生物能源的发展

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1、张楠楠生命学院硕士一班2120131310生物能源研究进展摘要：生物能源的综合开发利用是我国的一项既定国策，我国政府历来高度重视。生物资源中蕴藏着不可估量的潜力，国内外科技工作者对生物资源的开发利用已经做了大量的研究工作。本文主要介绍了生物能源，以及生物能源实际应用中生物柴油，生物乙醇，生物制氢的概念与技术。关键字：生物能源生物柴油生物乙醇生物制氢一、生物能源的含义生物能源是指利用生物可再生原料及太阳能生产的能源，包括生物质能、生物液体燃料及利用生物质生产的能源，如燃料酒精、生物柴油、生物质气化及液化燃

2、料、生物制氢等。有的生物质可直接用作燃料，称为初级生物质；由生物质加工制作的能源，称为次级生物质。生物能源不含硫，其碳循环是动态的，能源植物直接或间接通过绿色植物的光合作用把太阳能转化为化学能，然后固定和储藏在生物体内，是唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。二、生物能源实际应用1、生物柴油1.1生物柴油通常所说的生物柴油原料资源就是指用于酯交换的油脂,可分为:植物油脂、动物油脂、废弃食用油等,其中植物油脂是世界上较为丰富的生物柴油原料油资源。人们最早以植物油作为柴油机燃料进行研究,但是

3、存在流动性差,闪点低,活塞易堵塞等缺陷。1.2原料的多元化—微藻当前，世界上生产生物燃油的原料主要是大豆、油菜籽等。这需要利用广阔的土地面积扩大种植，与粮争地。即使如此，生物柴油仍然受资源数量的限制，原材料压力加大，导致成本加大，企业的利润空间逐步缩小，部分企业发生亏损，甚至破产。因此，走原料多元化之路，是长远之策。微藻在地球上分布广泛，适应各种生存环境；可以实现二氧化碳的减排且微藻养殖不需要占用耕地；此外，微藻的生长速度远远高于其它油料作物；利用微藻所产生的油脂通过酯化反应后可转变为生物柴油(脂肪酸甲

4、／乙酯等)，提取油脂后的藻渣可以综合利用，生产动物饲料、有机肥料和甲烷。微藻的以上特性无疑使之成为生物柴油最佳原料。1.3最新技术进展污水深度处理与生物柴油生产耦合系统不仅可以克服微藻制备生物柴油或微藻深度脱氮除磷单一系统的局限性，而且可以以污水为资源，在处理污水的同时生产生物柴油。污水深度处理和生物柴油生产耦合系统的工艺流程：目前，基于微藻的污水深度处理与生物柴油生产耦合系统仍处于概念提出阶段，关于耦合系统的关键技术和工艺研究几乎为空白。综合考虑该耦合系统的工艺特点、耦合目的及总体能量收益，以下关键技

5、术应得到充分重视并重点研究：（1）藻种筛选。在污水深度处理与生物柴油生产耦合系统中，藻种的筛选与驯化是实现该工艺的前提和重点。针对耦合目的，藻种筛选原则应为：在生活污水二级出水条件下生长速率快、氮磷去除效率高、生物质产量高及单位藻细胞生物量的油脂产量高。从实际水体中分离得到的藻种可以更好地适应实际环境，从而在耦合系统中具有更大的优势和竞争力。（2）藻细胞分离获取。综合考虑各种藻细胞分离收获方式，针对耦合系统对于出水水质及微藻光生物反应器中藻细胞高密度培养的要求，膜分离是一种有潜力的藻细胞分离收获方式，即

6、：在反应器之后通过膜分离截留藻细胞以获得低氮磷含量的清水，同时通过浓藻液的回流实现反应器内藻细胞的高密度培养。（3）藻细胞油脂提取。油脂提取的能耗在生物柴油生产总能耗中占有很大比例，因此油脂提取技术的改进对耦合系统的经济性和可持续性具有直接影响。（4））油渣利用。厌氧发酵是油渣的处理方式之一。通过对油渣中的蛋白质和碳水化合物进行厌氧发酵，可以获得甲烷、氢气和乙醇等能量，对耦合系统的整体能量收益有很大贡献。同时，厌氧发酵可将油渣中的有机氮磷矿化为铵和磷酸盐，可再次用于藻细胞培养，或作为肥料返回农田。2、生

7、物乙醇2.1生物乙醇生物乙醇是以淀粉质、糖质等为原料，经发酵、蒸馏制成乙醇，脱水后再添加变性剂(车用无铅汽油)变性的无水乙醇。生物乙醇既可以直接替代汽油等化石燃料，又可按照一定的比例与汽油混合，作为汽油的增氧剂和高辛烷值调和组分，可显著降低汽车尾气的排放。2.2纤维素乙醇发酵工艺目前燃料乙醇生产技术开发的焦点是木质纤维索为原料生产燃料乙醇，这一产业研究领域受到了世界各国的普遍关注，木质纤维素来源于农业废弃物如麦草、玉米秸秆和玉米芯，工业废弃物如制浆厂和造纸厂的纤维质废渣，林业废弃物和城市废弃物如废纸等，

8、是地球上可以利用的储量最丰富的可再生资源。酶解转化纤维索生产乙醇的过程通常涉及4步生物催化的反应：纤维素酶生产、纤维索水解、己糖发酵和戊糖发酵。根据研究进度和进展大致可将纤维素糖化发酵工艺分为以下三类。(1)同时糖化(共)发酵ssF或SSCFSSF工艺是纤维素水解和糖液发酵在同一的反应器内进行，在加入纤维素酶的同时接种酒精发酵的酵母，可使生成的葡萄糖立即被酵母发酵成酒精．去除了产物抑制，就可以不妨碍纤维素糖化的继续进行，酒精得率可明显提高。