關(guān)于作者
中國科學(xué)院老科學(xué)家科普演講團(tuán)副團(tuán)長；中國科學(xué)院微生物研究所研究員，博士生導(dǎo)師，中國科學(xué)院研究生院教授；中國生物工程學(xué)會繼續(xù)教育工作委員會主任、工業(yè)與與環(huán)境委員會委員，中國生物化學(xué)與分子生物學(xué)學(xué)會工業(yè)生化委員會委員，中國微生物學(xué)會酶與酶工程委員會委員。主要從事酶學(xué)、酶工程、基因工程和生化工程研究。
生物質(zhì)能及其構(gòu)成（能源問題與生物技術(shù)系列二）
孫萬儒
2011年04月13日
人類和社會文明的進(jìn)步與火的利用分不開，人類最早利用的就是燃燒植物獲得熱量，取暖和燒煮食物，這種最原始的生物質(zhì)能的利用方式一直延續(xù)到現(xiàn)在。
所謂的生物質(zhì)是指各種有機(jī)體，包括所有的動、植物和微生物以及由他們產(chǎn)生的代謝物和廢棄物。而所謂“生物質(zhì)能”主要的就是通過綠色植物的光合作用，以吸收的太陽能為能量，將吸收的二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成葡萄糖，同時(shí)釋放出氧氣，而產(chǎn)生的葡萄糖又可進(jìn)而轉(zhuǎn)化成生物體的其他物質(zhì)，在生物界通過食物鏈，將其轉(zhuǎn)遞給其他生物。實(shí)際上生物體中存在大量的以化學(xué)能形式貯存在的能量，也就是以生物質(zhì)為載體的能量。
生物質(zhì)與氧結(jié)合燃燒后釋放出儲存的能量，同時(shí)釋放出二氧化碳和水，它們又可進(jìn)入下一步的光合作用，如此循環(huán)，將太陽能轉(zhuǎn)化為我們可用的能源。只要太陽和綠色植物存在，光合作用存在，就是取之不盡、用之不竭的一種可再生能源。生物質(zhì)能的原始能量來源于太陽，所以從廣義上講，生物質(zhì)能是太陽能的一種表現(xiàn)形式。
植物利用太陽能的光能轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到18.7～28％，可以說這是目前所有太陽能利用技術(shù)中轉(zhuǎn)化率最高的。全球植物每年通過光合作用產(chǎn)生的生物質(zhì)高達(dá)14400到18000億噸，貯存的能量相當(dāng)于全世界年耗能量的10倍，相當(dāng)于600～800億頓石油，是目前世界石油開采量的20～27倍，其潛力之巨大，由此可見一斑。如果能夠?qū)⑵涑浞掷茫耆梢詽M足世界能源的需求。
我國生物質(zhì)能資源每年大約6億噸，估計(jì)到2020年可以達(dá)到8到10億噸。目前我國每年的農(nóng)作物秸稈相當(dāng)于1.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；禽畜養(yǎng)殖和工業(yè)加工產(chǎn)生的有機(jī)廢物可產(chǎn)800億立方米沼氣，相當(dāng)于6000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤；薪柴、森林、木材廢棄物量相當(dāng)于2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；城市生活垃圾和糞便相當(dāng)于1500萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。還有能夠產(chǎn)生油脂和糖類的能源作物，如油菜、大豆、棕櫚、玉米、甜高梁、甘蔗、木薯等等。這些都可以經(jīng)過加工生產(chǎn)大量的生物燃料，如沼氣、生物柴油、燃料酒精、燃料丁醇等，用于替代柴油和汽油用作發(fā)動機(jī)燃料。甚至利用生物技術(shù)可以將那些容易造成環(huán)境污染的廢棄物和垃圾轉(zhuǎn)化為沼氣或氫氣進(jìn)行發(fā)電，或直接發(fā)電，不僅可以作為能源利用，同時(shí)進(jìn)行無害化處理，還可以生產(chǎn)有機(jī)肥和其他產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)廢物資源化，能源化，無害化的綠色循環(huán)。
所謂的生物質(zhì)是指各種有機(jī)體，包括所有的動、植物和微生物以及由他們產(chǎn)生的代謝物和廢棄物。而所謂“生物質(zhì)能”主要的就是通過綠色植物的光合作用，以吸收的太陽能為能量，將吸收的二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成葡萄糖，同時(shí)釋放出氧氣，而產(chǎn)生的葡萄糖又可進(jìn)而轉(zhuǎn)化成生物體的其他物質(zhì)，在生物界通過食物鏈，將其轉(zhuǎn)遞給其他生物。實(shí)際上生物體中存在大量的以化學(xué)能形式貯存在的能量，也就是以生物質(zhì)為載體的能量。
生物質(zhì)與氧結(jié)合燃燒后釋放出儲存的能量，同時(shí)釋放出二氧化碳和水，它們又可進(jìn)入下一步的光合作用，如此循環(huán)，將太陽能轉(zhuǎn)化為我們可用的能源。只要太陽和綠色植物存在，光合作用存在，就是取之不盡、用之不竭的一種可再生能源。生物質(zhì)能的原始能量來源于太陽，所以從廣義上講，生物質(zhì)能是太陽能的一種表現(xiàn)形式。
植物利用太陽能的光能轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到18.7～28％，可以說這是目前所有太陽能利用技術(shù)中轉(zhuǎn)化率最高的。全球植物每年通過光合作用產(chǎn)生的生物質(zhì)高達(dá)14400到18000億噸，貯存的能量相當(dāng)于全世界年耗能量的10倍，相當(dāng)于600～800億頓石油，是目前世界石油開采量的20～27倍，其潛力之巨大，由此可見一斑。如果能夠?qū)⑵涑浞掷茫耆梢詽M足世界能源的需求。
我國生物質(zhì)能資源每年大約6億噸，估計(jì)到2020年可以達(dá)到8到10億噸。目前我國每年的農(nóng)作物秸稈相當(dāng)于1.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；禽畜養(yǎng)殖和工業(yè)加工產(chǎn)生的有機(jī)廢物可產(chǎn)800億立方米沼氣，相當(dāng)于6000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤；薪柴、森林、木材廢棄物量相當(dāng)于2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；城市生活垃圾和糞便相當(dāng)于1500萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。還有能夠產(chǎn)生油脂和糖類的能源作物，如油菜、大豆、棕櫚、玉米、甜高梁、甘蔗、木薯等等。這些都可以經(jīng)過加工生產(chǎn)大量的生物燃料，如沼氣、生物柴油、燃料酒精、燃料丁醇等，用于替代柴油和汽油用作發(fā)動機(jī)燃料。甚至利用生物技術(shù)可以將那些容易造成環(huán)境污染的廢棄物和垃圾轉(zhuǎn)化為沼氣或氫氣進(jìn)行發(fā)電，或直接發(fā)電，不僅可以作為能源利用，同時(shí)進(jìn)行無害化處理，還可以生產(chǎn)有機(jī)肥和其他產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)廢物資源化，能源化，無害化的綠色循環(huán)。
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圖 生物質(zhì)能的構(gòu)成示意圖