生物質(zhì)秸稈是一種潔凈的可再生能源，它的開發(fā)利用越來越受到人們的關(guān)注。我國作為農(nóng)業(yè)大國，生物質(zhì)資源十分豐富，每年農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量達(dá)7億多噸。但大部分秸稈被廢棄燃燒，不僅污染環(huán)境，而且由于熱效率低，造成能源的浪費。其能源利用已成為國內(nèi)外眾多學(xué)者研究的焦點。我國農(nóng)村每年要消費6億多噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能源用于生活和生產(chǎn)，生物質(zhì)秸稈中硫的平均含量不到0.15%，煤碳中硫的含量達(dá)到1.412%，是秸稈硫含量的9倍，秸稈潔凈能源燃燒時，避免了因燃燒產(chǎn)生的S02 \N02而產(chǎn)生酸雨，它是一種二氧化碳零排放的可再生能源，減少了C02過量釋放造成的溫室效應(yīng)。由于目前研發(fā)的秸稈能源成本較高，相當(dāng)于原油的1.2~3.6倍，如何開發(fā)出高效催化劑，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)率，已成為利用秸稈轉(zhuǎn)化為可利用能源的關(guān)鍵因素。開發(fā)清潔的可再生能源是解決能源危機(jī)，減少環(huán)境污染，走可持續(xù)發(fā)展的必由之路。下面就國內(nèi)外生物質(zhì)秸稈能源轉(zhuǎn)化技術(shù)在這一領(lǐng)域取得的研究進(jìn)展作一綜述。
1、秸稈能源轉(zhuǎn)化技術(shù)研究進(jìn)展
1.1生產(chǎn)沼氣技術(shù)
    我國的沼氣技術(shù)運用已相當(dāng)成熟，到1996年底，我國已有600萬農(nóng)戶用上沼氣，沼氣池主要原料是作物秸稈和動物糞便。就目前沼氣的利用，具有許多優(yōu)越性，它不僅能實現(xiàn)作物秸稈就地高能化，而且還實現(xiàn)了能源清潔化。沼氣燃燒的熱效率比城市煤氣高出40%，若全國10%的農(nóng)戶用上沼氣，每年就可消耗2000多萬噸秸稈，變廢為寶。減少了其它能源供應(yīng)上運輸成本。
1.2秸稈生物型煤技術(shù)
    目前作物秸稈在農(nóng)村主要用于燃燒生活用能。何建等利用作物秸稈得到生物型煤最佳生產(chǎn)條件：生物型煤成型主機(jī)的壓力為17 MPa，進(jìn)料轉(zhuǎn)速為40 r/min，成型速率為7 r/min，生物型煤與原煤比較，具有熱效率高、灰分少、生物質(zhì)來源廣泛、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點，既能節(jié)省能源，又能明顯減少大氣污染，具有儲存、運輸和使用方便等特點。這一技術(shù)在農(nóng)村具有很好推廣使用價值。
    富通新新能源生產(chǎn)銷售的秸稈顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)專業(yè)壓制秸稈煤。
1.3熱解氣法制可燃?xì)饧夹g(shù)
    馬承愚等報道了秸稈熱解氣化法制可燃?xì)饧夹g(shù)，其生產(chǎn)工藝流程為：先將秸稈切碎后，由螺旋輸送機(jī)輸送到干餾氣化爐中，秸稈在氧氣不充足的條件下，干餾、熱解、氣化，被還原成CmHD c0、H2等可燃性混合氣體。產(chǎn)生的可燃?xì)怏w經(jīng)冷卻器降溫后，進(jìn)入氣液分離器，除去水和焦油，過濾后可得純凈可燃?xì)怏w。
    目前，美國、英國、加拿大等國家學(xué)者開展了循環(huán)流化床、加壓流化床等的研究，已實現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用。該工藝自動化程度較高，氣化效率60%~80%，可燃?xì)怏w熱值170—250 MJ／m3。蔣劍春等研究開發(fā)的內(nèi)循環(huán)錐形流態(tài)化氣化爐內(nèi)，對稻草、麥秸等秸稈粉碎后，氣化反應(yīng)在600~ 820C的一個較寬溫度范圍內(nèi)，原料氣化所產(chǎn)生的煤氣熱值達(dá)7.7 MJ／n13，添加Ca0催化劑能明顯提高煤氣熱值，降低CO組分，Na2C03催化氣化能提高氣體H2的含量。目前該技術(shù)存在的主要問題是燃?xì)鉄嶂档�，焦油含量大，熱能利用效率低，前期投入資金短期很難回收，氣體成本較高，農(nóng)戶難以承受。
1.4秸稈發(fā)電技術(shù)
    秸稈發(fā)電在歐洲的一些國家已得到廣泛應(yīng)用，世界上第一座秸稈生物燃燒發(fā)電廠子1988年在丹麥投產(chǎn)。秸稈是清潔的可再生資源，秸稈經(jīng)切碎，錘磨成15—20 mm后發(fā)電，每2t秸稈產(chǎn)生的熱量相當(dāng)于It標(biāo)準(zhǔn)煤，其熱值相當(dāng)于煤炭的85qo~ 90%。秸稈燃燒的含硫量只有3.3010，遠(yuǎn)低于煤的平均含硫量，與同等規(guī)模每年發(fā)電1. 38億度的燃煤電廠相比，秸稈發(fā)電每年可節(jié)約煤炭10多萬噸，減少S02排放量400 t。目前，我國第一個完全利用秸稈發(fā)電的項目——河北省晉州市秸稈發(fā)電廠前期建廠工作正在加緊進(jìn)行。秸稈發(fā)電鍋爐排出的灰渣還可作為農(nóng)家肥再利用，其生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。周肇秋等報道利用稻殼發(fā)電技術(shù)，其氣化發(fā)電成本約為0. 26元/kWh，受電成本0.29元/kWh，接近小型煤電發(fā)電成本。
1.5燃料乙醇技術(shù)
  用秸稈生產(chǎn)燃料乙醇可作為汽油添加劑，代替現(xiàn)有的MTBE。以秸稈為原料生產(chǎn)乙醇的成本低于用糧食發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇的成本，現(xiàn)用以淀粉為原料的方法，其原料成本約占總成本的40%。秸稈水解生產(chǎn)乙醇工藝有：①酶解法；②稀酸水解法（H：SOJ、=0.5%～l% ] ;③濃酸水解法其中以酶解法的研究最為活躍，該方法一般要經(jīng)過原料的預(yù)處理、酶水解和發(fā)酵。氨法爆破技術(shù)具有酶解后糖的濃度高、設(shè)備投資成本低、操作簡單等特點。A．W6jciak和A．Pek-aro、，lcova報道了超聲波處理法對酶水解和發(fā)酵的影響，超聲波能碎解木質(zhì)素大分子，影響纖維的化學(xué)性能和物理結(jié)構(gòu)。Kitchaiya等研究了微波處理木質(zhì)纖維對酶水解的影響，在常壓下240 W的微波處理稻草或蔗渣侵入甘油中10 rrun后；反應(yīng)溫度200℃時，還原糖濃度提高2倍。纖維水解過程中，是由于內(nèi)切型-B一葡聚糖酶作用于末端基釋放出纖維二糖，最后分解葡萄糖分子。利用作物秸稈生產(chǎn)乙醇的酵母和運動發(fā)酵單胞菌的固定化方法具有工藝簡單、歷時短等優(yōu)點。Massayuki和Kumaku-ra以腸溶衣聚合物為載體固定化纖維素酶，對微晶纖維素的水解率明顯高于游離酶。Raja Rao等研究了靜磁場對Saccharomyces Cerevisae發(fā)酵木質(zhì)纖維原料轉(zhuǎn)化乙醇的影響，在磁場中靜止24 h時，乙醇濃度提高了3.4倍；若加入木糖異構(gòu)酶和四硼酸鈉，使用Saccharomyces Cerevisae，可同時將葡萄糖和木糖發(fā)酵轉(zhuǎn)化成乙醇，收率達(dá)90% 。
1.6燃料甲醇技術(shù)
    朱靈峰等對玉米秸稈轉(zhuǎn)化燃料甲醇進(jìn)行了研究，在5 MPa壓力下，生物質(zhì)秸稈合成氣合成甲醇適宜流量為0.4~0.6 mol/h，最佳的反應(yīng)溫度為230～204℃，1kg C301銅基催化劑可獲得最大甲醇收率為0. 56 kg/h。
1.7秸稈轉(zhuǎn)化汽、柴油
    楊正宇等報道了利用秸稈內(nèi)的碳水化合物和木質(zhì)素原有化學(xué)結(jié)構(gòu)的特點，在催化劑作用下，選控斷裂醚鍵、酚醚鍵、二烷基醚鍵和聯(lián)接單元之間的碳一碳鍵，調(diào)控反應(yīng)條件，形成高活性自由基，實現(xiàn)了秸稈內(nèi)高分子目的性裁剪、重組，制備出汽、柴油餾分，其液相中40%左右為柴油餾分，20%左右為汽油餾分，其余是苯和苯酚等有機(jī)物。該方法為獲得石油及精細(xì)化工原料開辟了廣闊的前景。
1.8生物質(zhì)制氫
    生物質(zhì)制氫包括生物法和熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法。生物法制氫根據(jù)生物生產(chǎn)所需要能量來源，可分為厭氧發(fā)酵法生物制氫與光合微生物制氫。兩種技術(shù)相比，厭氧發(fā)酵法生物制氫表現(xiàn)出以下優(yōu)越性：①發(fā)酵產(chǎn)氫菌種的產(chǎn)氫能力要高于光合產(chǎn)氫菌種，而且發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌的生長速度一般比光解產(chǎn)氫要快；②發(fā)酵產(chǎn)氫需光源，可以實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定地生產(chǎn)，而且反應(yīng)裝置的設(shè)計、操作及管理簡單方便；③制氫設(shè)備的反應(yīng)容積可較大，從而可以從規(guī)模上提高單臺設(shè)備的產(chǎn)氫量；④可發(fā)酵的原料來源廣，成本低。故此，發(fā)酵法生物制氫技術(shù)比光合微生物制氫更容易實現(xiàn)規(guī)�；�、工業(yè)化生產(chǎn)。
    生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換制氫指將生物質(zhì)通過熱化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為富氫氣體。它分為生物質(zhì)原料的裂解氣化和焦油等大分子烴類物質(zhì)的催化裂解。生物質(zhì)裂解氣化時，氣化介質(zhì)不同，燃料氣體的組成及焦油處理的難易程度也不同。實驗表明，水蒸氣有利于焦油的裂解和可燃?xì)怏w的生成。同樣工藝條件下，用空氣作氣化介質(zhì)，產(chǎn)生燃?xì)馊贾禐? ~7 MJ/m3，氫氣的含量僅為8%～14%；氣體介質(zhì)為水蒸氣時產(chǎn)生燃?xì)�，其熱值�?0~16MJ／m3．氫氣的含量提高到30%～60%。焦油等大分子烴類物質(zhì)的催化裂解反應(yīng)中，鎳基催化劑的催化效果較好，在750℃時有很高的裂解效率，但鎳基催化劑較昂貴，成本較高。白云石在催化裂解反應(yīng)中，具有催化效率高、成本低，具有很高的實用價值。
2、結(jié)束語
    目前，世界各國都在對可再生能源進(jìn)行研究。生物質(zhì)秸稈作為一種潔凈能源，其利用時不僅S02、N02等危害氣體排放量極小，而且具有CO2,零排放的優(yōu)點，無環(huán)境污染的優(yōu)勢，已引起人們對其利用的廣泛重視。
    我國具有豐富的秸稈資源，若能充分利用，不僅能減少環(huán)境污染，變廢為寶，而且還是走可持續(xù)發(fā)展能源的必由之路。今年我國首部《可再生能源法》的出臺，將進(jìn)一步促進(jìn)我國的可再生資源秸稈的利用。由于液體燃料的優(yōu)點，秸稈乙醇化技術(shù)和生產(chǎn)汽、柴油技術(shù)有著廣闊應(yīng)用空間。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，高效催化劑開發(fā)研制獲得突破，秸稈清潔能源成本的降低，我們深信，清潔秸稈能源的利用具有美好的前景。
    三門峽富通新能源生產(chǎn)銷售顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)、木屑顆粒機(jī)等生物質(zhì)燃料飼料成型機(jī)械設(shè)備，同時我們還有大量的生物質(zhì)顆粒燃料出售。