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“能源草”:生物能源的新选择

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                                            关键词:木屑颗粒机 秸秆成型机

 北京草业与环境研究发展中心筛选出适合北京地区种植的3种能源草:柳枝稷、芦竹和荻。今年开春在昌平区马池口镇种的能源草,如今已经郁郁葱葱,不久就可以收割了。目前本市已在密云、延庆、大兴和昌平等地选择具有代表性的地块(总计3000亩)进行了试种植。

  能源草富含碳氢化合物,炭活性高,热值高,燃烧后产生的污染物少,可有效减轻温室效应,而且还可起到固沙、改善土壤、绿化荒地的作用。能源草还能克服利用作物秸秆发展生物质能源存在的生态风险,解决谷物生产燃料乙醇所造成的粮食和饲料原料短缺等问题。

  能源草能生存在沙荒、废弃、污染等贫瘠土地上,是目前最受青睐的新兴能源植物

  在田野上播种生物能源的种子,把广袤大地变成“绿色油田”,是很多人期盼的,这也被看作解决当前石化能源危机的一条重要出路。

  因此,北京市科委日前发布的“能源草开发与种植技术”成了人们关注的焦点。据介绍,“能源草”富含碳氢化合物,炭活性高,热值高,适用于燃料原料,燃烧后产生的污染少,可有效减轻温室效应、降低环境污染。

  三种能源草 生物能源的新选择

  用生物做乙醇,是生物能源利用的一种传统方式,国内外大部分是选用甜高粱、玉米、甘蔗等作为原料,但问题随之而来,当部分粮食被用于“制作”能源后,国际粮价开始飞涨,百姓,尤其是贫困人群的粮食安全受到威胁。

  于是人们又把目光投向了木本植物,如麻疯树、油楠、油棕、银合欢、香胶树等。这些含有接近石油成分的能源植物,通过脱脂处理后,可用作柴油。但另一个问题出现了,木本植物的生存具有地域性,大量种植可能会导致与粮田争地等问题。

  相对于粮食作物和需要大量土地的木本植物,能生存在沙荒、废弃、污染等贫瘠土地上的能源草本植物,似乎是一个更好的选择。

  北京草业与环境研究发展中心副研究员左海涛认为,能源草是最受青睐的新兴能源植物,也是最有发展前途的生物质能源之一。目前,针对京郊边际土地类型和气候特点,北京草业与环境研究发展中心已筛选出适合北京地区种植的3种能源草:柳枝稷、芦竹和荻。今年春天在昌平区马池口镇种的能源草,如今已郁郁葱葱,不久就可以收割了。此外,还在北京市密云、延庆、大兴和昌平等区县选择具有代表性的地块(总计3000亩)进行了试种植。

  据测算,平均每吨能源草干物质的热值相当于0.65吨标准煤的热值,同时富含植物纤维素的能源草还可用来提取乙醇,约4.5吨的能源草干物质可转化约1吨的纤维素乙醇。

  效益可观 每亩地可生产液体燃料约0.67吨

  左海涛表示,能源草作为能源植物的一种,其开发利用前景与生物质能源转化利用技术的整体发展息息相关。近年来,国内外的生物质能源转化利用技术取得了较大进步,发展出了生物质气化技术、纤维素乙醇转化技术、直燃发电技术、固化燃料技术等。

  左海涛认为,通过技术进步,生物能源转化和利用方面存在的问题正得到逐步解决。如加工成本居高不下问题。美国最新的催化反应技术把生物质直接转化成液体燃料(汽油和柴油),其品质相当于、甚至超过了化石类汽油和柴油,加工转化成本小于每升2元人民币。目前北京种植能源草每年每亩地成本70元至80元人民币,约产出3吨能源草,按照实验室的4.5∶1的提取比例,每亩地可生产液体燃料约0.67吨。

  在生物质转化能源的能源效率方面。以每消耗单位化石能源可提供给用户多少能量来进行能源效率评价。据测算,火力发电为0.45,汽油为0.81,玉米乙醇为1.36,而纤维素乙醇为10.3。

  “能源草”是不是能源植物的最佳选择呢?左海涛认为,有必要摸清我国能源植物的“家底”,才能进行更好的选择,才能让生物质能源发展的步伐更稳健。我国约有4000种植物具有能源开发价值,其中有的含油率很高。如木姜子的种子含油率达66.4%,黄脉钓樟的种子含油率高达67.2%。

  不同声音

  近年来,对生物能源的发展,国内外异议较多,同样,“能源草”也备受争议。

  中国科学院植物研究所首席研究员、中国生态学会副秘书长蒋高明就告诉记者,还需加大对“能源草”的科研,避免其功能被夸大其词了。

  凡是绿色植物,就能进行光合作用,固定太阳能,就会产生人们所希望的生物质能,地球上约50多万种植物都具备这个基本功能。蒋高明说,从利用角度看,只有那些光合速率快、叶面积指数高、生物量足够大,且容易收集运输的植物才是理想的能源植物。“能源草”的说法,可能来自于这个概念。

  栽培过程需大化肥大水分

  蒋高明说,从光合效率来说,包括甘蔗、玉米、高粱等在内的植物光合效率高,被称为C4植物。就生物量而言,在自然生物群落中,最高的是热带雨林,达35吨/公顷/年,即每年每亩产生2.33吨干物质。但在人工条件下(大肥、大水、高密度),植物生产力还可提高。可见,即使有“能源草”这样的植物,也必须具备这样几个基本条件:高光效的C4途径,栽培过程中使用大化肥、大水分,并保持相当高的种植密度和强度。

  需路电机械等基本条件

  蒋高明认为,目前在北京试种的“能源草”——柳枝稷等,为一两年生或多年生草本或半灌木,是高光效的C4植物,具有可再生性,生长周期短,可反复收割,还耐旱、耐盐碱、耐瘠薄、适应性强,可在干旱、半干旱地区、低洼易涝和盐碱地区、土壤贫瘠山区和半山区种植,不会挤占耕地。实际上,“能源草”面临的问题和作物秸秆一样,具有分散、密度小、收获成本高的弱点。如果没有路、电、水、肥、机械等基本条件,在“荒地”上搞“能源草”,高产量和高利用率难以实现。

  威胁生物多样性

  蒋高明提醒说,“荒地”其实不荒,在干旱、半干旱区种植受环境条件限制,实际效果可能不会像专家期望的那样理想。此外,所谓“荒地”是那些能够生长自然植被的地方,是生物多样性分布的重要场所。目前,我国自然生态系统面临全面退化危险,如果目前大规模生产能源草,仍可能挤占耕地,开荒则破坏生物多样性,加剧自然生态系统退化。

  另外,相比种植经济效益低下的农作物,如果种“能源草”有利可图,农民就不可避免地争相种植,从而发生能源植物与粮争地的局面,对国家的粮食安全造成影响。

  ■ 延伸阅读

  作物秸秆利用更重要?

  生物质能源比较好的原料究竟是什么呢?

  中国科学院植物研究所首席研究员蒋高明表示,与其去推广“能源草”,为何不直接去利用国家每年约7亿吨的作物秸秆呢?这些秸秆在田间地头被农民直接焚烧,造成极大的能源浪费和环境污染。

  国能生物发电有限公司科技部总经理、研究员庄会永也表示赞同。他说,国能在2006年就建成了我国第一个生物质直燃发电项目,即在山东单县建成了25兆瓦的生物质发电工程,实现了我国大容量生物质直燃发电的重大突破。

  生物质发电是指把农林生物质(农林业剩余物等生物质)在专用锅炉直接燃烧产生高温高压蒸汽,再通过汽轮机、发电机转化为电能。由于生物质原料能量密度低、易腐不易存,其在高温燃烧时会产生结焦和腐蚀等问题。

  庄会永说,国能在丹麦生物发电世界先进技术基础上,研发出适合中国国情的“高温高压水冷振动炉排”生物质专用发电锅炉,较好解决了生物质燃料在工业化燃烧过程中的结焦、腐蚀和机组效率低等问题。生物质发电灰渣是很好的还田肥料,但由于量大、施用不便,在国内不同地域不同种类的灰渣成分不尽相同,还需针对性地开展基础和应用研究。

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