绿色化工工艺导论_第四章_生物质能源ppt课件.ppt

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1、第四章生物质能源生物质能源:并不遥远巨大的挑战转化效率产品多样化光合作用：植物把太阳辐射的能量转化为葡萄糖或其它糖形式的化学能。6H2O+6CO2+太阳光(辐射能)→C6H12O6+6O2碳循环什么是生物质?生物质(Biomass)是由生命体或生物体中得到的生物材料。在用作能源的生物质概念中，生物质通常指植物材料，其实生物质亦可指由动物和蔬菜中获得的材料。化学组成：生物质是碳基材料，由含氢的有机分子混合而成，通常包含氧原子、氮原子和一些微量的其他原子，如碱金属、碱土金属和重金属。这些材料也存在于一些功能分子中，如卟啉，它包括含镁的叶绿素。植物材料用作构建

2、生物质的碳是植物在太阳能量的作用下由大气中吸收的CO2。植物可能随后被动物吃掉，并转化为动物生物质。但是，最初的吸收是由植物完成的。如果植物未被吃掉，它通常是被微生物分解或被烧掉：微生物分解：碳主要是以CO2或CH4的形式释放回大气中(具体形式与条件和过程有关)；燃烧：碳以CO2的形式回到大气中。地球上有植物以来就发生这样的过程，并成为已知的碳循环部分。化石燃料化石燃料，如煤、石油和天然气，也是来自生物材料，但是它们来自大气中吸收的CO2是发生在几百万年以前。虽然石油具有高能量密度，但是利用其能量需要燃烧石油，这就意味着碳要被氧化为CO2、氢要氧化为水。

3、除非这些燃烧产物能被有效捕获和储存，否则它们将释放回大气，回到之前几百万年前的碳，因此增加大气浓度。生物质与化石燃料的区别生物质与化石燃料的主要区别就是时间尺度。生物质在生长过程中由大气中获得碳，并在其燃烧时返回碳。如果能够可持续性地进行管理，作为不断补充的农作物的一部分，可以获得生物质。在新的植物生长过程中，植物由大气中获取CO2，同时通过燃烧又释放回之前的形式。这就形成了一个封闭的碳循环，而大气中没有净的CO2增加。生物质材料的种类根据定义，用作能源的生物质可以是范围非常广的材料。从经济学的角度来看，那些在其它方面具有较高价值的材料，如高质量的大块木

4、材是不能用作能源的。但是，还有很多废料和副产物具有潜在的用途，它们数量可观、具有相对低的价格，甚至是负成本(通常处理它们需要成本)。生物质材料有5种基本的种类：原生木材：来自森林、植物栽培或木材加工；能源农作物：用于能源供应的高产量农作物；农业残渣：农作物收割或加工的残渣；食品废料：食品和饮品生产、制备和加工的废料，或食品消耗后的废弃物；工业废弃物、生产和工业加工的副产物。为何使用生物质?生物质是一种可再生的低碳燃料，可以广泛地、廉价的获得。生物质的生产和利用可以带来额外的环境和社会效益。正确管理的话，生物质可成为一种可持续燃料。与化石燃料相比，生物质能

5、有效降低碳的排放量。燃烧化石燃料的问题：任何碳基燃料的燃烧都会将碳转化为二氧化碳。除非能捕获和储存二氧化碳，否则二氧化碳将释放回大气。化石燃料的燃烧释放的碳重新回到几百万年前被动物和植物吸收的大气中，这将导致大气中二氧化碳浓度的增加。温室气体(GreenhouseGases,GHG)：二氧化碳(CO2)甲烷(CH4)氧化氮(N2O)水蒸气(H2O)使用生物质达到碳平衡生物质作为燃料燃烧时也释放出CO2到大气中。但是，这些碳是当前碳循环的一部分，即它们是数月或数年前植物生长过程中吸收的。如果土地上持续提供植物材料的生长，就可以达到碳排放和吸收的可持续平衡。

6、在一定区域一年里额外生长的生物质量称为年增量。如果消耗量低于年增量，其使用为可持续的，生物质可认为是低碳燃料，生物质CO2吸收和排放平衡。种植的树木从大气中吸收二氧化碳；光合作用中树木在木质组织中储存碳，释放氧气到大气中；收获的木材燃料由种植场运输到发电厂；木材在发电厂燃烧，木质组织中储存的碳与氧结合生产二氧化碳，并以废气形式排放到大气中。使用可持续燃料生物质的好处正确管理的话，生物质可成为可持续燃料，与化石燃料相比，除了显著降低净的碳排放外，还具有其他益处：生物质可以当地供应，供应安全。世界生物质运营带来商业机遇，支持乡村经济。生物质生产和使用网络的建

7、立使当地经济和运输成本减少。许多生物质燃料产生的大气污染物很少，如产生“酸雨”的二氧化硫。现代生物质燃烧系统非常先进，与最好的化石燃料锅炉相比燃烧效率高、排放量低。能用来获得生物质燃料的原材料在全世界范围内广泛存在，可有各种不同的来源，并存在各种形态。所有存在形态的材料都可以用作制备燃料的目的，但不是所有的能量转化技术都适合所有形式的生物质。生物质来源生物质和木材燃料的形态原始的生物质通常具有低的能量密度，这是由于其物理形态和水分含量造成的。这使得生物质的存储和运输不方便、效率低，也不能不经过预处理就使用。现在已经有了多种预处理方法可以使生物质变为方便的

8、形态。根据生物质本身的特点和将要使用的目的，预处理方法不同。林业和农业剩余物的预