生物质能：古老薪柴为能源注入新活力

2023-11-18 理论教育版权反馈

【摘要】：贯彻植树造林、绿化荒山的政策后，全国薪柴资源得到了开发和保护。新法的研究人员称，这种厂家能生产出每升成本仅80美分的乙醇。人畜的粪便、垃圾都是人类社会的抛弃物，处理不当还有碍卫生。同时，办沼气还是优化生态环境，形成一种最佳的生物链的先决条件。拉丁美洲已有28个国家和地区不同程度地开展了沼气技术的研究与应用。

薪柴是人类学会钻木取火之后，首先利用的能源，尽管它的采伐和利用已有上百万年的历史，但至今还是人类掘取的能源之一。现在，世界上仍有许多国家，每年要消费掉大量薪柴。

我国一亿七千万户农户，绝大部分靠薪柴为主要生活能源。过去，由于“重斧头，轻锄头，只伐不养，只造不管”，致使我国的森林覆盖面积逐年减少。全国广大农村严重缺烧。据有关方面统计，全国实际年薪柴需要量为1.8亿吨，折合标准煤1.038亿吨，但所能提供的薪柴量只有8858万吨，差距甚大。

自1978年以来，我国由于种植了薪柴林供应薪柴，1983年薪柴栽种面积新增了1000多万亩。贯彻植树造林、绿化荒山的政策后，全国薪柴资源得到了开发和保护。在今后相当长的一段时间内，薪柴仍将是我国农民的主要燃料。

英国和德国的有关专家预测，芦苇将会成为欧洲未来很有希望的能源，它具有生长快、不用肥料、不打农药、可保护环境等优点，所以，很受专家们的重视与青睐。

芦苇，原生长在中国和日本，是常年生植物，它不用施肥，每个季节可长到3米高，同时，抗病和抗虫的能力很强，不用喷撒农药，燃烧后，尽管像其他的生物燃料一样，会排放CO2，但是，在生长过程中，为了光合作用，却要吸入大量的CO2。它的根部能吸入硝酸根等化学物质，这样有利于保护地下水的水质。据德国科学家估计，每公顷土地每年可收获干芦苇30吨，是白杨和柳树等快生植物的一倍，所以，德国的农民，把芦苇称为“大象草”，意味着它的生长速度快和收割量大。

英国和德国正在研究以芦苇代替石油和煤炭等能源，一是直接将它作为小型热电站的燃料；二是将它合成氢气，在加工原油时，用作提高轻质油收率的原材料；三是代替取暖油，作家庭取暖用燃料。

为此，德国还制定了使用芦苇作燃料的指标，预计到1995年，全国所用的取暖油，按其增长量计算，有80%要用芦苇。

英国和德国的农业科研部门，都征用了大量土地来试种芦苇，仅德国就有一个占地面积为130公顷的试种基地，目前还在继续扩大。

英国剑桥“国立农业开发咨询服务机构”的科学家科林·斯佩尼尔说：原来我们打算种植柳树和白杨树，尽管它们生长很快，但要间隔3年，才能砍伐一次，平均每公顷每年的产量只有16吨。现在种植芦苇，每年都可收割。平均每公顷每年的产量能达到20~35吨，即使按20吨计算，它也是一种很有发展前景的能源。

科学家们一直在尝试从生物量中获取能源，也曾设计成功以木片和蔗渣作燃料的发电厂。但是，人们一直未能找出一种真正有效的方法，来将生物量转化成便于运输的燃料。现在，东京日立公司与石油替换品发展研究所配合，已在实验中取得从生物量中萃取乙醇的方法。该法在工业上的实用希望极大。

新法解决了多年来使科学家们伤脑筋的怎样除去木质素的问题。植物纤维中的木质素极为坚韧，难以使植物细胞壁受到分解。较早的方法中要使用毒性化学品，但新法则用臭氧来除去木质素。留下的纤维素再用酶处理掉，以生成葡萄糖，然后发酵成乙醇，用作燃料或用来生产无铅汽油。

这个从植物中提取乙醇的方法，可使所耗的能量不超过所产生的能量。但目前的困难是，生物量体积庞大，运输费用昂贵，因而利用该法的发电厂，必须靠近生物量的来源区（如糖厂）。

新法的研究人员称，这种厂家能生产出每升成本仅80美分的乙醇。

目前，干净的沼气是倍受人们重视和青睐的对象。

人畜的粪便、垃圾都是人类社会的抛弃物，处理不当还有碍卫生。人们将粪便、秸秆、杂草、垃圾等有机物，置入沼气池内，在厌氧菌的作用下发酵产生沼气，沼气是以甲烷为主体的混合可燃气体，它可以像天然气一样由管道传输，可以用来烧饭、点灯、发电，是一种理想干净的能源。发展沼气不但可以变废为宝，提取能源，而且可以净化环境，将粪便和垃圾加以集中处置，从而大大减少传染病的流行机会。同时，办沼气还是优化生态环境，形成一种最佳的生物链的先决条件。沼气池里排出来的肥渣可以喂蚯蚓，蚯蚓长大了可用来喂猪和鸡，猪粪、鸡粪又可作生产沼气的原料，肥水还可当肥料，增加农业产量。

沼气已受世界各国的重视，无论是工业发达的国家，还是发展中的国家都十分重视发展沼气。即使包括美国这样经济发达国家在内，也都积极发展沼气，甚至在积极发展大型沼气工厂。美国俄克拉何马州一家沼气工厂饲养了七万五千多头牲口，每天用200吨动物粪便作为产沼气原料，大量生产沼气，并通过地下管道将沼气和天然气一起输送出去，作为工业动力能源。(www.chuimin.cn)

拉丁美洲已有28个国家和地区不同程度地开展了沼气技术的研究与应用。沼气技术的应用领域可分为四类：农业废物，工业废物，城市下水道污水，城市垃圾。

农业沼气的开发：绝大多数沼气池是建在农村，单个体积为7~40立方米的小型池，发酵原料主要为畜粪，也有人粪和其他农业废物，所建沼气池主要用于炊事等。

工业沼气的开发：甘蔗、水果、咖啡等农副产品加工产生的高浓度有机废物，肉类、奶类加工产生的废水，造纸工业和石油化工废水都可用沼气技术加以处理。到目前为止，至少有25种工艺废水、废物在拉丁美洲开展了沼气发酵的研究，其中使用最多的是酒精厂废醪和咖啡加工后废壳、废水的消化。据报道，仅墨西哥每年就从甘蔗加工废液中回收3万桶石油当量的沼气能源。在巴西，目前有102个工业沼气发酵罐，总容积达7657立方米。

城市下水道污水沼气的开发：在城镇下水道污水厌氧处理方面，已有33个国家研究应用报道，其中近一半是实验室试验项目，其余是生产规模的应用，发酵罐单体容积为200~3300立方米。拉美是当今利用这项技术的领先者。1990年9月哥伦比亚布卡拉曼加两座总容积为6600立方米的上流式厌氧污泥床发酵罐已成功启动。

城市垃圾沼气开发：利用城市垃圾卫生堆埋场技术，可从垃圾中获得沼气。其投资运行费用低，并可以回收能源。据理论计算，一吨垃圾在堆肥场发酵10~20年，可产400立方米沼气，实践中可回收100~200立方米。拉丁美洲现在是发展中国家中采用卫生堆埋场技术的先行者。智利和巴西已有5座堆埋场进行沼气开发。还有5座在计划开发中，其中4座在巴西，1座在哥伦比亚。

从垃圾开发沼气，降低了垃圾堆埋场的运行管理费用，其次是减少石油进口，第三是减轻了大气污染。沼气经过净化后，可用作市镇汽车的燃料，减轻汽车尾气污染；如作为城市煤气，则为市民提供一种廉价的气体能源。

拉丁美洲目前沼气年产量约2.173亿立方米，相当于18.64万吨油当量。其中，农村沼气340万立方米，相当于2900吨油当量，占总量的1.6%；工业和城市污水沼气1.257亿立方米，相当于10.78万吨油当量，占57.8%；垃圾堆埋场沼气8820万立方米，相当于7.57万吨油当量，占40.6%。

拉丁美洲的沼气开发对我们的启示是，应当抓紧发展工业和城镇污水沼气和垃圾堆埋场沼气。

我国广大农村也正大力推广沼气。截至1992年底，全国有正规沼气池498.21万个，年产沼气量11.548亿立方米。沼气发电装机容量2343千瓦，年发电量301万千瓦时。除西藏外，全国各省区都建有沼气池。

一些积极发展沼气的地区，还开始建设家庭生态农业工程，有些农户建起了与猪栏、厕所相通的“三结合”沼气池，人畜粪便自动流入沼气池，以沼气肥渣喂鸡，肥水肥田或流入小池塘喂鱼或养水浮莲。庭园四周种植绿树和花草，环境优美，五谷丰登，造成了五业协调发展的良性生态循环。

扬州市农村改建沼气式卫生厕所，即沼气池、猪圈、厕所三联通，又有新发展。1993年上半年新建沼气式卫生厕所700多个，乡镇改建大中型沼气公厕20座，比1992年同期上升50%。迄今为止，全市已改建沼气式卫生厕所9.5万户；乡镇企业、学校、卫生院改造大中型沼气公厕83座，总地容积为7000立方米，其中邗江县已改48座，占总数57.8%，已有14个乡镇卫生院改建沼气净化公厕，使50%的卫生院向老式公厕永远告别！

这种新型沼气式净化公厕，采用厌氧和好氧发酵相结合处理粪便污水，具有四级发酵工艺，第一、二节为厌氧发酵，三、四节为好氧发酵，采用环流、折流和生物填料的新装置，增加发酵量的流动，延长了发酵液的滞留期，有效地杀灭各种病菌虫卵，使厌、好氧发酵更为完善，达到国家卫生排放标准。创造了无害化的卫生环境，保护了水资源。

全市通过改厕所、建沼气，开发了沼气能源，用于烧饭、照明，形成年节柴15.5万吨，折标煤10万吨，还为农民提供优质有机肥3000多万担，减少了化肥用量，减轻了农民负担，节约成本，增加农民收入2500~3000万元，基本上实现猪进圈、粪入池，消灭了不文明的露天粪坑，有效地改变了农村卫生环境和传统观念习惯。

湖北省松滋县城建环保局，采取减免城建配套费和重点倾斜环保补助资金的办法，扶持并指导当地骨干企业——湖北省白云边酒厂兴建起全国首家固体酒糟发酵沼气站。该站同与其配套的饲料厂和污水处理厂一起投入运行后，可使日产120吨的固体酒糟和酿酒废水得到综合利用。

生物质能：古老薪柴为能源注入新活力

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