初中化学 生物能源化玉米 为汽油

目前，随着全球石油等化石燃料的日益枯竭以及不断上升的平均气温，人们被迫抓紧寻找替代能源，由纤维素、木薯、藻类等植物转化而来的生物能源似乎为人类昭示着美好前景——未来人类将不依赖于石油、煤炭和天然气，而是有源源不断的可再生的生物能源作依靠。然而，美妙的理想和现实之间的距离究竟有多远？为何迄今为止生物能源依然仅仅是看起来很美？请跟随记者一起去探寻。
生物能源：
化石能源最好的替代品
中国科学院广州能源研究所可再生能源与天然气水合物重点实验室研究员王铁军在接受本报专访时表示，生物能源是所有可再生能源中，唯一可以作为化学品或石油替代品的能源。其他可再生能源，如太阳能、风能、海洋能、核能，都是非碳能源，主要以热、电的方式来利用。工业革命至今，人们一直倚重于使用石油、天然气、煤炭等含有碳元素的化石能源作为交通运输以及制造橡胶、塑料等化学品的能源来源。抛开不可再生的化石能源，在所有可再生能源中追溯碳源，由二氧化碳、水合成的生物质能是特有的可作为化石能源替代品的可再生能源。
此外，从生态环境角度而言，石油等化石能源的燃烧会产生大量二氧化碳，危害环境，使全球气温升高，导致温室效应，危及人类安全。而如果生物燃料来自植物，植物生长过程中会从大气中吸收二氧化碳，因此从理论上讲，与燃烧化石燃料相比，生物燃料可以减少大气中温室气体的累积。
王铁军说，目前生物能源的研究重点在于解决两个问题，一个是资源量问题。从农业、林业的当量（折合成多少吨标准煤的量）来看，世界生物质的量在能源储量中排四位，仅次于石油、煤炭和天然气。然而，开发的困难在于这些资源非常分散，很难收集，收集成本占据生物能源成本的最大比重。我国“十二五”期间部署培育作为生物能源原料的能源植物，例如在我国西部地区非粮耕地培育能源植物，解决资源问题。
另一个研究重点则在于新技术研究，实现多途径的转化技术。目前生物能源的转化技术主要有生物方法和热化学方法。生物方法是将生物质转化为糖，通过微生物进行发酵，从而产生沼气、乙醇等化学品和液体燃料。化学方法则是将生物质气化变成氢气、一氧化碳等生物燃气，再经过特定催化剂，将其催化合成液体燃料。
变废为宝：
“垃圾是放错地方的资源”
生物能源原料之丰富令我们难以想象。中科院广州能源研究所的谢舜源告诉记者，老所长曾说过，世上其实没有垃圾，“垃圾只是放错了地方的资源而已”。
就原料而言，王铁军介绍，不同的生物转化技术有适用的不同原料。就生物方法来说，包括厨余垃圾在内的生活垃圾、禽畜粪便、含糖工业污水等含水量高的碳水化合物都可以转化成沼气等生物燃气。以前这些燃料用于供热等生活用能，现在，则可以通过规模化生产进行净化、压缩、罐装，用作汽车燃料，这在个别地区进入应用示范阶段。此外，也可以利用秸秆等植物纤维素制造燃料乙醇，也就是常说的乙醇汽油。例如，五年前，国家利用陈化粮制造乙醇汽油。现在，人们尝试以木薯、甘薯、甜高粱、秸秆等非粮作物原料为主生产燃料乙醇。
热化学方法则主要针对树木、碎木片、秸秆以及小麦、棉花加工后的壳等林业、农业废弃物，将其热解、气化，制成交通燃料及高附加值的化学品燃料。热化学方法要求原料必须是干物料，否则可能因为物料含湿量大，过程能耗大，影响设备。
此外，从藻类身上也能“收获”液体燃料。微型藻类是光合作用的“巨人”，某些藻类对入射太阳光的利用率达到3%，而玉米或甘蔗却只有约1%。这些藻类能更高效地将水、二氧化碳和阳光转化为油脂，而油脂可以进一步转化为烃类的碳氢化合物。
如果要描绘一幅生物质能转化路线图，王铁军说，近期生物质能转化还是以生物燃气应用为主，主要用于热利用，中远期则是以液体燃料和化学品的应用为主，例如生产生物柴油、纤维素燃料乙醇，以及制造橡胶、塑料、高分子材料等化学品。
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