生物质能、废物再利用：作为补充解决燃眉之急

  在世界能源和环境紧张的大环境下，生物质能资源被寄予厚望，各国争相寻找可替代传统能源的新能源，而生物质能便成为了首选。虽然到目前为止，煤炭、石油等传统能源的消费总量仍居前列，生物质能仍处于补充能源的位置，但在未来，生物质能也许会从“解燃眉之急”变为“能救他山之火”的重要能源。

  “沼气”这两个字，于我们而言并不陌生，学生时代的化学老师没少耳提面命地告诉我们“沼气的主要成分是甲烷，是一种可燃烧气体”。虽然那时候的目的是为了应付考试，但沼气“一点就着”的特点也深深地烙印在了脑海里。

  沼气，顾名思义是沼泽湿地里的气体，常见于沼泽地、污水沟或粪池里冒出来的气泡，如若划着一根火柴便可将其点燃。如果用科学的角度来解释，沼气是各种有机物质，在隔绝空气（还原条件），并在适宜的温度、PH值下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。沼气属于二次能源，并且是可再生能源。

  沼气作为生物质能的一种，其应用已在我国相当多的地区进行推广，成为了我们最熟悉的生物质能应用之一。虽然生物质能目前在世界能源结构中的占比微乎其微，但时常作为补充能源，以解燃眉之急。

  因为历史的发展限制，生活在古代的人们并没能力直接利用核能、风能、太阳能、石油等我们现如今利用率很高的能源。19世纪后半期以前，人类利用的能源以薪柴为主，也就是和沼气“同类”的生物质能，生物质能也是人类历史上最早使用的能源。

  生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量，而这些植物以生物质作为媒介储存太阳能，可转化为常规的固态、液态和气态燃料。生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质，包括植物、动物和微生物。

  通过对生物质能的定义我们大家可以知道，生物质能的本质是植物通过光合作用将太阳能转化成的化学能，从广义上来说，生物质能是太阳能的一种表现形式，所以它是一种可再次生产的能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。而储存这种能源的生物质中有害于人体健康的物质的含量很低，甚至在实际应用的过程中，一些原本被当成“垃圾”的下脚料、粪便、废弃物等都能变废为宝，实现废物再利用。生物质能也就被稳稳地打上了“清洁、低碳”的绿色标签。

  而生物质能还拥有很优秀的替代优势，通过现代技术能将生物质能源转化成可替代化石燃料的生物质成型燃料、生物质可燃气、生物质液体燃料等。生物质能原料丰富，根据世界自然基金会的预计，全球生物质能源潜在可利用量达350EJ/年，也是非常理想的替代能源。

  在生物质能的分类上。根据来源的不同，大致将其分为林业资源、农业资源、生活垃圾污水和工业有机废水、城市固态废料和畜禽粪便等五大类。

  林业资源是指森林生长和林业生产的全部过程提供的生物质能源，包括木材、树叶、锯末、果核等；

  农业资源是指农业作物 (包括能源作物)、农业生产的全部过程中的废弃物、农业加工业的废弃物，如秸秆、稻壳等；

  生活污水和工业有机废水是指城镇居民生活、商业和服务业的各种排水及食品、制药、屠宰等行业生产的全部过程中排出的废水；

  畜禽粪便是指是畜禽排泄物，是粮食、农作物秸秆和牧草等的转化形式，包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。

  根据我国《可再次生产的能源中长期发展规划》统计，我国生物质资源可转换为能源的潜力约5亿吨标准煤，随着造林面积的扩大和经济社会的发展，我国生物质资源转换为能源的潜力可达10亿吨标准煤。在传统能源日渐枯竭的背景下，生物质能源是理想的替代能源，被誉为继煤炭、石油、天然气之外的“第四大”能源。

  生物质能在能源界一直拥有很重要的地位，它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，而这样“优秀”的生物质能却一直未被成功“重用”。

  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。但是面对如此丰富的资源，人类对生物质能的利用大多仍旧停留在燃烧的阶段，这种途径应用起来最为简单，但是利用率较低，还会产生一定的污染，影响生态环境，实在是有些暴殄天物。

  我国拥有丰富的生物质能资源，据测算，我国理论生物质能资源为50亿吨左右标准煤，是中国总能耗的4倍左右。在可收集的条件下，我国可利用的生物质能资源主要是传统生物质，包括农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾、工业有机废渣与废水等。

  但生物质的直接燃烧在今后相当长的时间内仍将是我国生物质能利用的主要方式。我国现在已摒弃最初热效率仅为10%左右的传统烧柴灶，改为推广效率可达20%～30%的节柴灶，努力提高利用率，这项节能举措已被国家列为农村新能源建设的重点任务之一。

  除了“直接将农作物的秸秆、薪柴作为燃料直接燃烧”这种简单粗暴的途径外，目前人类对生物质能的应用，还有热化学转换和生物化学转换等途径。比如，采用热解法直接制造液体、气体燃料或生物炭；将农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等，通过微生物作用生成沼气等等。

  值得一提的是，沼气作为生物质能应用的一种在世界各国被大力推广，各国慢慢的开始将沼气用作燃料和用于照明，因其特性，也多用于替代汽油和柴油。一个约1.5平方米的发酵池便可提供一个人一年四季的燃柴和照明的所需能量，而在发酵过程中，原本用来发酵的生物质的腐熟程度提高，用作肥料会更高效，也更卫生，有利于改善农村卫生条件，减少疾病的传播。

  不少国家对沼气的应用并未止步于农村，而是逐步规范化、专业化，比如修建大型工厂集中进行微生物发酵的能量转化工作。从全世界范围来讲，对沼气的研究和应用，正处于方兴未艾的阶段。

  我国对于沼气的应用和推广与世界上其他几个国家一样主要在农村地区开展。因为我国生物质能的储量丰富，且70%的储量在我国广大的农村地区，沼气能源分布广泛，用来制取沼气的原料丰富，潜力巨大。许多地区为了节约开支，便就地取材，就地利用粪便、秸秆、杂草、废渣、废料等生产的沼气来发电。

  目前我国的沼气事业发展十分迅速，沼气池总数已达到1000多万个，在部分省市的农村地区还办起了小型沼气动力站或者发电站，因其设备和技术都最简单，成本较低，管理和维修也很方便，已经在全国多地进行推广。

  我国作为能源消费大国，开发利用相对绿色的生物质能，对我们国家的国民经济的可持续发展有很重要的意义。

  开发利用沼气能源，是应对能源紧张形势下农村能源供应问题的有效举措。而国家对于沼气的开发利用也很看重，中央财政不断加大对农村沼气建设的资金投入。

  得益于中央政策的引导及资金投入的支持，我国沼气产业的规模呈现逐年递增的趋势，其中户用沼气池的数量增加明显，慢慢的变成了沼气产业的主力。中央投资优先支持向农户集中供气的大中型沼气项目，在保证“户用沼气”供应的情况下，扩大“沼气用户”的数量。

  沼气的利用是我国在生物质能利用中很具有特色的一部分。随着生物质能产业的持续不断的发展，我国的能源多样性的发展慢慢地提高，能源安全也在慢慢地增加，而在这个发展过程中，仍有不少社会经济环境的因素制约着生物质能产业的发展。

  目前我国生物质能的市场环境和保障机制并不完善，从生产到销售并未形成完整的产业链条，研发经费少，研发技术困难，且资源分散很难形成较大的商业化规模，难以产生更大的经济效益。缺乏专门扶持生物质能源发展，鼓励生产和消费生物质能源的政策，还存在与其他政策相互制约的问题。而我国土地资源短缺，存在能源作物和农业、林业争夺土地的矛盾，对于生物质能的标准体系也并未建设完全。

  总体而言，我国虽然拥有丰富的生物质能资源，部分能源利用也颇具特色和成效，但是利用率并不高，处于“菜多碗小”的状态，怎么将“碗”变大是我们应该思考的问题。

  目前我们国家的经济发展的能源压力依然较大。根据国家统计局发布的数据，2017年我国能源消费总量约44.8亿标准煤，2018年约46.4亿标准煤，2019年已达到48.6亿标准煤左右，能源消费总量在逐年增长。在面对能源及环境紧张的双重压力下，我国正在慢慢地调整能源结构，注重清洁能源的发展。

  在清洁能源中，天然气的能源消费占比最大，而以水电、风电、核电和生物质发电为主导的可再次生产的能源占比虽然较小，但在近十年间得到了加快速度进行发展。目前生物质能的规模相较于水电、风电仍较小，但极具发展潜力。

  国际能源署（IEA）在其发布的《2018年可再次生产的能源：2018-2023年市场分析和预测》中指出，未来生物质能源将成为全世界增长最快的可再次生产的能源。在我国的政策助推之下，有望超过欧美等发达国家，成为全世界第一大生物质能源生产国和消费国。

  随着国内大力鼓励和支持发展可再次生产的能源，我国生物质能发电相关产业呈现出全面加速的发展形态趋势，并保持稳步增长。从我国能源结构和生物质能地位变动情况而言，生物质能装机和发电量占可再次生产的能源的比重一直上升，生物质能正慢慢的变成为我国可再次生产的能源利用中的新生力量。

  未来，中国生物质能产业高质量发展的重点可能主要围绕着沼气及沼气发电、液体燃料、生物质固体成型燃料以及生物质发电。为了促进生物质能产业的健康发展，国家政策环境也将加强完善，良好的宏观政策环境将逐渐形成，为生物质能产业提供更多良好的发展机会。有关技术水平也将进一步提升，促进生物质能有关产品的深入拓展。将有更多的大规模的公司参与生物质能的发展，促进整个生物质能产业的加快速度进行发展，生物质能产业也有望成为中国国民经济新的增长点。

  我国拥有很丰富的生物质能资源，但与之相对的是并不高的资源利用率。许多生物质能资源因为技术、市场、环境等诸多因素的限制，并未达到人们所期望的高效利用。在世界能源和环境紧张的大环境下，生物质能资源被寄予厚望，各国争相寻找可替代传统能源的新能源，而生物质能便成为了首选。

  虽然到目前为止，煤炭、石油等传统能源的消费总量仍居前列，生物质能仍处于补充能源的位置，但在未来，生物质能也许会从“解燃眉之急”变为“能救他山之火”的重要能源。

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