科学看待发展生物液体燃料和生物质能

  Worley  Parsons高级主管工程师唐·科佩基最近在“能源脉搏”网站上发表文章，介绍了可再生能源的发展近况及其局限性，本期将介绍生物液体燃料和生物质能。

        液体生物燃料

　　生物燃料可以分为两大类，即乙醇及生物柴油这样的液体燃料和其他固体燃料。这两种形式生物能具有不同的用途和不同的影响。美国现在应用最广泛的生物液体燃料是乙醇，其与汽油混合在一起，提高辛烷值、作为氧化剂、作为汽油的补充。生物柴油在作为添加剂、改进排放方面发展也很快。这些燃料都来自农作物，受限于原料供应的“过剩”。

　　美国每年估计有240亿至320亿加仑粮食转化为乙醇，大约能生产80亿加仑的乙醇，相当于美国目前汽油消耗量的6.5%。其中有65亿加仑的乙醇是由256亿加仑谷物转化来的，而且生产能力在以每年0.6%的速度增长，现在已经接近了最大经济生产能力。未来的生物燃料生产需要其他类型的原料，如甘蔗、甜菜或其他纤维质材料。

　　生物柴油一般由植物油生产转化而来。目前美国年生产生物柴油4.5亿加仑，约占馏分油消耗的0.8%，生物柴油的原料来自多种油料种子。自从美国成为植物油的净进口国，油料剩余产量就已经消耗殆尽。未来油料作物的种植面积有可能扩大，但产量增长有限。因此生物柴油产量已经达到极限，想要扩大产量必须依靠进口或调整其他产品。

        固体生物质能

　　纤维材料含有生物质能，而且数量大、种类多，有木材、木本植物、草、作物秸秆、甘蔗渣、建筑废料、城市垃圾和生活垃圾。纤维材料潜力巨大，困难集中在收集和运输上，因为原料供应分布在各地，运输和处理费用会超过其本身价值。问题在于如何使生物质能的消费者靠近供应源，有很多方法可将生物质能转化为液体燃料或者用来发电。

　　用生物质能取暖一直伴随着人类的发展。2006年，美国大约燃烧了2800万亿英热单位的生物质能，相比之下，石油仅0.7万亿英热单位、天然气8万亿英热单位。现在美国每年居民取暖用油大约为55亿加仑，这些可用4000万吨生物质能取代。燃烧生物质能取暖的主要缺陷是不够便利和严重空气污染，现代技术可以解决这两个问题。

　　在美国，小球炉正在变得非常流行，主要原因是可以清洁燃烧，并且比烧木头要方便得多。与原料价格相比，木球显得十分昂贵，每吨150美元，原料每吨才20美元。但即使在这个价位上，也比石油、丙烷或天然气要更经济。目前，北美地区估计有80万个小球炉，每年消耗110万吨木球。小球炉的发热效率已提高到15%，目前已经取代了2万亿英热单位的取暖油气消耗，但仍有4600万亿英热单位供暖要靠油气。生物质能与煤炭混合燃烧发电也越来越普及，这种燃烧清洁而高效。

　　生物质能面临的一个重要挑战是如何更具经济性，使用生物质能供暖另外一个主要好处是减少硫的排放。生物质能还可以间接发电，用生物质能产生的甲烷气可以发电，这项技术将获得快速发展。