碳中和技術(shù)概論 課件 第五章 生物質(zhì)能

第5章

生物質(zhì)能CONTENTS目錄生物質(zhì)能的基本概況PART

01生物質(zhì)資源PART

02生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化利用技術(shù)PART

03生物質(zhì)能源的應(yīng)用PART

04PART

05PART

06生物質(zhì)能與低碳經(jīng)濟(jì)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)與政策生物質(zhì)能的基本概況Part.01生物質(zhì)能的基本概況01生物質(zhì)能作為人類(lèi)一直賴(lài)以生存的重要能源，它是居于世界能源消費(fèi)總量第四位的能源，僅次于煤炭、石油和天然氣，在整個(gè)能源系統(tǒng)中具有重要地位。生物質(zhì)能：利用自然界的植物、糞便及城鄉(xiāng)有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化成的能源。固體、液體、氣體多種形態(tài)對(duì)能源作出貢獻(xiàn)的非化石能源；唯一可實(shí)現(xiàn)發(fā)電、非電利用多種形式的能源，是同時(shí)可以提供穩(wěn)定、連續(xù)供應(yīng)的能源，在一定程度上彌補(bǔ)太陽(yáng)能、風(fēng)能供能不穩(wěn)定的波動(dòng)。生物質(zhì)能的基本概況——生物質(zhì)能的特點(diǎn)及分類(lèi)011.生物質(zhì)能的特點(diǎn)五大特性：可再生性、低污染性、廣泛分布性、總量豐富和廣泛應(yīng)用性。2.生物質(zhì)能的分類(lèi)依據(jù)來(lái)源的不同，可以將能夠利用的生物質(zhì)能源分為農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源、林業(yè)生物質(zhì)資源、畜禽糞便、生活污水和工業(yè)有機(jī)廢水、城市固體廢物和沼氣六大類(lèi)。生物質(zhì)能的基本概況01生物質(zhì)能的基本概況——生物質(zhì)能的特點(diǎn)及分類(lèi)2.生物質(zhì)能的分類(lèi)（1）農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源包括是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的廢棄物、農(nóng)業(yè)加工業(yè)的廢棄物和能源植物。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的廢棄物：如農(nóng)作物在收獲時(shí)殘留在農(nóng)田內(nèi)的農(nóng)作物秸稈（玉米秸稈、高粱秸稈、麥秸、稻秸、豆秸和棉秸等）；

農(nóng)業(yè)加工業(yè)的廢棄物：如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中剩余的稻殼等；能源植物：泛指用以提供能源的植物，通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳?xì)浠衔镏参锖退参锏取?1生物質(zhì)能的基本概況——生物質(zhì)能的特點(diǎn)及分類(lèi)2.生物質(zhì)能的分類(lèi)（2）林業(yè)生物質(zhì)資源林業(yè)生物質(zhì)資源是指森林生長(zhǎng)和林業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中提供的生物質(zhì)資源，包括薪炭林、在森林撫育和間伐作業(yè)中的零散木材、殘留的樹(shù)枝和樹(shù)葉等；木材采運(yùn)和加工過(guò)程中的枝丫、梢頭、木屑、板皮和截頭等；林業(yè)副產(chǎn)品的廢棄物，如果殼和果核等。（3）畜禽糞便畜禽糞便是畜禽排泄物的總稱(chēng)，是畜禽排出的糞便、尿及其墊草的混合物，是其它形態(tài)生物質(zhì)（如糧食、作物秸稈和牧草等）的轉(zhuǎn)化形式。在我國(guó)畜禽主要包括豬、牛和雞等，其資源和畜牧業(yè)生產(chǎn)有關(guān)。可根據(jù)這些畜禽的品種、體重、糞便排泄量等因素，估算出畜禽糞便的資源實(shí)物量。01生物質(zhì)能的基本概況——生物質(zhì)能的特點(diǎn)及分類(lèi)2.生物質(zhì)能的分類(lèi)（4）生活污水和工業(yè)有機(jī)廢水生活污水主要包括農(nóng)村和城鎮(zhèn)居民生活、商業(yè)和服務(wù)業(yè)的各種排水（如冷卻水、洗浴排水、洗衣排水、廚房排水、糞便污水等）。工業(yè)有機(jī)廢水主要是乙醇、釀酒、制糖、食品、制藥、造紙及屠宰等行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排出的廢水等，其中含有機(jī)物。（5）城市固體有機(jī)廢棄物城市固體有機(jī)廢棄物主要包括城鎮(zhèn)居民生活垃圾、商業(yè)、服務(wù)業(yè)垃圾等。其組成成分比較復(fù)雜。（6）沼氣

沼氣是有機(jī)物質(zhì)（如人畜糞便、秸稈、污水等）在厭氧條件下，經(jīng)過(guò)微生物的發(fā)酵作用而生成的一種混合氣體，主要成分是甲烷（CH4）。通常可以供農(nóng)家用來(lái)燒飯、照明。生物質(zhì)資源Part.0202生物質(zhì)資源——生物質(zhì)的組成1.纖維素2.半纖維素半纖維素是由幾種不同類(lèi)型單糖組成的異質(zhì)多聚體，是木糖、甘露糖、葡萄糖等構(gòu)成的一類(lèi)多糖化合物。主要來(lái)源：植物的木質(zhì)化部分，如秸稈、種皮、堅(jiān)果殼及玉米穗等。用途：生物質(zhì)燃料，如生物煤、生物氣等；半纖維素酸、半纖維素醇等高附加值化學(xué)品纖維素是一種由葡萄糖分子組成的多糖，是植物細(xì)胞壁的主要成分。主要來(lái)源：天然有機(jī)物，麻、麥稈、稻草、甘蔗渣等。用途：燃料酒精、糠醛、乙酞丙酸等液體燃料和化學(xué)品；生產(chǎn)紙張、纖維板、纖維素酸等產(chǎn)品02生物質(zhì)資源——生物質(zhì)的組成

3.木質(zhì)素木質(zhì)素是植物細(xì)胞壁次生代謝產(chǎn)物之一，也是一種復(fù)雜的天然高分子化合物。主要來(lái)源：維管束植物（如裸子植物、被子植物）中，是裸子植物和被子植物所特有的化學(xué)成分。4.淀粉淀粉是由D-葡萄糖分子聚合而成的化合物，以顆粒狀態(tài)存在細(xì)胞中。主要來(lái)源：植物的種子和塊莖5.蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是由多種氨基酸組成，分子量很大，氨基酸主要由碳、氫、氧3種元素組成，另外還有氮和硫。02生物質(zhì)資源——生物質(zhì)的組成

6.脂類(lèi)脂類(lèi)是指不溶于水而溶于非極性溶劑的有機(jī)化合物，是細(xì)胞中單位體積含能量最高的物質(zhì)。主要來(lái)源：植物種子會(huì)儲(chǔ)存脂肪于子葉或胚乳中以供自身使用。用途：植物油7.灰分灰分主要是磷、鉀、硅、鋁、鈣、鐵等元素的氧化物，在纖維素類(lèi)生物質(zhì)中，稻草與稻殼灰分含量相對(duì)較多（超過(guò)10%），而其他纖維素生物質(zhì)灰分含量基本上小于3%。02生物質(zhì)資源——生物質(zhì)資源的分布

生物質(zhì)產(chǎn)量與氣候、溫度、降水量、土壤、海陸位置等多種原因密切相關(guān)。我國(guó)秸稈資源主要分布在東北、河南、四川等產(chǎn)糧大省，資源總量前五分別是黑龍江、河南、吉林、四川、湖南，占全國(guó)總量的59.9%。畜禽糞便資源集中在重點(diǎn)養(yǎng)殖區(qū)域，資源總量前五分別是山東、河南、四川、河北、江蘇，占全國(guó)總量的37.7%。林業(yè)剩余物資源集中在我國(guó)南方山區(qū)，資源總量前五分別是廣西、云南、福建、廣東、湖南，占全國(guó)總量的39.9%。生活垃圾資源集中在東部人口稠密地區(qū)，資源總量前五分別是廣東、山東、江蘇、浙江、河南，占全國(guó)總量的36.5%。污水污泥資源集中在城市化程度較高區(qū)域，資源總量前五分別是北京、廣東、浙江、江蘇、山東，占全國(guó)總量的44.3%。生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化利用技術(shù)Part.0303生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化利用技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化利用技術(shù)通常是指把生物質(zhì)能通過(guò)一定方法和手段轉(zhuǎn)變成使用起來(lái)更為方便和干凈的燃料物質(zhì)或能源產(chǎn)品的技術(shù)統(tǒng)稱(chēng)。生物質(zhì)能主要轉(zhuǎn)化利用技術(shù)03生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化利用技術(shù)1.物理法利用生物質(zhì)材料的力傳導(dǎo)性極差，通過(guò)縮短力傳導(dǎo)距離和對(duì)其加剪切力，使被木質(zhì)素包裹的纖維素分子團(tuán)錯(cuò)位、變形、延展，同時(shí)借助于木質(zhì)素的黏結(jié)性，在較小壓力和較低溫度下，使其相鄰相嵌重新組合成型。生物質(zhì)成型燃料工藝：加黏結(jié)劑成型和不加黏結(jié)劑成型。根據(jù)生物質(zhì)熱處理方式：常溫壓縮成型、熱壓成型和炭化成型三種。提高生物質(zhì)能量、密度；減小了它的體積，便于運(yùn)輸和存儲(chǔ)；提升生物質(zhì)直接燃燒效能。03生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化利用技術(shù)2.熱化學(xué)法生物質(zhì)的直接燃燒是其最原始、最實(shí)用的利用方式。傳統(tǒng)的燃燒利用方式技術(shù)相對(duì)落后，熱能

轉(zhuǎn)換效率較低?，F(xiàn)代的生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)：生物質(zhì)直接燃燒流化床技術(shù)和生物質(zhì)直接燃燒層燃技術(shù)；主要用于發(fā)電或集中供熱。熱解技術(shù)是指通過(guò)熱解的方法將生物質(zhì)可轉(zhuǎn)化為生物油、生物質(zhì)炭和可燃?xì)獾募夹g(shù)。根據(jù)反應(yīng)溫度和加熱速率的不同，生物質(zhì)熱解工藝可分成慢速、常規(guī)、快速熱解等工藝。（1）直接燃燒技術(shù)（2）熱解技術(shù)03生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化利用技術(shù)2.熱化學(xué)法氣化技術(shù)是在高溫的條件下，以氧氣、水蒸氣或氫氣等作為氣化劑，通過(guò)熱化學(xué)反應(yīng)將生物質(zhì)中可燃部分轉(zhuǎn)化為可燃?xì)猓ㄖ饕獮镃O、H2和CH4等）的技術(shù)。生物質(zhì)液化技術(shù)是通過(guò)一系列化學(xué)加工過(guò)程把固態(tài)的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成液體燃料的清潔利用技術(shù)。根據(jù)化學(xué)加工過(guò)程不同，液化可分為直接液化和間接液化。（3）氣化技術(shù)（4）液化技術(shù)高品質(zhì)的氣態(tài)燃料鍋爐燃料或發(fā)電甲醇、二甲醚等液體燃料或化工產(chǎn)品。03生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化利用技術(shù)3.生物化學(xué)法生物質(zhì)可以通過(guò)生物轉(zhuǎn)化的方法制備乙醇。比如利用淀粉類(lèi)或糖類(lèi)生物質(zhì)通過(guò)發(fā)酵的方式制備燃料乙醇。沼氣是在厭氧條件下，人畜糞便、工業(yè)有機(jī)廢液和農(nóng)作物秸稈等生物質(zhì)經(jīng)過(guò)微生物的發(fā)酵生成的一種混合氣體。沼氣一般含甲烷50%～70%，其余為二氧化碳和少量的氮?dú)?，氫氣和硫化氫等。?）生物乙醇技術(shù)（2）沼氣技術(shù)4.化學(xué)法生物柴油制備主要以化學(xué)法為主，在酸性、堿性或生物酶等催化劑作用下，植物油（或動(dòng)物油）與甲醇或乙醇進(jìn)行交換反應(yīng)，生成相應(yīng)的脂肪酸甲酯或乙酯燃料油。生物質(zhì)能源的應(yīng)用Part.0404生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物天然氣1.生物質(zhì)燃?xì)獾闹苽浞椒ㄉ镔|(zhì)燃?xì)馐侵敢陨镔|(zhì)為原料通過(guò)微生物或熱化學(xué)途徑轉(zhuǎn)化而來(lái)的燃?xì)猓ㄕ託夂蜕镔|(zhì)氣化氣。生物質(zhì)燃?xì)獾纳a(chǎn)方法：熱化學(xué)和生物轉(zhuǎn)化。生物質(zhì)在高溫缺氧條件下，發(fā)生不完全燃燒和熱解，從而產(chǎn)生可燃?xì)怏w，主要成分是CO、H2、N2等，主要副產(chǎn)物為焦油。去除焦油是熱化學(xué)法制備生物質(zhì)燃?xì)鈨艋闹饕繕?biāo)。去除焦油的方法有三種：濕法、干法及裂解法。主要原料：農(nóng)作物和農(nóng)業(yè)有機(jī)殘余物、林木和森林工業(yè)殘余。（1）熱化學(xué)法04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物天然氣1.生物質(zhì)燃?xì)獾闹苽浞椒ㄕ託獍l(fā)酵的三個(gè)階段：水解階段、酸化階段和產(chǎn)甲烷階段。原始沼氣中二氧化碳含量占比20%以上，且還混有硫化氫、水分、鹵化物等雜質(zhì)成分。去除二氧化碳的方法：水洗、聚乙二醇洗滌、變壓吸附和膜分離。脫硫的方法：生物脫硫、濕法脫硫和干法脫硫。脫水：冷凝和吸附干燥的方法。（2）生物法制備生物質(zhì)燃?xì)?4生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物柴油優(yōu)勢(shì)：良好的生物降解性，其降解速度比石化柴油快四倍。在淡水環(huán)境中，經(jīng)過(guò)28天，生物柴油就能降解77%～89%，而石化柴油只能降解18%。具有更好的潤(rùn)滑性能減輕環(huán)境壓力、控制城市大氣污染生物柴油是指植物油（如菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、棉籽油等）、動(dòng)物油（如魚(yú)油、豬油、牛油、羊油等）、廢棄油脂或微生物油脂與甲醇或乙醇經(jīng)酯轉(zhuǎn)化而形成的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物柴油在不改變?cè)辖Y(jié)構(gòu)的情況下，將植物油、柴油、降凝劑和添加劑按一定比例直接混合，從而以此降低植物油黏度，得到生物柴油。物理法包括直接混合法和微乳液法；化學(xué)法包括高溫?zé)崃呀夥ê王ソ粨Q法。1.生物柴油的制備方法（1）直接混合法缺點(diǎn)：易被氧化發(fā)生聚合不能充分燃燒而易形成積炭油脂黏度、閃點(diǎn)和酸值偏高熱值低，低溫啟動(dòng)性差04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物柴油利用低黏度乳化劑，將植物油稀釋?zhuān)档推漯ざ?，并改善其霧化性，從而滿足其作為燃料使用的要求。1.生物柴油的制備方法（2）微乳液法缺點(diǎn)：受到環(huán)境限制，易乳化（3）高溫?zé)崃呀夥ㄔ诟邷睾痛呋瘎┑墓餐饔孟?，?dòng)植物油脂在空氣或氮?dú)庵锌焖倭呀猓玫降漠a(chǎn)品與普通柴油性質(zhì)相近。缺點(diǎn)：高溫裂化的工藝流程比較復(fù)雜殘?zhí)?、灰分等相?duì)較高04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物柴油酯交換法是用各種動(dòng)植物油脂與甲醇等低碳醇類(lèi)物質(zhì)在催化劑作用下反應(yīng)而生成。1.生物柴油的制備方法（4）酯交換法酯交換法包括：酸或堿催化法、生物酶法、工程微藻法和超臨界法。①酸或堿催化法油脂在酸或堿的催化條件下與低碳醇進(jìn)行酯化和酯交換反應(yīng)，反應(yīng)后除去下層粗甘油，上層經(jīng)洗滌、干燥即得生物柴油。②生物酶法以酶為催化劑，使動(dòng)、植物油脂與低碳醇發(fā)生酯交換反應(yīng)。04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物柴油1.生物柴油的制備方法（4）酯交換法③工程微藻法先通過(guò)基因工程技術(shù)構(gòu)建微藻生產(chǎn)油脂，再進(jìn)行酯交換反應(yīng)。④超臨界法超臨界酯交換工藝甲醇在超臨界狀態(tài)下，無(wú)需催化劑進(jìn)行酯交換反應(yīng)制備生物柴油的一種方法。生產(chǎn)能力高，不含硫，燃燒產(chǎn)生的氣體可被微生物降解。對(duì)原料要求不高，無(wú)需催化劑，收率高，后處理簡(jiǎn)單04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物柴油2.生物柴油的發(fā)展趨勢(shì)04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物柴油2.生物柴油的發(fā)展趨勢(shì)1、利好政策陸續(xù)出臺(tái)，生物柴油未來(lái)發(fā)展提速2、產(chǎn)能利用率不斷提升，市場(chǎng)供應(yīng)得到保障04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物燃料乙醇1.生物燃料乙醇的制備方法第一代：以玉米、小麥等糧食作物為生產(chǎn)原料；第二代：以非糧作物為生產(chǎn)原料；第三代：以木質(zhì)纖維素作為原料來(lái)進(jìn)行乙醇生產(chǎn)。第三代生物乙醇技術(shù)的開(kāi)發(fā)是當(dāng)前生物能源開(kāi)發(fā)的攻關(guān)重點(diǎn)。依據(jù)生產(chǎn)原料的不同，燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)主要分為三代:04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物燃料乙醇1.生物燃料乙醇的制備方法第一階段是木質(zhì)纖維素的預(yù)處理。第二階段是乙醇生成的階段。第三階段是通過(guò)將乙醇蒸餾回收、脫水處理后，得到無(wú)水燃料乙醇。利用木質(zhì)纖維素制備燃料乙醇主要分為三個(gè)環(huán)節(jié)：04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物燃料乙醇1.生物燃料乙醇的制備方法機(jī)械粉碎、微波處理、高能輻射和高溫分解等方法。（1）木質(zhì)纖維素預(yù)處理方法①物理法②

化學(xué)法將木質(zhì)纖維素浸泡于以酸或堿或有機(jī)溶劑作為的預(yù)處理劑中，質(zhì)纖維素最終降解為能被微生物利用的底物。04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物燃料乙醇1.生物燃料乙醇的制備方法（1）木質(zhì)纖維素預(yù)處理方法④生物法③物理化學(xué)法蒸氣爆破法氨纖維爆破法微生物降解法生物酶法04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物燃料乙醇1.生物燃料乙醇的制備方法（2）生物燃料乙醇的發(fā)酵①直接發(fā)酵工藝：步驟簡(jiǎn)單，成本低廉；缺點(diǎn)是乙醇產(chǎn)率低，產(chǎn)生有機(jī)酸等副產(chǎn)物。②分步水解發(fā)酵工藝：流程簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化③同步糖化發(fā)酵工藝：酶與菌株之間存在溫度耐受性差異。④固定化微生物水解發(fā)酵法：海藻酸鈣、卡拉膠、多孔玻璃等。04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物燃料乙醇1.生物燃料乙醇的制備方法（3）生物乙醇的脫水①恒沸精餾法：苯、環(huán)己烷、戊烷②萃取精餾法：乙二醇③膜分離：有機(jī)膜、無(wú)機(jī)膜和有機(jī)加無(wú)機(jī)復(fù)合膜④分子吸附：石灰、活性炭、離子交換樹(shù)脂、分子篩、硅膠等膜分離法04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物燃料乙醇2.生物燃料乙醇的發(fā)展趨勢(shì)提高乙醇的保質(zhì)期加快推進(jìn)纖維素等非糧生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物質(zhì)固體成型1.生物質(zhì)固體成型的制備方法（1）常溫濕壓成型常溫濕壓成型工藝流程設(shè)備比較簡(jiǎn)單，容易操作，但是成型部件磨損較快，烘干費(fèi)用高，多數(shù)產(chǎn)品燃燒性能較差。04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物質(zhì)固體成型1.生物質(zhì)固體成型的制備方法（2）熱壓成型在較高的溫度下發(fā)揮黏結(jié)劑的作用的同時(shí)，使生物質(zhì)中木質(zhì)素軟化，借助壓力作用將粉碎的生物質(zhì)擠壓成型。（3）常溫成型（4）炭化成型在常溫條件下，加入一定黏結(jié)劑，將生物質(zhì)燃料顆粒高壓擠壓成型的過(guò)程即為常溫成型。炭化成型是指將生物質(zhì)原料進(jìn)行炭化或者是部分炭化，再加入一定量的黏結(jié)劑擠壓成一定形狀和尺寸的木炭棒。04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物質(zhì)固體成型2.生物質(zhì)固體成型的發(fā)展趨勢(shì)從成型機(jī)理出發(fā)，通過(guò)技術(shù)研發(fā)提高設(shè)備的生產(chǎn)效率、使用壽命和降低生產(chǎn)能耗，形成規(guī)模適度的成型燃料生產(chǎn)線，從而建設(shè)生物質(zhì)固體成型燃料產(chǎn)業(yè)基地，以推動(dòng)生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。協(xié)同發(fā)展生物質(zhì)直燃利用、集中式燃?xì)庵苽涞瘸尚腿剂辖K端利用技術(shù)，構(gòu)建生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈，使生物質(zhì)成型燃料進(jìn)入商業(yè)化燃料市場(chǎng)。04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物質(zhì)氫能源1.生物質(zhì)氫能源的制備方法生物質(zhì)原料通過(guò)熱化學(xué)技術(shù)制取氫氣熱裂解制氫、催化重整制氫、氣化制氫、超臨界水氣化制氫、高溫等離子體制氫等技術(shù)。利用微生物途徑轉(zhuǎn)化制氫光解水制氫、光發(fā)酵制氫、暗發(fā)酵制氫與光暗耦合發(fā)酵制氫。04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物質(zhì)氫能源1.生物質(zhì)氫能源的制備方法（1）生物質(zhì)熱化學(xué)制氫方法生物質(zhì)熱化學(xué)制氫技術(shù)主要包括熱裂解制氫、催化重整制氫、氣化制氫、超臨界水氣化制氫、高溫等離子體制氫等技術(shù)。①生物質(zhì)熱裂解制氫技術(shù)②生物質(zhì)催化重整反應(yīng)制氫通過(guò)控制裂解溫度、物料停留時(shí)間及熱解氣氛來(lái)達(dá)到制氫目的。生物質(zhì)經(jīng)過(guò)高溫裂解后生成的小分子組分與水蒸氣在催化劑存在下發(fā)生水煤氣變換反應(yīng)生成富氫氣體的過(guò)程。04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物質(zhì)氫能源1.生物質(zhì)氫能源的制備方法（1）生物質(zhì)熱化學(xué)制氫方法③生物質(zhì)氣化制氫④超臨界水氣化制氫生物質(zhì)在高溫下與氣化介質(zhì)發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)后，獲得富氫氣體。在超臨界條件下，將生物質(zhì)與一定比例的水混合后反應(yīng)，產(chǎn)生含氫量高的氣體和殘?zhí)?，然后進(jìn)行氣體的分離得到氫。⑤高溫等離子體制氫利用高溫等離子將生物質(zhì)熱解制備氫氣的過(guò)程。04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物質(zhì)氫能源1.生物質(zhì)氫能源的制備方法（2）微生物法制氫技術(shù)①光解水制氫在常溫常壓下，微生物的代謝活動(dòng)來(lái)生產(chǎn)氫氣的方法。在藻類(lèi)或植物細(xì)胞中，微生物通過(guò)光合作用將水分子分解為氫離子和氧氣，產(chǎn)生的氫離子通過(guò)氫化酶轉(zhuǎn)化為氫氣。②光發(fā)酵制氫厭氧光合細(xì)菌通過(guò)小分子有機(jī)物得到還原反應(yīng)，把H+還原為H2。常用的光解水物質(zhì)有：光合細(xì)菌和藍(lán)綠藻。沒(méi)有氧氣產(chǎn)生，轉(zhuǎn)化率很高04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物質(zhì)氫能源1.生物質(zhì)氫能源的制備方法（2）微生物法制氫技術(shù)③暗發(fā)酵制氫把異養(yǎng)型的厭氧菌和固氮菌分解成小分子制氫。④暗耦合發(fā)酵制氫把厭氧光發(fā)酵制氫細(xì)菌與暗發(fā)酵制氫細(xì)菌相結(jié)合，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)，從而提高制氫的效率。耦合方式有兩種：一種將暗發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)酸用于光發(fā)酵過(guò)程；二將暗發(fā)酵與光發(fā)酵過(guò)程在包含兩種類(lèi)型微生物群落的單個(gè)反應(yīng)器中完成。04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物質(zhì)氫能源2.生物質(zhì)氫能源的發(fā)展趨勢(shì)金屬催化劑，提高金屬催化劑的活性，如克服催化劑失活、腐蝕等問(wèn)題。對(duì)于影響發(fā)酵過(guò)程的酸堿度、溫度等各個(gè)因素進(jìn)行機(jī)理研究，從而確定各因素在發(fā)酵過(guò)程中的最佳取值。研發(fā)培養(yǎng)新型混合菌株，利用混合菌株產(chǎn)氫效率高的優(yōu)勢(shì)提高生物制氫技術(shù)產(chǎn)量。優(yōu)化反應(yīng)過(guò)程各環(huán)節(jié)涉及的操作。04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物航空燃料生物航空燃料以動(dòng)植物油脂或農(nóng)林廢棄物等生物質(zhì)為原料，采用加氫法或費(fèi)托合成技術(shù)生產(chǎn)的航空燃料。生物航空燃料經(jīng)歷了三代的發(fā)展：第一代：以可食用的作物和動(dòng)物脂肪為原料第二代：以非食用木本油料作物和木質(zhì)纖維生物質(zhì)為原料第三代：以生物基航空燃料主要以藻類(lèi)為原料04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物航空燃料1.生物航空燃料的制備方法將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物（生物質(zhì)油或合成氣），再對(duì)中間產(chǎn)物進(jìn)行改性后制備出生物航空燃料。（1）加氫脫氧法將植物油脂或動(dòng)物油脂通過(guò)深度加氫生成加氫脫氧油。加氫脫氧法工藝流程04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物航空燃料1.生物航空燃料的制備方法（2）氣化-費(fèi)托合成法在高溫、高壓下，生物質(zhì)通過(guò)熱化學(xué)工藝轉(zhuǎn)化為合成氣，合成氣通過(guò)費(fèi)托合成工藝生成各種烴類(lèi)和含氧有機(jī)化合物，所得產(chǎn)品通過(guò)進(jìn)一步加氫脫氧處理即可制成生物航空燃料。氣化-費(fèi)托合成法工藝流程04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物航空燃料2.生物質(zhì)氫能源的發(fā)展趨勢(shì)降成本保證原料的穩(wěn)定供應(yīng)04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——能源微藻能源微藻只有在顯微鏡下才能分辨其形態(tài)的微小藻類(lèi)群被人們稱(chēng)為微藻。具有很高的藥用價(jià)值，可抗癌、抗衰老、抗疲勞、抗輻射損傷用污水中的無(wú)機(jī)、有機(jī)等污染物生長(zhǎng)生長(zhǎng)周期比較短、單位面積產(chǎn)出量高利用方式主要包括直接利用和間接利用兩種方式直接利用：微藻在生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生氫氣、烴類(lèi)，它們能直接作為能源進(jìn)行利用間接利用：通過(guò)培養(yǎng)微藻來(lái)獲得油脂、淀粉、纖維素，然后以藻油、淀粉及纖維素作為原料進(jìn)行化學(xué)改性，用以生產(chǎn)生物柴油、燃料乙醇等04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——能源微藻1.能源微藻的培養(yǎng)方法（1）微藻的培養(yǎng)方式直接利用太陽(yáng)光及無(wú)機(jī)養(yǎng)料在開(kāi)放式池塘或密閉式光生物反應(yīng)器中培養(yǎng)微藻。①自養(yǎng)培養(yǎng)②異養(yǎng)培養(yǎng)③混養(yǎng)培養(yǎng)微藻細(xì)胞同時(shí)使用光能、無(wú)機(jī)物和有機(jī)物作為微藻營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)方式。微藻僅以人為提供的碳源、氮源作為微藻生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使其在沒(méi)有光照的條件下進(jìn)行的需氧發(fā)酵生長(zhǎng)的培養(yǎng)方式。04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——能源微藻1.能源微藻的培養(yǎng)方法（2）微藻的采收向藻液中加入絮凝劑使藻體發(fā)生絮凝、沉降，是分離藻體的重要方法。絮凝劑的類(lèi)型、濃度、配比等與藻種密切相關(guān)。①絮凝和沉降③氣浮法②過(guò)濾向藻液中通入空氣，使藻液中形成許多高度分散的微小氣泡，氣泡作為載體將藻液中的藻體載浮于水面，從而實(shí)現(xiàn)固液分離。過(guò)濾法是常用的藻體分離方法，既可作為絮凝沉降的下游工藝，也可直接用于藻體的回收。④離心在離心力作用下，藻液中藻體迅速沉降，實(shí)現(xiàn)固液分離。04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——能源微藻2.能源微藻的發(fā)展趨勢(shì)在微藻食品方面：保證原料的穩(wěn)定供應(yīng)，通過(guò)構(gòu)建微藻產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化體系，切實(shí)保障微藻食品保健品質(zhì)量安全。在微藻飼料方面：可建立產(chǎn)品分級(jí)質(zhì)控體系與網(wǎng)絡(luò)配送體系，從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)和營(yíng)銷(xiāo)模式上。在生態(tài)環(huán)境方面：推動(dòng)微藻固碳、廢水處理、生物有機(jī)肥料、藻華資源化利用等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破。04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物質(zhì)發(fā)電1.生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)生物質(zhì)發(fā)電是利用生物質(zhì)所具有的生物質(zhì)能進(jìn)行的發(fā)電，是可再生能源發(fā)電的一種，包括農(nóng)林廢棄物直接燃燒發(fā)電、農(nóng)林廢棄物氣化發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、垃圾填埋氣發(fā)電和沼氣發(fā)電。（1）生物質(zhì)直燃發(fā)電直燃發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)：原料預(yù)處理技術(shù)、蒸汽鍋爐燃料適用性技術(shù)、高效汽輪機(jī)技術(shù)和蒸汽鍋爐高效燃燒技術(shù)。生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)的原理與傳統(tǒng)燃煤發(fā)電技術(shù)類(lèi)似，只是將燃煤換作生物質(zhì)進(jìn)行燃燒。04生物質(zhì)能源的應(yīng)用——生物質(zhì)發(fā)電1.生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)（2）生物質(zhì)混燒