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生物质(BIOMASS),根据国际能源机构(IEA)的定义,是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。生物质能则是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式,它一直是人类赖以生存的重要能源之一,是仅次于煤炭、石油、天然气之后第四大能源,在整个能源系统中占有重要的地位。在各种可再生能源中,由于核能、大型水电具有潜在的生态环境风险,风能和地热等区域性资源制约,大力发展遭到限制和质疑,而生物质能却以遍在性、丰富性、可再生性等特点得到人们认可。生物质的独特性,不仅在于能贮存太阳能,还是一种可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态和气态燃料,煤、石油、天然气等能源实质上也是由生物质能转变而来的。生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体,即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。纤维素是分子量最大的糖类,人的消化系统不能将它分解,所以它不能为人体提供能量,但是现代人们研究发现,它有利于肠内有益细菌的生存,能促进肠胃的蠕动,对人体健康有利。自然界中有的细菌能够将它分解成为简单的葡萄糖。麦芽糖在我们常见的啤酒中含有,它是淀粉分解后的比葡萄糖复杂一些的糖类。葡萄糖是最简单的糖类,能够直接为人体细胞所用,在生物体内,和氧反应生成二氧化碳和水,同时释放出能量,为生命活动提供能量。同时,也参与构成细胞,如核糖。葡萄糖在一定的条件下还可以变成醇,醇是碳框架中含有羟基(-OH)的物质,如乙醇,就是酒精,在自然界中,熟透的水果可能有酒精的味道,就是葡萄糖变成了乙醇的原因,酿酒就是利用了这一变化。自然界中很多醇都有特殊的香味,现在人们常说的植物精油,有些就是醇。曾经报导的齐二药事件中,就涉及了一种醇,叫二甘醇,它与丙三醇(甘油)一样能保持水份,曾在牙膏和化妆品和工业中广泛代替甘油使用,齐二药事件后,说明这两种醇在人体内的代谢结果是完全不同的,国家也禁止了在牙膏中用“二甘醇”代替“丙三醇”。那些肾衰竭而去世的受害者,是他们的牺牲,让更多的人们免受了“二甘醇”的危害。人体的皮肤分泌的皮脂,也是一种酯,它能保护和滋润我们的皮肤,并具有一种独特的体香味;有些动物能分泌特殊的酯类,如麝能分泌的麝香。天然的酯类大多对人体有益,并具有特殊的香味,人们从中提取出的植物精油和香精,大多都是酯。我们已经知道有些酯也有香味,有些醇也有香味,有香味的酯和醇一般对人体是有益的。所有芳香族物质,虽然也有香味,可由于“苯环”的存在,一般对人体都是有害的。这两类不同的香味物质,价格和作用都相差很大,在市场经济的今天,肯定有人用便宜的有害的芳香族人工香料混到昂贵的有害的天然香料中,这提醒人们在消费时注意。植物体内的“苯环”如果和一个羟基(-OH)集团组合起来,那就不是醇,而是“酚”了,在自然界中广泛存在于植物的树皮和果实,是单宁的主要组分,它能使植物的花和果实显示各种不同的颜色,也是许多染料的主要组成成份。酚类物质能和氨基结合,使蛋白质稳定,适量的酚类物质对人体有利。如现代人们常提到的“茶多酚”“花青素”等有抗氧化作用能清除“自由基”的物质,就是这类物质。自然界中存在的天然的酚,对人体是有益的。通过化学方法从石油中提炼的苯类酚类等物质,多半能使人致病,如绝大多数染料中有这个苯环,前几年欧美提出某些染料可以致癌,列出一些禁用的染料,他们的人不能用这些致癌物质。所以有些专家提出不染色的内衣对健康有利,各种彩棉制品也开始流行,反映出人们对环保和健康的重视。胺的用途很广。最早发展起来的染料工业就是以苯胺为基础的。有些胺是维持生命活动所必需的,但也有些对生命十分有害,不少胺类化合物有致癌作用,尤其是芳香胺,如萘胺、联苯胺等。1、直接燃烧技术包括户用炉灶燃烧技术,锅炉燃烧技术、生物质与煤的混合燃烧技术,以及与之相关的压缩成型和烘焙技术。总体而言,中国生物质能源技术的发展和市场发育还不够完善,生物质能利用技术的整体技术水平与发达国家还有差距,市场亟需规范。但随着环保立法的加强和技术进步,生物质能源行业将会得到快速发展。依据来源的不同,可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供生物质能的生物质能源,包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等;木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等;林业副产品的废弃物,如果壳和果核等。农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物);农业生产过程中的废弃物,如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆(玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等);农业加工业的废弃物,如农业生产过程中剩余的稻壳等。能源植物泛指各种用以提供能源的植物,通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类。生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成,如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等,其中都富含有机物。城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾,商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。其组成成分比较复杂,受当地居民的平均生活水平、能源消费结构、城镇建设、自然条件、传统习惯以及季节变化等因素影响。畜禽粪便是畜禽排泄物的总称,它是其他形态生物质(主要是粮食、农作物秸秆和牧草等)的转化形式,包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。这是近日发布的《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》中规定的。作为配套法规之一的《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》规定,生物质发电项目补贴电价,在项目运行满15年后取消。自2010年起,每年新批准和核准建设的发电项目补贴电价比上年批准项目递减2%。发电消耗热量中常规能源超过20%的混燃发电项目,不享受补贴电价。通过招标确定投资人的生物质发电项目,上网电价按中标确定的价格执行,但不得高于所在地区的标杆电价。根据同一规定,水力发电价格暂按现行规定执行;风力发电项目的上网电价实行政府指导价,电价标准由国务院价格主管部门按照招标形成的价格确定;太阳能发电、海洋能发电和地热能发电项目上网电价实行政府定价,其电价标准由国务院价格主管部门按照合理成本加合理利润的原则制定。可再生能源发电价格高于当地脱硫燃煤机组标杆上网电价的差额部分,在全国省级及以上电网销售电量中分摊。另一部配套法规《可再生能源发电有关管理规定》中明确:发电企业应当积极投资建设可再生能源发电项目,并承担国家规定的可再生能源发电配额义务。大型发电企业应当优先投资可再生能源发电项目。传统预处理方法有酸法、碱法和生物法等。酸法可以有效地将半纤维素降解,但是无法将纤维素和木质素进行分离,且酸对设备的材料存在腐蚀问题,后面需要加碱中和而产生大量盐,增加了废水处理的负担。碱法可以破坏木质素,但无法将纤维素和半纤维素分离,且产生大量的黑液,造成环境污染。碱也难以回收利用,生物法目前仍主要处在实验室研发阶段,离工业化要求还有很大差距。传统的酸水解技术较为成熟,但酸的腐蚀性对人体有害,所需工艺条件苛刻,且增加了设备投资和生产成本。与酸水解相比,酶解的特点是反应条件温和、无污染,因此成为普遍采用的木质纤维素水解工艺。纤维素酶是酶解过程的催化剂,是一组能够将木质纤维素中的纤维素和半纤维素水解生成单糖的酶,纤维素酶可以通过木霉、曲霉、根霉和青霉等菌种发酵自行制备,也可以使用商品酶制剂。酶解的一般流程是首先将预处理物料和水配制成一定底物浓度,然后加入纤维素酶开始酶解,酶解过程需控制在一定温度和PH,达到一定酶解时间后,得到酶解液。酶解工艺的主要操作条件是底物浓度、酶量、酶解时间、酶解温度、酶解PH。底物浓度的增大会影响酶解反应的传热传质和均匀性,且产生高浓度酶解产物对酶有反馈抑制作用,所以底物浓度一般控制在15%~30%;酶解温度和PH是由酶制剂的最佳活性确定的,一般酶解温度是50℃,酶解PH是5.0;酶解时间控制在2~3天为宜,酶解时间太长,可能会导致部分可发酵糖发生降解。乙醇发酵工艺已比较成熟,采用酿酒酵母已能较容易完成己糖发酵,但传统的酿酒酵母只能将己糖转化成乙酵,却不能利用戊糖。己糖和戊糖全利用工艺可分为己糖和戊糖分开发酵和己糖、戊糖同步发酵两种流程,己糖和戊糖分开发酵需要首先对预处理物料进行水洗分离出戊糖,此过程需要消耗大量的水,所以一般采用己糖、戊糖同步发酵流程。己糖、戊糖同步发酵的一般流程是在酶解液中接种共发酵菌种,发酵过程需控制在一定温度(35℃)和PH(6.0)达到一定发酵时间(约1~2天)后,得到发酵醪。发酵醪可通过离心回收其中的菌种,发酵尾气中的乙醇可回收后进入精馏。
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