第二章-纤维性废弃物利用.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2015/9/22,#,第二章,植物纤维性废弃物,资源化利用,第一节,植物纤维性废弃物资源特点,（,1,）要由植物细胞壁组成，含有大量的粗纤维和无氮浸出物，也含有粗蛋白、粗脂肪、灰分和少量其他的成分，,（,2,）其产量巨大，分布广泛而不均匀，利用规模小而分散，利用技术传统低效等特点,植物细胞壁包含的纤维素和半纤维素较易分解，而木质素本身难分解，与纤维素、半纤维素、碳水化合物混杂在一起，阻碍纤维素分解菌的作用。,农作物秸秆的化学成分,一、秸秆的一般化学成分 农作物秸秆是由大量的有机物和少量的无机物及水所组成的，其有机物的主要成分是纤维素类的碳水化合物，此外还有少量的粗蛋白质和粗脂肪。碳水化合物又由纤维素类物质和可溶性糖类组成。纤维素类物质是植物细胞壁的主要成分，它包括纤维素、半纤维素和木质素等。,在常规分析中，纤维素类物质用粗纤维表示；可溶性糖类用无氮浸出物表示，泛指不包括粗纤维的碳水化合物，一般不再进行化学分析测定，而是根据秸秆中其他养分的含量进行计算得出即：无氮浸出物含量,%=100%,（水,%,粗蛋白,%,粗脂肪,%,粗纤维,%,粗灰分,%,）秸秆中的无机盐用粗灰份来表示，由硅酸盐和其他少量微量元素组成，含量大约为,6%,，但稻草中的硅酸盐含量较高达到,12%,以上。农作物成熟以后，其秸秆中的维生素差不多全被破坏，因此秸秆中很少含有维生素。,1,、纤维素,纤维素是植物中最丰富的物质，又是细胞壁的主要结构成分，在作物秸秆中的含量达,4050%,。纤维素分子是由许多葡萄糖分子经,-1,，,4,糖苷键结合而成的吡喃葡萄糖单位组成。在自然界中主要以微纤维组成的结晶形状存在。化学性能稳定，不溶于稀酸。在高温、高压和酸性条件下，可以水解成为葡萄糖。在家畜消化道中共生的微生物能分泌水解纤维素的酶，可将纤维素分解成为挥发性脂肪酸乙酸、丙酸和丁酸，被家畜吸收利用。,2,、半纤维素,半纤维素是戊糖、己糖和多糖醛酸及其甲酯的缩合物，其主要成分是戊聚糖。一般不溶于热水，而溶于稀酸。半纤维素在秸秆的木质素部分含量很高，植物木质部分的半纤维素主要是木聚糖和葡萄糖醛酸的缩合物，其比例是,6-121,。,小麦秸秆中半纤维素主要是糖醛酸、阿拉伯糖和木糖缩合体，其比例为,1123,。玉米轴里的半纤维素是,5.1%,的葡萄糖醛酸和,94.8%,的木糖的缩合物。豆科植物（苜蓿）则几乎都是单纯的半乳糖缩合体。半纤维素在植物体内的作用，一是起支架和骨干作用，二是起贮存碳水化合物的作用。在家畜消化道中，只有共生的微生物分泌的酶才能水解半纤维素，分解的最终产物是乙酸、丙酸和丁酸等低级挥发性脂肪酸。反刍动物对半纤维素的消化率一般为,6080%,。,3,、木质素,木质素是一类酚酸多聚体混合物，它是由苯丙烷及其衍生物为基本单位构成的高分子芳香醇，一般不能被家畜所利用，它常常与半纤维素，纤维素镶嵌在一起，极不容易分开。,由于木质素的存在，不仅影响微生物酵解纤维素和半纤维素，而且也影响消化道中的酶对饲料中其他有机物的消化作用，使饲料有机物消化率降低。据报道，饲料中的木质素每增加,1%,，反刍动物对饲料的消化率则下,0.8%,。,植物中木质素的功能是，在细胞壁中与其他成分一起形成复杂结构，防止微生物的侵袭；在细胞之间作为一种粘合剂起支架的作用；还可以缓和水通过细胞壁向内渗透。,4,、粗蛋白 作物秸秆中的粗蛋白质含量很低，且变化很大，据报道：稻草、麦秸、和玉米秆的粗蛋白平均含量分别为：,5.1%,、,4.4%,、,9.3%,，变化范围分别为：,3.45.9%,、,3.85.0%,、,8.89.8%,。燕麦麦秸平均为,2.4%,，高梁秸为,3.4%,。粗蛋白主要分布在秸秆的细胞壁中，故其消化率一般也较低,5,、低分子碳水化合物,禾本科作物秸秆中含有少量的低分子碳水化合物，不同种类的作物含量不同。如冬小麦秸秆中的果糖、葡萄糖、蔗糖、阿拉伯糖和甘露糖的含量分别为：,2.6,，,1.2,，,0.4,，,1.5,和,1.3,克,/,千克干物质；春小麦秸秆则分别为：,2.5,，,1.8,，,4.4,，,2.1,和,1.8,克,/,千克干物质；大麦秸秆为：,1.9,，,2.1,，,0.8,，,1.2,和,1.4,克,/,千克干物质；这些低分子碳水化合物的消化率均很高，几乎为,100%,。,6,、无机盐,秸秆中无机盐含量都很低，而且明显缺乏钴、铜、硫、钠、硒、和碘等元素。由于稻草细胞壁中二氧化硅的含量很高，严重影响瘤胃中多糖类物质的降解。,1,秸秆还田的方式：,（,1,）秸秆机械直接还田：粉碎还田，采用机械一次作业将田间直立或铺放的秸秆直接粉碎还田，使手工还田多项工序一次完成，生产效率可提高,40120,倍,.,第二节 秸秆还田技术,整秆还田，主要指小麦，水稻和玉米秸秆的整秆还田机械化，可将田间直立的作物秸秆整秆翻埋或平铺为覆盖栽培，此法还田具有抗旱保墒，减少作业环节。,（,2,）覆盖还田：重点是覆盖。,提高水分利用率，促进地上部生长，减少水土流失，改善土壤结构等特点,.,（,3,）机械旋耕翻埋还田。,秸秆还田中存在的技术问题秸秆还田不是简单地将作物秸秆埋入田内，而是采用科学的方法，若秸秆还田操作不当，就会出现出苗率低、苗黄、苗弱。甚至出现死苗现象造成减产，因此需要从以下几个方面来提高秸秆还田技术。,秸秆还田的技术要点,2.1,用量控制 秸秆施入土壤后，在微生物作用下释放出大量热能，造成土壤局部高温，一旦作物幼苗或种子与其接触，就会被烧坏甚至死亡。总体来说水稻、小麦秸秆的适宜还田量以,3000,4500kg/hm,2,为宜。玉米秸秆以,4500,6000kg/hm,2,为宜。一年一作地块和肥力高的地块还田量可适当高些,在水田和肥力低的地块还田量可低些。每年每公顷地一次还田,3000,4500 kg,秸秆可使土壤有机质含量不会下降,并且程度逐年提高。施入的秸秆量和方式应随作物及其种植地区的不同而有所改变。用量多了，不仅影响秸秆腐解速度，还会产生过多的有机酸，对作物的根系有损害作用，影响下茬的播种质量及出苗。,2.2,还田的时期 秸秆还田的时期多种多样，无一定式。原则上水稻还田的时期越早越好，但若将水稻堆熟后再还田效果比直接还田更为显著。玉米、高梁等旱地作物的还田应是边还田边翻埋，以使高水分的秸秆迅速腐解。果园则以冬闲时还田较为适宜。一般水田常在播前,40d,还田为好，而旱田应在播前,30d,还田为好。,2,3,秸秆还田深度 水田栽秧前,8,15d,秸秆直接还田，浸泡,3,4d,后耕翻，,56d,后耙平、栽秧。施用深度一般以拖拉机耕翻,1822cm,较好。稻区麦秸、油菜秸施入水田深度以,1013cm,为好，做到泥草相混，加速分解。玉米秸秆还田时，耕作深度应不低于,25cm,，一般应埋人,lOcm,以下的土层中，并耙平压实。秸秆还田后，使土壤变得过松、大孔隙过多，导致跑风跑墒，土壤与种子不能紧密接触，影响种子发芽生长，使小麦扎根不牢，甚至出现吊根死苗，应及时镇压灌水。秸秆直接翻压还田，应注意将秸秆铺匀，深翻入土，耙平压实，以防跑风漏气，伤害幼苗,2,4,秸秆和土壤的含水量,秸秆还田后，进行矿质化和腐质化作用，其速度快慢主要决定于温度和土壤水分条件。,土壤和秸秆含水量较大时，秸秆腐解很快，从而减弱和消除了对作物和种子产生的不利影响。通常情况下，当温度在,27,左右，土壤持水量,55,75,时，秸秆腐化、分解速度最快；当温度过低，土壤持水量为,20,时，分解几乎停止,.,还田时秸秆含水量应不少于,35,，过干不易分解，影响还田效果。秸秆还田的地块，土壤容易架空，会影响秋播作物的正常生长。为塌实土壤，加速秸秆腐化，在整好地后一定要浇好塌墒水。如果怕影响秋播作物的适期播种，也要在播后及时浇水。,土壤水分状况是决定秸秆腐解速度的重要因素，秸秆直接翻压还田的，需把秸秆切碎后翻埋土壤中，一定要覆土严密，防止跑墒。对土壤墒情差的，耕翻后应灌水；而墒情好的则应镇压保墒，促使土壤密实。以利于秸秆吸水分解。在水田水浆管理上应采取“干湿交替、浅水勤灌”的方法，以避免出现影响出苗,甚至烧苗的现象。并适时搁田，改善土壤通气性，因为秸秆还田后，在腐解过程中会产生许多有机酸，在水田中易累积，浓度大时会造成危害。玉米秸秆还田时，应争取边收边耕埋，麦秸还田时应先用水浸泡,1,3,天，土壤含水量也应大于,65,。小麦播种后，用石磙镇压，使土壤密实，消除大孔洞，大小孔隙比例合理，种子与土壤紧密接触，利于发芽扎根，可避免小麦吊根现象。秸秆粉碎和旋耕播种的麦田，整地质量较差，土壤疏松、通风透气，冬前要浇好冻水。,2.5,肥料的搭配施用,由于秸秆中的碳氮比高,大小麦、玉米秸秆中的碳氮比为,80100,：,l,，而微生物生长繁殖要求的适宜碳氮比为,25,：,l,，微生物在分解作物秸秆,在秸杆分解初期，需要吸收一定量的氮素营养,造成与作物争氮,结果秸秆分解缓慢，麦苗因缺氮而黄化、苗弱、生长不良。为了解决微生物与作物幼苗争夺养分的矛盾，在采用秸秆还田的同时,一般还需补充配施一定量的速效氮肥,以保证土壤全期的肥力。,采用的若是覆盖法,则可在下一季作物播种前施用速效氮磷肥。一般把碳氮比调节至,30,：,1,左右。也可适当增施过磷酸钙，以增加养分，加速腐解，提高肥效。加入一些微生物菌剂，以调节碳氮平衡，促进秸秆分解、腐化。也可在秸秆还田时，加入一定量的氨水，以减少硝酸盐的积累和氮的损失。,秸秆被翻入土壤中后，在分解为有机质的过程中要消耗一部分氮肥，如不及时进行补充，就会出现与麦苗或其他秋播作物争氮肥的矛盾，所以采用秸秆还田的地块，每亩要增施碳酸氢铵,30,40,公斤。,2.6,病虫害的防治 有研究表明，秸秆还田在一定程度上反而会导致作物病害的发生与蔓延。秸秆在土壤中分解不像高温堆肥那样能产生高温，还田秸秆上的病菌和虫卵不能被杀死，所以，应使用无病健壮的植物秸秆还田，可将病虫害严重的秸秆作高温堆肥的材料，或用作饲料、燃料。以防止传播病菌，加重下茬作物病害。如果长期在较大面积上实施秸秆还田技术，会使许多常见病虫害加重。进行秸秆还田的同时，还需注意农田病虫害的防治，并采取相应的措施。带病秸秆还出时町能导致各种病虫害蔓延传播，如玉米的黑穗病、大小斑病，小麦的赤霉病、黑穗病、白粉病等。因此，带有大量病菌和害虫的秸秆不宜直接还田，应经高温堆肥或沤制后施用。,2.7,预防有机酸的危害,秸秆在分解过程中会产生有机酸，一般在旱地上不易积累，而在水田中可部分积累，有可能危害水稻生长。因此，为预防有机酸可能产生的危害，可采取秸秆还田后,7lOd,再种后作。,2,8,注意提高粉碎质量,均匀撒施 为保证还田效果，将秸秆切成碎段,5,10cm,长为宜，若秸秆粉碎过长，不仅拖延了分解时间，还不利于土壤保墒降低还田整地质量，影响出苗率。采用机械作业时，要求拖拉机用低档作业。以增加粉碎时间和切割速率。收获果穗后立即还田，趁秸秆青绿状态进行，既易粉碎，又能保证质量。均匀撒施，覆盖严密，避免“疙瘩”肥人土，否则会出现局部高温，严重跑墒，不利于苗齐、苗匀、苗壮。,2,9,注意连年秸秆还田的影响,连年有大量秸秆残株进入土壤时，为加速秸秆有机物腐解与土壤肥水相融，以及防止秸秆残株在土壤中出现隔墒等不利影响，要求秸秆粉碎程度高，一般切割长度在,lOcm,以下。在秸秆还田土壤中，使用化学除草剂，特别是播前进行土壤处理的化学除草剂，其有效使用剂量应适当提高。,(4),秸秆间接还田,1.2.1,堆腐还田 秸秆堆腐还田是将秸秆在不透气处堆放至其腐熟后再施入田间的方法,现阶段的堆沤腐解还田技术多采用高温、密闭等条件下腐解秸秆，可减轻田间病虫草等危害，但在实际操作中会有一定困难，难于推广。有病的植物秸秆带有病菌，直接还田时会传染病害，可采取高温堆制，以杀灭病菌。,作物秸秆要用粉碎机粉碎或用铡草机切碎一般长度以,1-3,厘米为宜，粉碎后的秸秆湿透水，秸秆的含水量在,70,左右，然后混入适量的已腐熟的有机肥，拌均匀后堆成堆。上面用泥浆或塑料布盖严密封即可。过,15,天左右堆沤过程即可结束。秸秆的腐熟标志为秸秆变成褐色或黑褐色，湿时用手握之柔软有弹性，干时很脆容易破碎。腐熟堆肥料可直接施人田块。,1.2.2,生化催腐还田 这是一种利用生物化学技术，采用催腐剂或腐秆对秸秆进行堆腐,加速作物秸秆腐烂，使之成为优质有机肥还田。此方法适合于晚稻、一季稻稻草和秋玉米秆的处理。它不同于传统堆制沤肥还田，主要是采用快速堆腐剂产生大量纤维素酶，较短的时间内将作物秸秆沤腐成有机肥。如中国农科院原子能研究所研制开发的“,301”,菌剂，四川省农科院土肥所和合力丰实业发展公司联合开发的高温快速堆肥菌剂等。此外，日本微生物学家岛本觉也研究的生物工程技术、菌技术也已被引进并用于秸秆肥制做，具有良好的经济效益、社会效益和生态效益。,1.2.3,过腹还田 过腹还田就是将作物秸秆作为家畜饲料，通过家畜消化吸收，以粪尿形式归还土壤。目前，普遍推广应用的主要有青贮氨化过腹还田技术。实现了秸秆、饲料、牲畜、肥料、粮食的良性循环。秸秆经过青贮、氨化、微贮处理，饲喂牛、马、羊等牲畜后，通过发展畜牧增值，而畜粪尿又作为肥料施入土壤。这是一种效益很高的秸秆利用方式，在畜牧业较发达的地方推广得很好。一般来说采用间接秸秆还田的方法肥田的效率要高一些。但由于这些方法要占用一定空间且需较长的时间,所以不常被人们采用。,1.2.4,沤制还田 在秸秆中配加杂草、绿肥和人畜粪尿等一起沤制成堆肥,再做基肥耕翻还田。在高温多雨季节。将秸秆、杂草等物掺八水土和人畜龚尿中，在加入少量的氯素化肥，调节碳氯比。堆高,15,2,米，宽,2,4,米，堆长视材料多少而定。堆好后用稀泥封堆，约,1,个月即可属熟，每,10,天要进行一次翻侧这种堆肥有机质舍量高、肥料质量好。,1.2.5,发酵还田、沼肥还田,在秸秆中配加绿肥、人畜粪尿等一起投入沼气池中发酵,所产沼气可做燃 料、照明用,秸秆发酵后的残渣和沼液做基肥还田。,1.2.6,养殖还田,秸秆作基料生产食用菌，再将废渣还田。,3.,秸秆还田的效果,3.1,增加土壤有机质含量,实践表明，连续,3,年实施秸秆还田，可增加土壤有机质,0.2%,O.4,3.2,改善土壤理化性状,秸秆还田后经腐烂分解形成的腐殖质。是土壤结构的胶结剂，有利于土壤团粒结构的形成，提高土壤团聚体和微团聚体的含量，使土壤疏松、通透性好。施用作物秸秆能够提高耕层土壤孔隙度，改善土壤通气状况，降低土壤容重，提高土壤蓄水保肥能力和水稳性团粒结构的功能，有利于提高土壤温度，促进土壤中微生物的活动和养分的分解利用：有利于作物根系的生长发育，促进根系的吸收活动,.,3.3,土壤微生物活性的影响,作物秸秆含有大量的化学能，是土壤微生物生命活动的能源。秸秆还田可以增强各种微生物的活性，即加强呼吸、纤维分解、硝化及反硝化作用。曾广骥研究表明，秸秆还田后,0,20cm,耕层细菌数和真菌数分别比不还田增加,142.9%,和,115.0%,。秸秆还田不仅增加了各种酶的数量，同时提高了酶的活性，许多土壤酶的活性与有机质、碱解氮和速效磷含量呈正相关，土壤酶活性的提高，必然促进土壤有机质的转化和养分的有效化。,3.4,降低农残重金属污染,秸秆还田还可消除农药的残毒和重金属污染，腐殖酸能吸附和溶解某些农药成分，并能与重金属离子形成溶于水的络合物，使之随降雨或灌溉水排出土体，因此，具有消除农药残毒和重金属污染的作用,3,5,增加土壤保水能力改善热量状况,土壤含水率提高。有利于作物抗旱。土壤矿物颗粒的最高吸水量为,50,一,60,，腐殖质的吸水量为,400,600,。因此，施用作物秸秆可使土壤持水量提高，且随秸秆还田量的增加，土壤保水性增强。土壤保水能力增加，比热增大，传导热能力增强，颜色加深促进了吸热，改善了调温性，进而改善了土壤热量状况。,秸秆还田有优化农田生态环境的效果，其中以覆盖还田效果最为显著。土壤温度的高低直接影响作物播种和出苗的迟早，李荣等通过对玉米出苗的研究认为，秸秆覆盖后在土壤表面形成了一道物理隔离层，对太阳直射和地面有效辐射具有拦截和吸收作用，阻碍了土壤与大气间的水热交换，降低了土壤温度,3.6,对土壤,N,、,P,、,K,等养分的影响,秸秆还田可以在不同程度上提高各种养分的含量，并且随着连续还田时间的延长，各种养分也将会趋于平衡作物秸秆还田可提供植物生长必须的氮、磷、钾等大量元素及各种微量元素，使土壤养分显著增加。一方面，秸秆本身含有的元素必然增加土壤养分；另一方面，作物秸秆在转化中可释放一些小分子有机酸，可分解土壤中的矿物质，使土壤中养分有效性增加。,作物秸秆的施用可提高土壤的保肥能力，使营养阳离子吸附在腐殖质和土壤胶体表面。防止营养成分随水淋失或与土壤中的一些阴离子生成难溶性盐，进一步促进作物对营养成分的吸收利用。,3.7,提高作物产量,增加土壤有机质含量,改善土壤理化性状,土壤微生物活性的影响,降低农残重金属污染,增加土壤保水能力改善热量状况,对土壤,N,、,P,、,K,等养分的影响等都有利于增加产量,提纲,一 概述,二 农业有机废弃物饲料化的方法,1,、物理处理方法,2,、化学处理方法,3,、生物处理方法,第三节 秸秆饲料化利用技术,一 概 述,农业有机废弃物饲料化指运用物理、化学和生物的,方法将农业有机废弃物转化为动物饲料的过程。,1,、农业有机废弃物可饲料化的种类,农作物秸秆等农业有机废弃物含有动物生长所需要的多种营养成分，如蛋白质、脂肪、钙、磷等，均是优良的饲料原料。但是，动物直接食用，适口性较差。经过饲料化处理，可转化为适口性好、营养高的优质饲料（果皮、果渣和畜禽粪便等亦可）。,常用的轻基质主要原料成分有泥炭、珍珠岩、蛭石、椰糠、椰丝、农林废弃物（经炭化或发酵的稻壳、锯末、树皮、玉米芯、秸秆、谷壳 等）及部分工业废料（炉渣、蔗渣、中药渣、造纸厂废料、糠醛厂废料等。,第四节 基质化利用,常见基质原料,泥炭是一种经过几千年所形成的天然,沼泽,地产物（又称为,草炭,或是,泥煤,），是煤化程度最低的煤，同时也是煤最原始的状态，无菌、无毒、无污染，通气性能好，质轻、持水、保肥、有利于微生物活动，增强生物性能，营养丰富，既是栽培基质，又是良好的土壤调解剂，并含有很高的有机质，,腐殖酸,及营养成份。,但是泥炭属于不可再生资源，开采行为对环境破坏很大。,基质化利用处理：,粉碎或造粒,发酵 或气化、炭化,配比,以农林废弃物为原料料，利用物理化学和生物学技术手段，加工生产新材料。,我国每年秸秆,7-8,亿吨，林业剩余物,1.6,亿吨,第五节 材料化利用,生物质材料分类：,1.,生物质重组材料：各种人造板,2.,生物质复合材料：木塑复合材料，农作物秸秆复合材料,保温板,3.,生物塑料：聚乳酸淀粉基聚合物，聚羟基脂肪酸酯聚氨酯,环保降解生物塑料聚乳酸,PLA,餐具,日本,APEC,领导夫人合照,衣服是,生物塑料,做成,4.,生物质胶黏剂,自,20,世纪,90,年代以来,由于石油衍生物价格上涨带来的成本问题和环境保护问题日益突出,使利用价格低廉的可再生资源代替石油资源发展环保型胶粘剂成为胶粘剂工业面临的紧迫任务。人们研究发现,通过对生物原料进行改性和变性,可以改善生物质胶粘剂的耐水和胶接性能并应用于各个领域。,5.,生物质化工产品,木屑到汽油：一个叫做催化裂解的过程将生物质，如木屑转化为有价值的化学物质，从左到右：木屑；没有催化剂情况下产生的泥状化学物质；粉末状催化剂；用催化剂制成的芳香分子混合物。一个叫做“催化裂解”的过程，将植物中的结构分子,两种形式的纤维素和树木的分子木质素,转化为燃料。,碾碎的生物质被放入一个高温反应堆并与催化剂混合。热使得纤维素、木质素和生物质中的其他分子通过一个叫做高温裂解的过程进行化学分解；催化剂帮助控制化学反应，将纤维素和木质素转化为以碳环为基础的分子混合物：苯、甲苯和二甲苯。,生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量。生物质能是在煤炭、石油和天然气之后居于世界能源消费总量第,4,位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。生物质资源不仅储量丰富，而且还可再生，目前世界拥有的生物质资源如以能量换算，相当于目前石油产量的,15,20,倍。如果这部分资源能得到充分利用，人类相当于拥有了一个取之不竭，用之不尽的资源宝库。,第六节 能源化利用,1,国内外利用生物质能状况,1992,年世界环境与发展大会后，欧美国家即大力发展生物质能。北欧各国大力发展木材发电，德国大力发展沼气。欧盟规划,2010,年可再生能源比例达,12%,，每年可替代,2000,万,t,石油，其中成本较低的生物质能约占,80%,。瑞典对废木材的利用十分重视，生物质能比已达,20%,；法国将生物质能甲酯化后和柴油并用以替代石油；,美国加快木柴发电和燃料乙醇的启用，利用农作物及其废物制造乙醇，作为汽车燃料，,1999,年明确提出规划到,2010,年生物制品及生物质能的产量将为当时水平的,3,倍，生物质能比达,10%,；生物质能是丹麦主要的可再生能源，,2000,年丹麦生物质能约占全国可再生能源的,85%,，作为世界风力机主要的供应者，其风能只占,10%,；古巴盛产甘蔗，大量的甘蔗渣可用于燃烧发电，该国政府已与联合国发展组织、世界环境基金会联合进行国际合作，预计投资,1,亿美元兴建以甘蔗渣为原料的环保电厂，预计所生产的电能可足够古巴全国使用。,我国每年的农林废弃物已超过,10,亿,t,，具有广阔的开发前景，生物质能占农村总能耗的近,70%,，占全国总能耗的近,(1/4),。我国沼气的使用有较长历史，在发展中国家处于领先地位。以甲醇为燃料的公交车在北京试运成功，另外数十辆公交车也在进行改装，准备加入“弃油烧酒”的行列，据预测，,2050,年我国生物质能开发利用量将达到,275Mt,标准煤，占一次能源供应量的,8%,。,2,生物质转换技术的主要能量载体,2.1,氢气,当今制取氢气的主要方法是化石燃料制氢，但化石燃料资源有限，对环境的污染几乎不可逆转；水电解制氢的技术已经成熟，但能耗较高，对电力需求旺盛的国家，电解水制氢成本相当高。,生物质制氢主要包括生物质热化学气化制氢和生物质发酵制氢。,2.1.1,生物质气化制氢,生物质气化是指将预处理过的生物质在气化介质中,(,如空气、纯氧、水蒸气或这三者的混合物中,),加热至,700,以上，将生物质分解成合成气。生物质气化的主要产物为氢气、一氧化碳、甲烷以及少量的二氧化碳与氮气，混合气成分的组成因气化温度、压力、气化停留时间以及催化剂的不同而不同，气化反应器的选择也是决定混合气组成的一个重要因素。区别于常见的生物质气化制氢形式的有超临界水生物质催化气化制氢和等离子体热解气化制氢。,超临界水生物质催化气化制氢是一种新型高效的制氢技术，是利用超临界水可以溶解多数有机物和气体，而且密度高、粘性低、运输能力强的特性，可达到,100%,的生物质气化率，气体产物中氢气的体积百分含量甚至超过,50%,反应不生成焦油、木炭等副产品，不会造成二次污染。,用等离子体进行生物质转化也引起了许多研究者的注意。典型的有电弧等离子体，其特点是温度极高，可达到上万度，并且这种等离子体还含有大量各种类型的带电离子、中性离子以及电子等活性物。生物质在氮的气氛下经电弧等离子体热解后，产品的主要组分就是氢气和一氧化碳。,2.1.2,生物质发酵制氢,微生物发酵制氢不仅可以利用生物质中的化学键，而且可以利用光能。氢气的产生通常是随能量代谢过程进行的。微生物在常温常压下进行酶催化反应即可制得氢气。过去的,20,年内，以生物质为原材料制氢所用的微生物主要为,光合细菌,，但由于其原料来源于有机酸，限制了这种技术的工业化大规模使用。,2000,年美国年产,H,2,48,亿,m,3,，已经达到价值,1000,亿美元的市场规模。,2.2,乙醇,生物质转换为乙醇主要有热化学转换法和生物转换法。,2.2.1,热化学转化法制乙醇,热化学转化法制乙醇主要是指在一定温度、压力和时间控制条件下将生物质转化成液态燃料乙醇。生物质气化得到中等发热值的燃料油和可燃性气体,(,一氧化碳、氢气、小分子烃类化合物,),，把得到的气体组分进行重整，即调节气体的比例，使其最适合合成特定的物质，再通过催化合成，就可得到液体燃料乙醇,(,或甲醇、醚、汽油等,),。,2.2.2,生物转换法制乙醇,乙醇是生物质发酵制备能量载体的主要目标产物之一，最常用的产生乙醇的微生物是酵母。传统的酵母发酵法采用谷物或甘蔗糖蜜作为原料，这种制备燃料乙醇的技术已经趋于成熟并有较大规模应用，而对含大量纤维素的植物来说，正在开发将纤维素水解为糖后再制取乙醇的技术，对植物中数量仅次于糖的木糖来说，用转基因酵母发酵后生产乙醇的技术也在研发中。,美国和巴西都已把燃料乙醇大量用于汽车燃料中，,2000,年巴西用甘蔗制燃料乙醇总产量达,793,万,t,，约占该国汽油消耗量的,1/3,。美国除用玉米生物质发酵生产乙醇外，还资助用生物质燃料废料生产燃料乙醇的开发，,Logen,公司投产了世界上最大的采用纤维素废料,(,小麦禾杆、大麦禾杆等,),生产乙醇的装置，该公司现采用谷物生产乙醇的费用约为,29,美分,/L,，美国希望,2030,年生产,850,亿,L,乙醇，价格将下降到,14,美分,/L,。,我国已将生产燃料乙醇项目列入“十五规划”中，并将全面推广使用车用乙醇汽油，正式颁布“变性燃料乙醇”和“车用乙醇汽油”两项国家标准。近年来我国已开始大力推进用玉米制乙醇的工业化生产，吉林省投资,29,亿元建设年产,60,万,t,燃料乙醇的项目已于,2001,年批准动工，河南和安徽也在进行此类项目的调研。,2.3,沼气,沼气技术在污水处理、堆肥制造、人畜类便、农作物秸杆和食品废物处理等方面已经得到广泛利用，其过程是把生物质有机废物放在容器中并与细菌混合，细菌便在容器中迅速繁殖起来，细菌在分解过程中释放出甲烷、氨和二氧化碳。据报道，印度早在,1981,年就开始发展以村为单位的利用家畜粪便生产沼气的农村沼气国家开发计划，在这个计划指导下，每年新建沼气池大约,118,万座之多。美国俄克拉荷马州的一家热回收处理厂建成一套将牛粪转化为沼气的生产工厂，,10,万头牛的粪便每日能转化为,510,4,m,3,的沼气，可满足当地近,3,万户家庭使用。我国应用沼气的历史较长，全国共建成近,1000,座工业废水和畜禽粪便沼气工程，形成约,6,亿,m,3,/a,的生产能力，农村沼气用户已超过,688,万户，推广规模和技术水平在发展中国家领先。,2.4,生物柴油,从向日葵、大豆、菜籽、棕榈、椰子等植物种子中提取的植物油经甲酯酰化后可供柴油机使用，称为生物柴油。生物柴油具有许多优良的品质：含氧高，含硫量低，分解性能好，燃烧效率高，润滑性能大大优于石油柴油，可以减少对发动机的磨损，开口闪点高,(160),，储存、运输、使用更安全，生物柴油还具有良好的环境性能，有利于减轻大气污染。,日本的莫兹三重公司于,2001,年开发成功用废食用油制造生物柴油的装置，日处理废食用油,1200L,，油的回收率达,80%,85%,。京都市于,2002,年,4,月投资,1.9,亿日元，建立日产生物柴油,5000L,的废食用油生产生物柴油的装置，,2003,年投产后主要供于市公共汽车和垃圾运输车使用。美国可再生能源实验室近年应用现代技术开发海洋微藻，在户外种植表明，其脂质含量高达,40%,，每亩这种产品可提炼生物柴油,1,2.5t,，在近海种植其前景会很好。,中国生物柴油,?,2.5,生物质发电,生物质发电包括直接燃烧发电和生物质气化发电。直接燃烧发电是指用工业锅炉把生物质能转化成优质的能源,电能。生物质气化发电技术的基本原理是把生物质转化为可燃气，再利用可燃气推动燃气发电设备进行发电。它既能解决生物质难于燃用而且分散分布的缺点，又可以充分发挥燃气发电技术设备紧凑而且污染少的优点，所以气化发电是生物质能最有效最洁净的利用方法之一。,美国在这方面的工作比较先进，相关的生物质发电站有,350,多座。瑞典和丹麦实行利用生物质进行热电联产的计划，使生物质在提供高品位电能的同时，满足供热的需求。我国“十五”国家科技攻关计划提出要推广建成,MW,级电站,10,座以上，发电成本在,0.25,元,/kWh,左右。中科院广州能源研究所对生物质能的开发研究较早，最近又进行了,4MW,级生物质气化燃气,蒸汽整体联合循环发电示范工程的设计研究，该示范工程位于江苏省镇江市丹徒经济技术开发区。,2.6,其它能量载体,生物质能转换技术的能量载体很多，除上所述外还有其它如固化的成型燃料、热分解液化的燃油、气化后合成的液体燃料,(,甲醇、二甲醚,),等。随着科学技术的进步，人类对生物质能的开发应用一定会有更新的进步。,结论,(1),生物质能作为一种古老而又新兴的能源对人类经济的发展和生态平衡的保持起着举足轻重的作用。政府应对此进行政策性引导，把发展新型生物质能产业作为目标，加强行业管理，通过税收及其它经济手段将能源的外部社会成本和环境成本计入能源成本中，以增强生能质能的竞争力。加强科研和开发，借鉴国外成功经验，在生物质能应用技术上尽快达到国际先进水平。,(2),我国林木覆盖率只有,13%,，生态条件相当薄弱，要因地制宜，利用现代生物技术，加快发展薪炭林，在大片非耕地上种植速生林，以保证充足的可再生生物质原料，其次应首先选择农业废弃物,(,秸秆等,),作为技术转化的资源，使农牧民都能介入能源市场，获得稳定的收入，提高大家生活质量的同时改善人类的生存环境。,(3),实现生物质能转换技术发展的多样化，大力推广农村的沼气利用技术，加快用非粮食类生物质作原料生产燃料乙醇的研究，开发出有自主知识产权的实用技术，保障我国的能源安全和经济繁荣，利用我国现有的资源优势，深入发展生物质洁净能源。,秸秆瓦是由农村麦秆、稻草秆、杂草、玉米秆、花生壳、锯粉、煤灰、豆秆等加入聚酯和粘合物压制而成、玉米秆、花生壳、锯粉、媒灰、豆秆等加入聚酯和粘合物压制而成，它也是最新研究成果，是新型建筑建材，是国家环保局、政府部门支持的，也是为建筑行业环保事业做出贡献。,质量好、强度大、高温稳定性、低温抗裂性、搞疲劳性、耐腐蚀性、色彩持久；可防强光、防潮、隔音、隔热、保温、双向拉伸不变形、绝缘性好不导电、可提高防震等级、使用寿命长（一般能达到,30,年）、抗风、色彩随心定、色彩保持时间长。,