请问秸秆、乙醇、沼气等生物质能在国内外的发展如何呢?怎样解决密度低、收集、发酵、菌种、污染等,锅炉、发电、燃烧会面临的问题呢?

近日,国家电网发布《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》,进一步将示范扩大到天然气、生物质能等新能源形式。这意味着,普遍用户今后不但能用新能源发电装置给自己家供电,还可以将用不完的电卖给电网。

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6个答案
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微笑上弦月微生物学博士,生物能源

2013-03-30 21:45

非粮物质发展生物质能及相关高值化产品成为今后的发展目标。
能源藻类的研究得到广泛的重视。优质藻株的培育目的是生产快,抗性强,能够代谢积累油脂或烃等燃料分子,但在规模化培养中,需要重点解决水耗,物能,能耗过高,培养装备投资过大的问题,开发有机废水等方式培养微藻的技术。微藻航油的发展处于示范和中试的规模阶段,但是微藻航油的研发和生产都需要大量资金的投入,成本是制约其发展的主要难题。目前微藻产能存在效率较低和藻种易污染的问题。

秸秆等属于木质纤维素类能源。将木质素,半纤维素和纤维素的降解获得生物乙醇等其他高附加值产品,成为未来产业发展的重点。高效降低纤维素水解酶的研究和应用,整合木质纤维素燃料生产方式,突破核心关键技术和成套工艺与装备非常重要。预计10年内会实现纤维素燃料乙醇与丁醇的商业化应用。

生物柴油的工艺已经基本成熟,并实现产业化推广,但是存在的问题一是原料供应不足(这也是制约生物柴油产业化的关键瓶颈),二是生物柴油成本远远高于石化柴油;三是没有正式的销售渠道,国家虽然制定了B10,B15等生物柴油标准,但是尚无生物柴油上市;四是生产企业规模较小,工艺较粗糙。目前国内不少生物柴油生产厂处于半亏损半倒闭的状态。


生物燃气,我国生物燃气产业主要以户用沼气池和以畜禽粪便为原料的大中型沼气工程为主,相比国外先进水平,存在的主要问题是,技术水平较低,难以达到工业化运行水平;原料种类单一,限制产业发展规模;生物燃气净化,提质技术水平低,成本高等。在边际性土壤种植能源作物以及燃气生产技术研究将是今后5年内的重点发展目标。

生物质发电虽然得到国家的大力支持,但是大多数的生物质发电厂都处于亏损状态。等到汽油等价格跟生物柴油成本差不多的时候,估计生物质能源可以大行其道了。

目前来说,我们生物类要完成的技术跨越有:
1.资源筛选改造及规模化培养技术。比如能源植物遗传改造,分子育种等。
2.生物质预处理技术。目前国际生物能源领域对木质纤维素给予了极高的重视,国内关于生物质预处理清华大学,华中科技大学等研究较多。
3.生物催化技术。例如脂肪酶的研发。


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支持者: lycii

德青源,生产鸡蛋的,鸡粪产沼气发电,沼渣肥田养青饲料喂鸡,发电用的GE的机组(guokr首页的GE广告大体就是这类吧),产电一部分自用,剩余卖电网,再卖些碳排指标。几年前超市这个牌子的鸡蛋还少,现在到处是,得多少鸡粪啊

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支持者: 风荷晚香

收集一直都是关键问题,给的钱还不抵油钱。但是确实没有抵得上油钱的热值

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冷月如霜植物细胞生物学博士生

2013-03-18 09:44
支持者: 窗敲雨

在美国利用玉米产生乙醇用来产能这一块做得很大,许多实验室只要做相关的东西,就比较容易申到能源部的funding(包括我们实验室。。虽然我们实验室只是在研究细胞壁)

不过上次某次细胞壁大会上某大牛说20年后,美国能源比重中,这部分依然和现在一样,大概只占4%左右。。

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支持者: 小名天送

说说我浅显的看法吧,毕竟最近没搞生物质能源的事情了,但也知道一些大概,可能有些过时?呵呵

秸秆

包括其它含大量纤维素类的农业下脚料,最关键的技术是能够获得高效纤维素降解酶,或者替代办法是用较低能耗的化工技术(这个想法也许不实际?不是化工专业表示露怯)使纤维素降解为单糖、双糖,则所有后续问题都能迎刃而解。

但是,另一方面,如果真的能够获得非常高效的纤维素酶,那么其生产菌必定非常危险:如果发生生物泄露,它可能在短期内快速摧毁一切人类文明中的纤维制品,包括木质房屋、家具、纸张等等,那么第一个哭的肯定是博物馆馆长;之后就是对生态产生显著影响,大面积破坏森林和草场;这种情况可能最终会被抑制住,因为生态系统可能不允许这么开挂的生物长时间存在,所以植物们也许会出现免疫应对措施,但谁也说不准最终结果怎样......有点科幻灾难片的感觉了,回归正题,倒推一下,正因为自然生态系统是上万亿年建立起来的,植物在对付真菌降解纤维素进攻方面颇有成效才能蓬勃发展,所以要降解纤维素并不是一件容易的事。

事实上,诺维信一直在研究高效纤维素酶,但从目前的全球产业化情况来看,依然很难......

还有就是纤维素原料的收集,这个看看生物质能企业的新闻就知道了,简单来讲就是这样:1.国家扶持力度不大,因为目前并非清洁能源的最佳方案 2.地方阻挠,因为这些纤维素原料还涉及到其它传统产业链的生存

乙醇

燃料乙醇技术其实一直都在做,乙醇工厂在中国也好,国外也好,都是很传统的生产,技术成熟,突破很少。但是由于国际上玉米、蔗糖价格一直居高位,导致成本较高,利润被摊薄。其它替代碳源由于含糖量低,种植、采集规模跟不上,导致质量不稳定,无法满足工业化大生产所需。总体情况就是,需求量还是不错,特别是在蔗糖、玉米种植大国,如巴西、美国,但利润不高影响发展。(话说我一个同学本科毕业去的就是酒精厂,工资低、劳动强度大、设备老旧,最后无奈跳槽而去。)

沼气
沼气主要在发展中国家比较有市场,原因是传统沼气生产技术的基础是粪便的收集。说白了,除非是大规模工厂化养殖基地,要想持续、集中地获得成分稳定、量大的粪便资源用来燃烧发电,只能是人口稠密地区。所以,像美、加、欧很多地区人口那么少就算了。
我其实不建议以现在国内的沼气技术推广到村落、小区、甚至单个农村家庭。一是小面积沼气质量不稳定,会加快发电机组的损坏,减低寿命,且输出电能也有限。如果仅作为燃料使用,也会有稳定性和异味的问题。其二是安全问题,每到过年,因为鞭炮引爆化粪池造成人员伤亡、财物损失的事情都会发生。

其实关键还是看政策导向,生物质能是否能有大幅度提高,还是要看国家乃至全球对于这块的支持。但是在化石能源没有耗尽或者接近耗尽的情况下,投入大量人力物力去攻克技术难点是不划算的,因此我国下一步的能源措施是大规模使用天然气替代煤炭,作为清洁能源。毕竟天然气,从技术上来说,用起来方便多了~~~

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Hyderay努力学习成为未来孩子问不倒的爸爸

2013-03-21 22:52

石油煤炭就是远古的生物把太阳能转化为化学能,再经过时间的催化把能量富集了

从某些方面来说,生物本身就是一个个的能量转化机器——比如蚊子,吸一点点血(好比加油)就能飞好久,还能传宗接代啥的,还带自动探测啥的,太厉害了,说着说着就开始佩服蚊子,继而赞叹于进化出蚊子的大自然

我们现在要做的,就是:
1.利用生物把太阳能变为化学能。比如植物光合作用把太阳能变为有机物,把能量储存在化学键之间
2.富集能量。比如把植物生产的淀粉啊之类的物质通过微生物的发酵,变为可轻易燃烧的酒精,或者其他能源形式
3.直接利用这部分能源,或者消耗部分能源将其变为长碳链的各种有机工业原料

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