿等特性。每畝地可收獲鮮莖桿4--5噸。莖桿的榨汁作為發(fā)酵制乙醇的原料。目前，莖稈的儲存、防止霉化變質(zhì)和木質(zhì)纖維素利用等技術(shù)問題尚未解決。薯類：在盛產(chǎn)薯類地區(qū)可適當發(fā)展燃料乙醇的生產(chǎn)。
2、生物柴油
2006年世界生物柴油總產(chǎn)量約為750萬噸，相當于680萬噸(油當量)。
生物柴油的原料種類繁多。除了食用植物油外、發(fā)展木本油料作物、回收餐飲廢油等非食用油資源是發(fā)展生物柴油的方向。 發(fā)展生物柴油工業(yè)，需要為副產(chǎn)甘油開發(fā)新的用途。生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷、1，3-丙二醇可供選擇。
植物油經(jīng)過加氫處理生產(chǎn)綠色柴油是第二代生物柴油工藝。產(chǎn)品具有高十六烷值(80)、超低硫含量和不含芳烴等特點。國外已建成了工業(yè)生產(chǎn)裝置。此類裝置適合于建在煉油廠內(nèi)部以充分利用已有的供氫和水電供應(yīng)設(shè)施。
10萬噸／年生物柴油工廠的建設(shè)投資約3億元左右，折合單位能力的建設(shè)投資指標為3000元／噸／年。
以大豆油為原料生產(chǎn)生物柴油工廠的生產(chǎn)成本與植物油原料價格密切相關(guān)。大豆價格為3000元／噸和4000元／噸時，生物柴油生產(chǎn)成本分別約為4700元／噸柴油當量和5100元／噸柴油當量。
3、微藻柴油
美國等國家已經(jīng)對微藻生產(chǎn)生物柴油課題進行了近30年的開發(fā)研究，經(jīng)過實驗室和戶外研究，已經(jīng)在優(yōu)選藻類品種、光合作用機理、培育方法和條件、培育水池構(gòu)造等方面取得成果。一些公司正在積極從事“露天微藻培育水池”和“微藻光生物反應(yīng)器”的開發(fā)，推動微藻柴油的工業(yè)化生產(chǎn)。
微藻生產(chǎn)生物柴油的工業(yè)化取決于地區(qū)擁有的資源條件、微藻生產(chǎn)技術(shù)和工藝設(shè)備的開況。
資源條件主要包括：氣候和日照條件、C2和營養(yǎng)物的來源；微藻柴油工廠應(yīng)靠近煉油廠、發(fā)電站、油田天然氣田以便就近取得CO2；可用的水源，微藻培育過程需要補充水，可使用鹽堿水或海水，取決于藻類的品種。
微藻培育：培育微藻設(shè)施已經(jīng)研制了光生物反應(yīng)器和露天培育水池兩種方案。在建設(shè)投資和運行上各有優(yōu)缺點，均處于研究、開發(fā)階段。尚未進入工業(yè)示范階段。
微藻生產(chǎn)技術(shù)包括微藻收獲、生物質(zhì)干燥、提取生物油等過程，均為開發(fā)中的技術(shù)。
微藻柴油的主要優(yōu)點是單位土地面積產(chǎn)率比用植物油生產(chǎn)柴油高出幾十倍，且不占用耕地。但在土地上布置大面積的開放式培養(yǎng)池或密閉式光生物反應(yīng)器，需要巨額投資。
4、生物質(zhì)制油(BTL)
國外已開發(fā)成功了木質(zhì)纖維素兩段氣化生產(chǎn)合成氣技術(shù)，并已建成了合成氣生產(chǎn)運輸燃料的示范裝置。
生物質(zhì)制油包括生物質(zhì)氣化和合成2個工序，系統(tǒng)熱效率較高(50％--55％)。但生物質(zhì)原料的集運困難，考慮適宜的原料收集半徑，BTL生產(chǎn)規(guī)模以年產(chǎn)生物油≤10萬噸為宜。BTL單位投資約為1.5--1.8萬元／噸／年，高于CTL。
5、生物質(zhì)發(fā)電廠
規(guī)模為25--50MWe熱效率(28％)，遠低于大型IGCC燃煤電廠。建設(shè)投資也高于后者。
生物質(zhì)發(fā)電改為煤一生物質(zhì)混燒具有減少排碳效應(yīng)，是更適宜的組合。
四、對比方案
石油替代的宏觀規(guī)劃存在諸多的不確定因素，除了應(yīng)反復(fù)論證、及時修訂外，尤其需要根據(jù)資源、工藝路線和目的產(chǎn)品等條件做出不同方案的橫向比較，才能得出較為切合實際的發(fā)展方針、路線。
許多一次能源(如煤、天然氣、生物質(zhì)和微生物)都能通過CTL、GTL、BTL和AGL(微藻制油)等技術(shù)路線轉(zhuǎn)化為烴燃料，但它們同時也可是發(fā)電(CTE、GTE、BTE)的原料。從而可組成不同的橫向?qū)Ρ确桨?。例如：既可引出諸如煤發(fā)電一生物質(zhì)制油與煤制油一生物質(zhì)發(fā)電的兩組宏觀對比方案。又可引出(用太陽能的)微藻制油一煤發(fā)電與煤制油一太陽能發(fā)電兩組宏觀對比方案。另外，電力汽車的能耗低于內(nèi)燃機汽車，于是，從原料煤開始，可以有煤制油、煤發(fā)電兩組對比方案，從中可以看出發(fā)展電動汽車對社會和消費者的節(jié)約效應(yīng)。實例說明如下：
(一)煤或生物質(zhì)交叉生產(chǎn)電力或運輸燃料
設(shè)定煤制油―生物質(zhì)發(fā)電和生物質(zhì)制油―煤發(fā)電兩組方案。煤制油和生物質(zhì)制油規(guī)模均為年產(chǎn)運輸燃料油100萬噸；或是用煤、生物質(zhì)為發(fā)電燃料，進行兩組方案的對比。原料年消耗量分別為：煤炭330萬噸，生物質(zhì)原料600萬噸。綜合比較主要結(jié)果如下：
能效率：BTL的能效率(48％)略高于CTL(42％)。生物質(zhì)發(fā)電能效率(28％)低于IGCC燃煤發(fā)電(40％)：
建設(shè)投資：BTL規(guī)模較小，單位建設(shè)投資比CTL高(約20％)。原料煤量同等的CTL31)--投資(140億元)高于煤IGCC發(fā)電廠投資(110億元)；
生產(chǎn)規(guī)模：生物質(zhì)大規(guī)模集中運輸困難，BTL只能到年產(chǎn)10萬t級規(guī)模，生物質(zhì)發(fā)電廠規(guī)模在25--50MWe之內(nèi)；
環(huán)境效應(yīng)：CTL的溫室氣體排放率為石油煉廠的1.8倍，煤―生物質(zhì)聯(lián)合制油(CBTL)的GHG排放率僅相當于原油煉制過程的20％，故環(huán)境效益好于CTL；
生物質(zhì)發(fā)電改為煤―生物質(zhì)混燒也是合理的組合。
(二)電動汽車和汽油汽車的能效率對比
實質(zhì)上是CTL-煤發(fā)電的能效率對比。
HEV汽車可將回收的動力轉(zhuǎn)化為電力再利用，插電式混合動力汽車(PHEV)可直接用電力替代汽油。若常規(guī)內(nèi)燃機汽車每百公里耗油量按7.2升計、電動汽車耗電量按18kWh計，則相應(yīng)的油-電當量為：2.5kWh電力可替代1升汽油。
若汽油和電力均為來自煤炭，上述事例既說明先進交通運輸工具的節(jié)能意義，又表明不同煤炭利用路線的經(jīng)濟性。說明如下：
暫按4.0kWh電力替代1升汽油計算，即5.4MWh電力(即1kW裝機容量)相當于1噸汽油?？梢跃虲TL和煤發(fā)電兩條工藝路線，從原料消耗和能效率、投資和社會效益等方面對比，生產(chǎn)同等數(shù)量燃料的效果作出如下比較：
煤耗和能效率：CTL生產(chǎn)1噸燃料需耗用標準煤3.5噸，綜合能效率為45％；IGCC煤發(fā)電生產(chǎn)5，4MWh電力耗用標準煤1.8噸，能效率為40％；生產(chǎn)等量運輸
燃料的耗煤比率為制油：發(fā)電=1：0.51。 建設(shè)投資：CTL工藝，1噸生產(chǎn)能力的建設(shè)投資約為1.4萬元；1KW發(fā)電能力的IGCC電廠建設(shè)投資約為0.8萬元；燃煤電廠投資大大低于CTL技術(shù)。
消費者收益：駕駛PHEV汽車按每年節(jié)約汽油0.5萬元、支付電費0.24萬元，凈節(jié)約燃料費0.26萬元；購車差價按2萬元計算。則增加購車費的靜態(tài)回收期達8年。為推動“以電代油”，國家應(yīng)實施購買PHEV汽車的優(yōu)惠政策。
環(huán)境效應(yīng)：PHEV汽車可實現(xiàn)零碳排放。GHG效應(yīng)優(yōu)于汽油車。
(三)2種原料―2種產(chǎn)品交叉方案
太陽能是地球一次能源的唯一來源，可采用塔式集熱技術(shù)發(fā)電、也可為微藻生物柴油的生產(chǎn)提供光合作用的光源。煤炭可用作CTL技術(shù)生產(chǎn)燃料油的原料、也可用作IGCC技術(shù)的發(fā)電燃料。這就可組成煤制油―太陽能發(fā)電(方案甲)和微藻柴油―煤發(fā)電(方案乙)兩組對比方案。
以年產(chǎn)替代燃料100萬噸為基準，CTL制油和發(fā)電用煤量相等。設(shè)定太陽能集熱發(fā)電規(guī)模與煤發(fā)電相等。進行此兩組方案的技術(shù)經(jīng)濟比較。主要結(jié)果如下：
a)相同煤加工量的煤制油投資(140億元)高于IGCC煤發(fā)電(110億元)。
b)煤制油能量轉(zhuǎn)化效率(45％)高于IGCC煤發(fā)電(40％)；但如上所述，電代油具有節(jié)能效應(yīng)。
c)太陽能塔式集熱發(fā)電按峰值計算達70GWP，折合年均20GW，投資高(280億元)(應(yīng)還有降低空間)；微藻柴油尚未建成工業(yè)裝置(全部按高效的光生物反應(yīng)器估算投資約為300億元)。兩者的投資均為數(shù)量級估算，投資額接近。
d)同等規(guī)模的微藻柴油工廠建設(shè)投資大大高于CTL。
e)微藻柴油―煤發(fā)電組合方案有利于電廠煙氣的C02利用。
f)太陽能集熱發(fā)電、微藻柴油均需占用大量土地。適合于建在光照條件好、地勢平坦的荒漠(微藻需有水源)地區(qū)。
g)根據(jù)數(shù)據(jù)粗略估算；方案甲的經(jīng)濟性好于方案乙。
五、小結(jié)
1、煤制油技術(shù)基本成熟，是正在進行產(chǎn)業(yè)化示范的技術(shù)。煤制油的發(fā)展規(guī)模受到煤炭的可供應(yīng)量(煤炭是發(fā)電和工業(yè)的重要燃料；我國煤礦產(chǎn)能已位居世界第一)和石油價格趨勢等因素的約束，只能適度發(fā)展。在地區(qū)規(guī)劃的基礎(chǔ)上宜通過論證及早確定全國發(fā)展規(guī)模，不宜各行其是。預(yù)期中遠期的石油替代規(guī)模約可相當于“一個大慶”。
2、油砂瀝青和特重質(zhì)原油約占世界原油資源總量的一半，油頁巖也是重要的非常規(guī)石油資源。預(yù)計今后20--30年期間，非常規(guī)石油生產(chǎn)將有較大的發(fā)展以補充常規(guī)石油的短缺。預(yù)測表明：2030年非常規(guī)原油的產(chǎn)量將可增長至占世界石油總產(chǎn)量的10％左右。我國擁有油頁巖煉油工業(yè)基礎(chǔ)，發(fā)展油頁巖工業(yè)需要改進加工、煉制技術(shù)，提高生產(chǎn)規(guī)模，解決環(huán)保技術(shù)問題。
3、生物質(zhì)制油發(fā)展規(guī)模受資源可得性、資源綜合利用等因素的約束。發(fā)展生物質(zhì)能源作物的種植、充分利用生物質(zhì)廢料(秸稈、林業(yè)廢料、生物垃圾)，在發(fā)電、制油和其他用途優(yōu)化利用、綜合平衡的基礎(chǔ)上，可考慮用3億噸原料生產(chǎn)替代燃料0.5億噸(石油當量)作為中遠期的發(fā)展目標。
第9篇：生物燃料的作用范文
從2012年開始，澳洲航空（Qantas）就在澳大利亞國內(nèi)航班上使用由荷蘭SkyNRG公司生產(chǎn)的生物燃料與普通燃料50：50的混合燃料作為動力。這些使用了混合燃料的A330飛機往返于悉尼和阿德萊德之間。它的子公司捷星航空（Jetstar），則成為世界上第一個以生物燃料飛行的低成本航空公司，在墨爾本到霍巴特的A320飛機上，它使用了與澳航航班相同的混合燃料。
而根據(jù)2012年年底澳洲航空的財報顯示，生物混合燃料的使用讓這家公司的燃油經(jīng)濟性提高了一至兩個百分點，并且相比傳統(tǒng)燃料也減少了60%的碳排放量。
對于澳洲航空公司來說，生物燃料的成本遠遠高于普通燃料，最主要的原因是它需要從國外進口—加上運輸?shù)馁M用后其成本是普通燃油的四倍。
但澳航表示，現(xiàn)在非常有必要開始探索生物燃料更多的可能性了，并且將在澳大利亞本土開始進行有關(guān)生物燃料的研究。借助澳大利亞聯(lián)邦政府給予的50萬澳元的可再生能源項目補助金，澳洲航空公司在澳洲范圍內(nèi)，以這一行動率先開始了對航空燃料可持續(xù)的研究。
澳航首席執(zhí)行官艾倫·喬伊斯（Alan·Joyce）說：“我們需要為不基于傳統(tǒng)噴氣燃料的未來做好準備。不然，坦率地說，僅僅依賴于傳統(tǒng)噴氣燃料，我們在未來將無法生存?！?/p>
當然，幾乎所有的航空公司都在遭受高燃油成本和碳價格效應(yīng)的雙重影響。
燃油費用是這家澳大利亞航空公司最大的運營成本。在2012年2月，在遭遇了83%的凈利潤下滑后，澳航宣布，將至少削減500個職位，并尋求其他途徑從而降低成本。而在2012年3月中旬，澳航在兩個月內(nèi)第二次上調(diào)了燃油附加費，并聲明其燃油成本預(yù)計將在未來6個月內(nèi)增加3億美元達到創(chuàng)紀錄的22.5億美元，這當然不是一個好消息。
而且，還不只是航油的價格，澳洲航空同樣面對著碳排放的價格問題。“澳洲航空是世界上唯一面臨3個司法管轄區(qū)的航空公司，所以我們的憂患意識是有道理的?！眴桃了拐f，“歐洲已經(jīng)規(guī)定了備受爭議的碳排放稅，而新西蘭也對航空公司有一套獨特的碳排放稅，澳大利亞的碳排放稅也不停地在變動?！?/p>
燃油費用的飆升和碳排放費用的一再調(diào)整促使澳航這樣的航空公司們不得不開始考慮降低燃料成本的新方法，比如采購可再生原料，或者探求使用生物燃料的可能。
而其中，生物燃料是一個非常容易想到的選擇。生物燃料的來源多種多樣，它可以從微生物，譬如海藻，或它們排放的廢物中提取的物質(zhì)中取得，也可以來自各種有機纖維材料，甚至是經(jīng)過回收的食用油。而為澳洲航空和捷星航空提供生物燃料的荷蘭SkyNRG公司，同時也為荷蘭航空公司、智利航空公司、阿聯(lián)酋航空提供其生產(chǎn)的產(chǎn)品。
而在澳洲，澳航并不是唯一一家開始探索生物能源的航空公司，它的競爭對手也早已經(jīng)開始行動。
維珍澳洲航空公司計劃到2020年其5%的燃油消耗由可再生能源提供。這家公司與新南威爾士州的Licella公司合作，采用一種新型的技術(shù)，從農(nóng)業(yè)廢棄物中提煉出高品質(zhì)的生物質(zhì)原油。
此外，維珍航空還計劃于2015年推出一個年產(chǎn)能5萬桶的可持續(xù)生物燃料工廠，以松木屑、甘蔗廢物以及其他干作物等作為燃料。
維珍航空業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理史蒂夫·羅杰斯（Steve·Rogers）表示，公司希望在發(fā)展生物燃料時避免陷入生物燃料與糧食之間的矛盾。他說：“我們花費了數(shù)千萬美元來開發(fā)這項技術(shù)，在未來幾年我們還要增加1000萬澳元的投入，而完全使其商業(yè)化將需要高達上億美元的投資。但是我們依然需要進行持續(xù)的投資，因為我們正在創(chuàng)建一個全新的行業(yè)，而這將是一個漫長的旅程?！?/p>
生物燃料的本地化，則是澳洲航空降低成本的關(guān)鍵。負責這一項目的澳大利亞科學(xué)家們正在試驗使用一種混合了林業(yè)廢棄物、碎秸、蔗渣、植物油、海藻和桉樹等材料混合的原料制取燃料，他們認為，如果投入大規(guī)模的商業(yè)化，這組原料配方最終每年可以產(chǎn)生超過一億加侖的新式燃料。
而另一種生物燃料的候選者—也是空中客車公司一直致力于研究的—是遍布澳大利亞的桉樹，一種油籽作物。研究者在充分調(diào)研了維多利亞州一塊面積約為1.47萬公頃的土地后發(fā)現(xiàn)，預(yù)計這片區(qū)域的桉樹可以產(chǎn)生15萬噸干燥的生物質(zhì)，可以生產(chǎn)出8.5萬噸生物油，也就是12萬至18萬立方米的噴氣燃料。
2011年，澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織對生物燃料的前景曾做出一個樂觀的預(yù)測：到2020年，澳大利亞和新西蘭兩國超過46%的航空燃料可以從非糧食作物、植物、藻類以及其他有機物質(zhì)中提取的燃料供應(yīng)，而到2050年則能達到100%。
澳大利亞可持續(xù)航空燃料創(chuàng)新組織的主席、悉尼大學(xué)美國研究中心兼職教授蘇珊·龐德（Susan Pond）表示：“目前，澳大利亞的發(fā)展勢頭實際上就是在努力實現(xiàn)這些目標。不過，由于澳大利亞在生物燃料方面的發(fā)展落后于美國，我們的目標應(yīng)該是在五年內(nèi)使生物燃料的價格能夠與傳統(tǒng)燃料平等競爭?！?/p>
澳大利亞政府表示愿意對航空公司生物能源的開發(fā)給予政策和資金上的支持。
與所有追逐可再生能源的地區(qū)相比，澳大利亞可以說已經(jīng)走上正軌，但問題也赫然顯現(xiàn)。
就目前而言，開發(fā)生物燃料會遇到的兩大瓶頸是原料和金融—或者說，負擔得起的原料和負擔得起的融資。聯(lián)邦能源部長馬丁·弗格森說：“在澳大利亞，澳航將探討可持續(xù)航空燃料的生產(chǎn)和商業(yè)上的可行性，有兩個關(guān)鍵的目標，首先，是原料途徑，其次是如何供應(yīng)鏈的途徑?！?/p>
澳洲航空環(huán)境項目負責人約翰·瓦拉斯托（John·Valastro）表示，雖然生物燃料在技術(shù)上已可以使用，但由于缺乏一定規(guī)模，當?shù)氐纳锶剂瞎?yīng)成本約為常規(guī)燃料的三到五倍。
而昆士蘭州大學(xué)的丹尼爾·克萊恩教授的一份報告中預(yù)測，如果短期大量開發(fā)，生物燃料原料中的水黃皮的成本將由每桶250美元升至600美元，甘蔗將由200美元升至650美元，而藻類原料將最終升至每桶1300美元。
雖然這些預(yù)測的數(shù)字引起了廣泛的爭議，但它足以表明，對于航空生物燃料來說，最關(guān)鍵的是原料價格。如果可以穩(wěn)定這部分成本，那么這條供應(yīng)鏈的其余部分可能會很容易地實現(xiàn)整體費用的降低。而需要注意的是，這只是一種“可能”，因為原料只在初期起決定性的作用。其次，是提煉和分銷能力，“作為一個國家，可以利用現(xiàn)有的煉油廠和燃料分銷基礎(chǔ)設(shè)施”，弗格森說。
而在原料和基礎(chǔ)設(shè)施之外，真正需要的是資金。很多大航空公司都認為，政府應(yīng)該提高對航空公司們在煉油廠生產(chǎn)生物燃料的補助。
而在融資方面，由于新能源開發(fā)需要龐大的資金投入，這其中的關(guān)鍵是要有利可圖，或者更深入一步說，這需要一個公平的競爭環(huán)境。維珍航空的一位員工透露，約有38%本應(yīng)用于生物柴油研發(fā)的資金獎勵總會被“誤頒”給更重視噴氣燃料的生產(chǎn)商。他警告說，如果生物燃料得不到開發(fā)，“我們在20年后會后悔的，我敢肯定。”澳洲航空對生物燃料的大規(guī)模投入基于各種考慮：除了可以為澳大利亞減少17%的航空業(yè)溫室氣體排放之外；還能為澳大利亞及新西蘭地區(qū)的航空業(yè)帶來每年超過兩億澳元的經(jīng)濟價值；減少澳大利亞對進口燃料的依賴，并創(chuàng)建一個新的清潔能源產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)生更多的就業(yè)崗位。
而現(xiàn)在，生物混合燃料的商業(yè)化推廣是航空公司最重要的任務(wù)，這需要所有利益相關(guān)者，包括政府和金融部門的支持。
在澳洲之外，世界范圍內(nèi)的航空公司也都開始重視新能源的問題。德國的漢莎航空在2011年夏季就開始在法蘭克福至漢堡之間的航班中開始使用摻入生物燃料的混合燃料，以“綠色藍天”的品牌形象，一度成為公共關(guān)系上的贏家。
