能源危機的今天,人們期盼能找到一種"能源植物",春播綠草,秋收石油……現(xiàn)在這個夢想正一步步變成現(xiàn)實

"北京正在實驗種植纖維素類草本能源植物(簡稱能源草),探索獲取生物質(zhì)能源的新形式。"近日,北京草業(yè)與環(huán)境研究發(fā)展中心副研究員左海濤博士,暢談了能源植物的美好未來。他說,"能源草"全身是寶,它不僅能在生長過程中消耗二氧化碳、降低溫室效應,改良貧瘠土壤,還能作為燃料原料。未來地里真能"種"出石油。

我國約4000種能源植物

可生產(chǎn)燃料還保護環(huán)境

左海濤博士說,石油是不可再生的能源,它的枯竭是不可避免的。所以許多國家都在進行替代能源的研究,能源植物的研究便應運而生。

能源植物指能量富集型的植物,它們通過光合作用固定二氧化碳和水,將太陽能以化學能形式儲藏在植物中,除直接燃燒產(chǎn)生熱能外,還可轉(zhuǎn)化成固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。

能源植物不僅能生產(chǎn)燃料,還能保護環(huán)境。

首先,能源植物不含硫化物,因此不會形成酸雨污染大氣。

其次,它們還可以通過生物分解避免對土壤、地下水的污染。種植能源植物,不僅可阻止土壤的流失,還可重新建立新土壤層。

能源植物分布面積廣,屬于可再生資源,若能因地制宜地種植,完全可以實現(xiàn)就地取材,化木為油,省卻了礦物能源勘探、鉆井、開采和提煉等過程,也減少了產(chǎn)油區(qū)與工業(yè)區(qū)之間的長途運輸、管道輸送,大大降低成本。

最后,能源植物沒有核能的危險性以及風能、潮汐能和地熱能的局限性。
左海濤表示,有必要摸清我國能源植物的"家底",才能讓生物質(zhì)能源發(fā)展的步伐更穩(wěn)健。我國約有4000種植物具有能源開發(fā)價值,其中有的含油率很高。如木姜子的種子含油率達66.4%,黃脈釣樟的種子含油率高達67.2%。

北京篩選種植3種能源草

4.5噸能源草約轉(zhuǎn)化1噸乙醇

能源植物這么好,北京適合種哪些呢?

左海濤博士說,能源草是最受青睞的新興能源植物,也是最有發(fā)展前途的生物質(zhì)能源之一。

針對京郊邊際土地類型和氣候特點,北京草業(yè)與環(huán)境研究發(fā)展中心已篩選出適合北京地區(qū)種植的3種能源草:柳枝稷、蘆竹和荻。今年開春在昌平區(qū)馬池口鎮(zhèn)種的能源草,如今已經(jīng)郁郁蔥蔥,不久就可以收割了。目前本市已在密云、延慶、大興和昌平等地選擇具有代表性的地塊(總計3000畝)進行了試種植。

能源草富含碳氫化合物,炭活性高,熱值高,燃燒后產(chǎn)生的污染物少,可有效減輕溫室效應,而且還可起到固沙、改善土壤、綠化荒地的作用。能源草還能克服利用作物秸稈發(fā)展生物質(zhì)能源存在的生態(tài)風險,解決谷物生產(chǎn)燃料乙醇所造成的糧食和飼料原料短缺等問題。

據(jù)測算,平均每噸能源草干物質(zhì)的熱值相當于0.65噸標準煤的熱值,同時富含植物纖維素的能源草還可以用來提取乙醇,約4.5噸的能源草干物質(zhì)就可以轉(zhuǎn)化約1噸的纖維素乙醇。

北京市適宜植被恢復的邊際土地(荒地、灘地、鹽堿地、沙地和裸露土地)近200萬畝,如果全部種植能源草,年產(chǎn)值可達到6至17億元,可替代標煤229至267萬噸,減少二氧化碳排放600至700萬噸。

產(chǎn)業(yè)化尚存兩個誤區(qū)

開發(fā)前景與轉(zhuǎn)化技術(shù)相關(guān)

左海濤博士認為,生物質(zhì)是可用來持續(xù)性生產(chǎn)替代性液體燃料的唯一資源。能源草作為專用能源植物的一種,其開發(fā)利用的前景與生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化利用技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。近年來,生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化利用技術(shù)取得了長足的進步,包括生物質(zhì)氣化技術(shù)、纖維素乙醇轉(zhuǎn)化技術(shù)、直燃發(fā)電技術(shù)、固化燃料技術(shù)等等。

但每當談論生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)化的時候,往往存在兩個誤區(qū)。一是提出加工成本過高的問題。美國最新的催化反應技術(shù)可以把生物質(zhì)直接轉(zhuǎn)化成液體燃料(汽油和柴油),其品質(zhì)相當于、甚至超過了化石類汽油和柴油,而加工轉(zhuǎn)化成本小于每升2元人民幣。目前北京種植能源草每年每畝地成本70元至80元人民幣,約產(chǎn)出3噸能源草,按照實驗室的4.5:1的提取比例,每畝地可生產(chǎn)液體燃料約0.67噸。

二是提出利用生物質(zhì)轉(zhuǎn)化能源的能源效率問題。美國CERES公司按照化石能量比值,即每消耗單位化石能源可提供給用戶的能量,對生物質(zhì)能源的能源效率進行了評價。結(jié)果顯示:火力發(fā)電為0.45,汽油為0.81,玉米乙醇為1.36,而纖維素乙醇為10.3。問題的關(guān)鍵在于,我們習慣于忽略用煤發(fā)電和用原油提煉汽油或柴油的過程中大量的能源消耗問題。

生物質(zhì)能源前景廣闊

50年后將改變能源結(jié)構(gòu)

目前生物質(zhì)原料的價格還較低,根據(jù)不同的利用方式和生物質(zhì)原料的品質(zhì),我國每噸生物質(zhì)原料的價格為150至450元人民幣。如果按照熱量等價計算,當國際原油價格在每桶20美元時,生物質(zhì)原料的價格應該為每噸350元人民幣;當國際原油價格在每桶100美元時,生物質(zhì)原料的價格應該為每噸1750元人民幣。

生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化利用技術(shù)的發(fā)展正以超乎常人想象的速度進行著。假設(shè),上述最新的催化反應技術(shù)普及推廣后,就意味著生物質(zhì)原料的地位將和原油地位等同,即未來生物質(zhì)原料的價格將會大幅度提高。

專家認為,生物質(zhì)能源將成為未來可持續(xù)能源的重要部分,隨著石油的日益稀缺和技術(shù)的逐步提高,50年后"能源植物"將改變地球的能源結(jié)構(gòu)。

能源植物分三類

按照化學成分,能源植物分為三類:

第一類是富含碳水化合物的能源植物。包括富含糖的能源植物,如菊芋、甘蔗、甜高粱等;富含淀粉的能源植物,如木薯、玉米、甘薯;富含纖維的能源植物,如芒草、桉樹等。利用這些植物可得到生物柴油、燃料乙醇和燃氣。
第二類是富含油脂的能源植物,如油菜、向日葵、棕櫚、花生等。這類能源植物既是人類食物的重要組成部分,也是工業(yè)用途非常廣泛的原料。

第三類富含油脂類似石油成分的能源植物,如麻瘋樹、油楠、油棕、銀合歡、香膠樹等,可直接產(chǎn)生接近石油成分的植物,其主要成分是烴類,如烷烴、環(huán)烷烴等,富含烴類的植物是植物能源的最佳來源,通過脫脂的處理可作為柴油使用。

各國爭建"能源農(nóng)場"

1公頃大戟1年收獲25桶石油

目前,許多國家都開展能源植物或石油植物的研究,并通過引種栽培,建立新的能源基地,如"石油植物園"、"能源農(nóng)場"等,以此滿足對能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和生物質(zhì)能源的需要。

美國科學家通過試種發(fā)現(xiàn),種植1公頃含油大戟,一年可收獲25桶生物石油,這些生物石油經(jīng)改進制成的清潔燃料,成本低于天然能源。大戟原產(chǎn)巴西,把這種含油植物的樹皮割開就可流出膠汁般的汁液,它的成分與石油相似,化學特性同柴油相仿。更為神奇的是它不需任何加工提煉就可以直接作為燃料油使用,如果經(jīng)過簡單加工還可以提煉出汽油。這種樹每棵每年可產(chǎn)膠汁40~60公斤,是最理想的可直接提供生物石油的植物。

巴西試種油棕樹,3年后開始結(jié)果產(chǎn)油,每公頃可產(chǎn)油1萬公斤。

目前,瑞士正準備種植10萬公頃能源植物,借此解決每年50%左右的石油需求量。

而英、法、俄等國也相繼開展了能源植物的研究與應用。

在菲律賓和馬來西亞,有一種被譽為"石油樹"的銀合歡樹,這種樹分泌的液汁石油成分含量很高。經(jīng)專家測試,某些野草也含有類似"石油"的成分,美國加利福尼亞州境內(nèi)廣泛生長著一種野草,由于黃鼠等嚙齒動物都害怕它的氣味,當?shù)厝朔Q其為"鼠憂草",1公頃面積的鼠憂草可提煉1噸"石油",若經(jīng)過雜交人工種植,每公頃產(chǎn)量可高達6噸。

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