第20卷第5期農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)Vol 20 No 52004年9月Transactions of the CSae中國(guó)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)及發(fā)展取向?qū)O振鈞(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,北京100094)摘要:該文界定了生物質(zhì)、生物質(zhì)產(chǎn)品、生物質(zhì)資源和生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的概念和范圍,分析了中國(guó)生物質(zhì)資源的潛力。針對(duì)中國(guó)當(dāng)前“三農(nóng)”問(wèn)題和未來(lái)10~20年能源安全等重大需求,綜述了國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的4個(gè)取向:生物質(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)液體燃料、生物質(zhì)有機(jī)高分子材料和能源農(nóng)林業(yè)。簡(jiǎn)述了現(xiàn)代農(nóng)林工生物質(zhì)能一體化系統(tǒng)的生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。發(fā)展生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)對(duì)于解決農(nóng)民增收問(wèn)題加快農(nóng)業(yè)工業(yè)化進(jìn)程和促進(jìn)農(nóng)村小康社會(huì)建設(shè)等具有重要意義。關(guān)鍵詞:生物質(zhì);生物質(zhì)資源;生物質(zhì)產(chǎn)業(yè);生物質(zhì)能;生物質(zhì)材料;農(nóng)業(yè)廢棄物;能源植物中圖分類號(hào):X17;X72文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1002-6819(2004)05-001-05資源主要是指能源農(nóng)業(yè)能源林業(yè)種質(zhì)資源,包括現(xiàn)有種質(zhì)資源的挖掘、保護(hù)和開(kāi)發(fā)及專用品種的培育。同時(shí)以生物質(zhì)能源為主的生物質(zhì)資源開(kāi)發(fā)利用已引起也包括利用高效能源植物進(jìn)行的規(guī)?；?、商品化的生物世界各國(guó)政府和科學(xué)家的關(guān)注-4。有許多國(guó)家都制定質(zhì)原料生產(chǎn)。根據(jù)中國(guó)人口多、耕地少的國(guó)情,區(qū)別于美了相應(yīng)的開(kāi)發(fā)研究計(jì)劃,例如,日本的新陽(yáng)光計(jì)劃、印度國(guó)等糧食過(guò)剩國(guó)家,中國(guó)規(guī)?；纳镔|(zhì)原料生產(chǎn)是在的綠色能源工程美國(guó)的能源農(nóng)場(chǎng)和巴西的酒精能源計(jì)有限的耕地優(yōu)先滿足食物和飼料的基本需求的前提下劃等-81。一個(gè)新興的生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)正在全球范圍蓬勃興利用低質(zhì)地種植并和生態(tài)環(huán)境改善、防止水土流失有機(jī)起。在最近結(jié)束的國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃(2005-結(jié)合這里的農(nóng)業(yè)廢棄物包括4大類:植物類廢棄物(農(nóng)2020)中,“農(nóng)林生物質(zhì)工程”被列為重大專項(xiàng)之列,并作林生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的殘余物)動(dòng)物類廢棄物(牧、漁業(yè)為國(guó)家能源戰(zhàn)略的重要組成部分通過(guò)走農(nóng)業(yè)工業(yè)化之生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的殘余物)加工類廢棄物(農(nóng)林牧漁業(yè)路解決農(nóng)民的增收和“三農(nóng)”問(wèn)題。生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)可望在加工過(guò)程中產(chǎn)生的殘余物)和農(nóng)村城鎮(zhèn)生活垃圾等。常未來(lái)15~20年內(nèi)為解決21世紀(jì)中國(guó)面臨的能源短缺、規(guī)的農(nóng)業(yè)廢棄物(主要是農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便)資源環(huán)境污染、食品安全等重大社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題,乃至全面建化(肥料化、飼料化)與農(nóng)村能源利用(沼氣化)已經(jīng)提倡設(shè)“小康”社會(huì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)做出重大貢獻(xiàn)。和開(kāi)展多年,對(duì)遏制秸稈焚燒和集約化養(yǎng)殖帶來(lái)的畜禽1概念及范疇糞污對(duì)環(huán)境的污染起到了一定作用,取得了較好的環(huán)保效益。從生物質(zhì)資源的角度看,這些(農(nóng)業(yè))有機(jī)廢棄物1.1生物質(zhì)與生物質(zhì)產(chǎn)品是重要的生物質(zhì)原料來(lái)源。生物質(zhì) biomass)指任何可再生的或可循環(huán)的有機(jī)1.3生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)物質(zhì)(不包括多年生長(zhǎng)的用材林),包括專用的能源作物生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)是通過(guò)工業(yè)化把能源植物和農(nóng)業(yè)廢棄與能源林木,糧食作物和飼料作物殘留物,樹(shù)木和木材物等生物質(zhì)原料( biomass feedstock)利用化學(xué)或生物廢棄物及殘留物,各種水生植物、草、殘留物纖維和動(dòng)技術(shù)轉(zhuǎn)化為高附加值的生物質(zhì)能源、生物材料、石油產(chǎn)物廢棄物城市垃圾和其它廢棄材料。按美國(guó)能源部的品替代品及副產(chǎn)品等環(huán)境友好產(chǎn)品的全過(guò)程生物質(zhì)產(chǎn)定義,一般不包括為人類提供食品的農(nóng)作物、家養(yǎng)動(dòng)物業(yè)化既包括生物質(zhì)原料生產(chǎn)一加工與轉(zhuǎn)化一產(chǎn)品與應(yīng)以及常規(guī)木材生產(chǎn)。生物能( bioenergy)指用于生產(chǎn)能用一體化的產(chǎn)業(yè)鏈和技術(shù)體系,也包括政策法規(guī)、市場(chǎng)量(電,液體、固體和氣體燃料;熱)的生物質(zhì)。生物質(zhì)產(chǎn)與流通等保障體系。品或生物基工業(yè)產(chǎn)品( biobased industrial product)指當(dāng)前,生物質(zhì)開(kāi)發(fā)利用主要包括燃料乙醇、生物柴用生物質(zhì)生產(chǎn)的燃料、化學(xué)品、建筑材料、電力或熱能。油、生物質(zhì)發(fā)電和工業(yè)用能;將來(lái)則主要是通過(guò)高技術(shù)包括用生物產(chǎn)品或可再生的農(nóng)業(yè)(動(dòng)植物與海洋生物)的木質(zhì)纖維素生物水解或熱化學(xué)轉(zhuǎn)化生產(chǎn)精細(xì)化工產(chǎn)和林產(chǎn)材料生產(chǎn)的各種能、商業(yè)或工業(yè)產(chǎn)品(不包括食品(如生物高聚體)和燃料(見(jiàn)圖1)。品或飼料)9。2中國(guó)生物質(zhì)資源潛力1.2生物質(zhì)資源生物質(zhì)資源在中國(guó)主要包括農(nóng)業(yè)廢棄物和能源生生物質(zhì)是由植物的光合作用固定于地球上的太陽(yáng)物資源(能源/化工專用動(dòng)植物和藻類)。目前,能源生物能,每中國(guó)煤化工勺1700億t,其能量約相當(dāng)CNMHG音;而作為能源的利收稿日期:2004-05-29修訂日期:2004-08-23用量還到共息里的1x國(guó)能源部1999年組基金項(xiàng)目:國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃戰(zhàn)略研究“農(nóng)業(yè)廢棄物織法國(guó)、荷蘭、德國(guó)、奧地利和馬來(lái)西亞等多國(guó)科學(xué)家對(duì)資源化與農(nóng)村生物質(zhì)資源戰(zhàn)略研究”課題部分能源植物進(jìn)行的研究表明:到2050年,全球液體燃中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院:00.Em1,mn@80d料油80%將來(lái)自木本植物、草本裁培油料和藻類等生農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)2004年能源農(nóng)林業(yè)提供。中國(guó)國(guó)土面積廣闊,除現(xiàn)有的耕地、林多糖平臺(tái)地和草地作為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)外,尚有近1億hm2宜農(nóng)宜林酶水解糖與木質(zhì)素木質(zhì)素產(chǎn)品中間代謝物荒山荒地,可以用于發(fā)展能源農(nóng)業(yè)和能源林業(yè),至少可發(fā)展20億t的生物質(zhì)資源,合10億t標(biāo)準(zhǔn)煤。在未來(lái)生物質(zhì)20年,如果建設(shè)2000萬(wàn)hm2能源林,每年可產(chǎn)生1殘留物收集燃料,化學(xué)品殖細(xì)化工產(chǎn)晶億t生物質(zhì),相當(dāng)于5億t標(biāo)準(zhǔn)煤。此外,與西部大開(kāi)發(fā)、能源作物生物材料熱與電力沙漠治理、退耕還林、三北防護(hù)林建設(shè)結(jié)合起來(lái),至少可熱化學(xué)平臺(tái)再發(fā)展2000萬(wàn)hm2的能源林,每年可產(chǎn)生4億t生物高溫分解質(zhì),相當(dāng)于2億t標(biāo)準(zhǔn)煤。圖1生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)化流程簡(jiǎn)圖(DOF,USA)3生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展取向Fig. 1 Flowchart of biomass industrilization products(DOF, USA)3.1生物質(zhì)發(fā)電物質(zhì)能源。據(jù)專家預(yù)測(cè),到2050年,利用農(nóng)、林、工業(yè)殘生物質(zhì)發(fā)電在發(fā)達(dá)國(guó)家已受到廣泛重視。其主要工余物以及種植和利用能源作物等生物質(zhì)能源有可能以藝分3類:生物質(zhì)鍋爐直接燃燒發(fā)電、生物質(zhì)一煤混合相當(dāng)于或低于化石燃料的價(jià)格,提供世界60%的電力燃燒發(fā)電和生物質(zhì)氣化發(fā)電美國(guó)的生物質(zhì)直接燃燒發(fā)和40%的燃料,使全球CO2排放量減少54億t碳(目電占可再生能源發(fā)電量的70%。意大利發(fā)展了12MW前全球化石燃料每年排放約60億t碳)1生物質(zhì)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)(IGCC)示范項(xiàng)中國(guó)擁有豐富的生物質(zhì)能資源121,據(jù)測(cè)算,中國(guó)目,發(fā)電效率達(dá)31.7%。瑞典正試驗(yàn)加壓的整體煤氣化理論生物質(zhì)能資源為50億t左右標(biāo)準(zhǔn)煤,是目前中國(guó)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)(BGCC)。目前,生物質(zhì)發(fā)電已占發(fā)總能耗的4倍左右。在可收集的條件下,中國(guó)目前可利達(dá)國(guó)家可再生能源發(fā)電量的70%。在美國(guó),生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)10.5GW,70%為生物質(zhì)一煤混合燃用的生物質(zhì)能資源主要是傳統(tǒng)生物質(zhì),包括農(nóng)作物秸燒工藝,單機(jī)容量10~30MW,發(fā)電成本3~6美分/稈、薪柴、禽畜糞便、生活垃圾、工業(yè)有機(jī)廢渣與廢水等。據(jù)1998~2003年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)估算4-10,我國(guó)的可開(kāi)發(fā)(kW·h),預(yù)計(jì)到2015年裝機(jī)容量將達(dá)16.3GW。全球環(huán)境基金/世界銀行正在巴西示范一個(gè)30MW生物生物質(zhì)資源總量為7億t左右標(biāo)準(zhǔn)煤其中農(nóng)作物秸稈質(zhì)氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電項(xiàng)目,在英國(guó)和美國(guó)有3個(gè)示范項(xiàng)約3.5億t,占50%以上。目,裝機(jī)容量6~10MW。由于生物質(zhì)氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率可達(dá)40%有可能成為生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化的主導(dǎo)技術(shù)之1999年,中國(guó)電力生產(chǎn)總量為12600億kW·h,年人均用電不到1000kW·h,只有韓國(guó)的1/5左右,而年人均生活用電更低,只有110kW·h左右。要實(shí)現(xiàn)2020年國(guó)民經(jīng)濟(jì)翻兩番的目標(biāo),保障可靠的電力供應(yīng)是必備條件。因地制宜地利用當(dāng)?shù)厣镔|(zhì)能資源,秸稈、薪柴2000年中國(guó)生物質(zhì)能資源可開(kāi)發(fā)量(10°t標(biāo)準(zhǔn)煤)谷殼和木屑等,建立分散、獨(dú)立的離網(wǎng)或并網(wǎng)電站擁有圖2中國(guó)生物質(zhì)能資源(2000年)廣闊的市場(chǎng)前景。如果用當(dāng)前農(nóng)林廢棄物產(chǎn)量的50%Fig 2 Bioenergy resources in China in 2000作為電站燃料可發(fā)電4000億kW·h,占目前中國(guó)總耗電量的30%左右。中國(guó)已開(kāi)發(fā)和推廣MW級(jí)生物質(zhì)目前,生物質(zhì)資源的主要組成部分是作物秸桿(圖氣化發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用20多套。國(guó)家高科技發(fā)展計(jì)劃(8632)。在這些可開(kāi)發(fā)的生物質(zhì)能資源中農(nóng)作物秸稈有計(jì)劃)將建設(shè)4MW規(guī)模生物質(zhì)(秸稈)氣化發(fā)電的示范40%作為飼料、肥料和工業(yè)原料,尚有60%可用于能源工程,預(yù)計(jì)系統(tǒng)發(fā)電效率可達(dá)到30%左右用途,約2.1億t標(biāo)準(zhǔn)煤;薪柴主要作為燃料,但有40%近年來(lái)畜禽糞便生產(chǎn)沼氣的技術(shù)在歐、美等發(fā)達(dá)國(guó)的森林剩余物未加利用,約0.3億t標(biāo)準(zhǔn)煤;禽畜糞便家發(fā)展很快。在成套熱電沼氣工程技術(shù)、不同型號(hào)氣除少部分作為肥料外,大部分成為農(nóng)村的主要污染源,油聯(lián)合發(fā)電機(jī)、大型實(shí)用型沼氣發(fā)酵罐體、儲(chǔ)料罐體、預(yù)約有0.6億t標(biāo)準(zhǔn)煤的資源量;工業(yè)有機(jī)廢渣至少有處理和輸配氣和輸配電系統(tǒng)等方面均已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)沼氣80%即0.7億t標(biāo)準(zhǔn)煤的資源可以利用;至于生活有技機(jī)垃圾特別在農(nóng)村、小城鎮(zhèn),至少可從中獲得0.8億t業(yè)中國(guó)煤化工廢棄物制氫技術(shù)和以農(nóng)池技術(shù)研究有望在不標(biāo)準(zhǔn)煤的資源量。匹CNMHG農(nóng)業(yè)有機(jī)廢水資源化利在未來(lái),生物質(zhì)資源主要來(lái)自能源農(nóng)業(yè)和能源林用的一個(gè)重要新途徑[1。生物燃料電池是一種借助電業(yè)。中國(guó)潛在的資源量非常巨大,根據(jù)國(guó)家中長(zhǎng)期發(fā)展極反應(yīng)直接利用厭氧發(fā)酵過(guò)程中的電子傳遞轉(zhuǎn)換成電規(guī)劃2目標(biāo),到2020年,可開(kāi)發(fā)生物質(zhì)資源量至少可能的裝置。這種裝置的最大特點(diǎn)是由于反應(yīng)過(guò)程中不涉達(dá)到15億t標(biāo)準(zhǔn)煤,其中30%來(lái)自傳統(tǒng)生物質(zhì),70%由及到燃燒,能量轉(zhuǎn)換率高達(dá)60%~80%。近20年來(lái)生第5期孫振鉤:中國(guó)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)及發(fā)展取向物技術(shù)的巨大發(fā)展,為生物燃料電池研究提供了物質(zhì)、產(chǎn)1,3-丙二醇(POD)的生產(chǎn)成本可以比化學(xué)法降低知識(shí)和技術(shù)儲(chǔ)備。25% Cargill-Dow公司正在建設(shè)一個(gè)140kt/a的由玉3.2生物質(zhì)液體燃料米糖發(fā)酵生產(chǎn)聚乳酸的工廠,以開(kāi)發(fā)多種聚合物塑生物質(zhì)液體燃料產(chǎn)業(yè)已得到國(guó)際上的廣泛關(guān)注。20料20。甚至可以利用生物材料制成芯片。“用轉(zhuǎn)基因作世紀(jì)70年代末,巴西開(kāi)始實(shí)施大規(guī)模的乙醇燃料計(jì)劃,物和家畜改變了農(nóng)業(yè),現(xiàn)在它正在改造工業(yè)”(華盛頓郵1996~1997年度生產(chǎn)燃料乙醇137億L,有400萬(wàn)輛汽報(bào),2002-05-03)。新生物質(zhì)材料的應(yīng)用將形成一場(chǎng)新的車采用純乙醇,大大減少了進(jìn)口石油的外匯支出,提供工業(yè)革命,引領(lǐng)出一批新的產(chǎn)業(yè)。了130萬(wàn)個(gè)工作崗位。在美國(guó),主要采用玉米、馬鈴薯等3.4能源農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)乙醇,現(xiàn)有39個(gè)工廠,年產(chǎn)乙醇40億L。乙醇以能源農(nóng)林業(yè)包括能源農(nóng)業(yè)和能源林業(yè),是專門用于10%的比例摻入汽油作汽車燃料。在發(fā)達(dá)國(guó)家,利用豆生物質(zhì)原料生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)/林業(yè)生產(chǎn)。能源農(nóng)業(yè)是利用荒油、花生油棉籽油、葵花籽油、油菜籽油、棕櫚油和蓖麻山坡嶺等低質(zhì)地種植非食用的能源作物能源農(nóng)林業(yè)是籽油生產(chǎn)生物柴油正在形成產(chǎn)業(yè)20。目前,美國(guó)總的生發(fā)展生物質(zhì)能源的基礎(chǔ)。以科學(xué)的方法培育高產(chǎn)、抗逆物柴油年生產(chǎn)能力為100萬(wàn)t以上;歐盟2001年已超性強(qiáng)的能源植物是發(fā)展生物質(zhì)能的根本保障歐盟學(xué)者過(guò)100萬(wàn)t;德國(guó)2000年已達(dá)25萬(wàn)t,擁有300多個(gè)生認(rèn)為,種植能源型作物(其中包括輪伐期短的速生林木)物柴油加油站;意大利已擁有9家生物柴油的生產(chǎn)廠。是解決歐盟農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)剩問(wèn)題的唯一有效辦法。為了探美國(guó)能源署要求,到2010年,美國(guó)要將生物柴油產(chǎn)量提討這種辦法的有效性歐盟已制訂并實(shí)施了 LEBEN計(jì)高到1200萬(wàn)t0;歐盟委員會(huì)計(jì)劃,在2020年使生物劃。在巴西,桉樹(shù)已被廣泛用作能源,能源用林的覆柴油的市場(chǎng)占有率達(dá)12%2蓋面積總計(jì)約200萬(wàn)hm2。美國(guó)和歐盟國(guó)家則發(fā)展轉(zhuǎn)基中國(guó)已在黑龍江、吉林和河南三省建設(shè)陳化糧為燃因大豆和油菜,作為生產(chǎn)生物柴油的原料2。美國(guó)能源料乙醇生產(chǎn)工程,主要原料為陳化的玉米、甘薯等,并已部(DOE)自1996年開(kāi)始啟動(dòng)了生物燃料原料發(fā)展計(jì)在全國(guó)十余個(gè)城市開(kāi)展了摻和10%乙醇的汽油醇燃料劃(BFDP),由橡樹(shù)嶺(ORNL)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)銜組織來(lái)應(yīng)用示范工作自全美國(guó)的有關(guān)大學(xué)、國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)站的科學(xué)根據(jù)國(guó)家中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃中的生物質(zhì)資源培育計(jì)家聯(lián)合攻關(guān),篩選和示范專用能源作物和能源樹(shù)木。在劃,到2020年,如果將15億t標(biāo)準(zhǔn)煤的生物質(zhì)資源量美國(guó) Auburn大學(xué)的示范田里,篩選的能源植物柳枝稷中的50%用于生產(chǎn)液體燃料,即可為中國(guó)石油市場(chǎng)提 Panicus virgatum)干物質(zhì)產(chǎn)量約可達(dá)到37t/hm2,每供2億t液體燃料。年每hm2足以生產(chǎn)14023L的燃料乙醇。一批能源林木3.3石化產(chǎn)品替代品樹(shù)種也在奧爾良和華盛頓洲地區(qū)大面積示范種植,將逐生物質(zhì)資源不僅是一種可再生能源,而且可用于開(kāi)步形成另一類的“能源財(cái)富儲(chǔ)備庫(kù)”( Stakeholders)。發(fā)出適應(yīng)未來(lái)市場(chǎng)且環(huán)境友好的石油和天然氣的等價(jià)中國(guó)在能源農(nóng)業(yè)方面,主要發(fā)展能源用途的甘蔗、物或替代品等生物基產(chǎn)品。例如,生物質(zhì)源有機(jī)高分子甜高粱、木薯、芒草等高能品種通過(guò)轉(zhuǎn)基因的方法可以材料。獲得光合效率很高的能源作物品種,如能源甘蔗,每高分子材料是材料工業(yè)的重要支柱,但現(xiàn)有的高分hm2產(chǎn)量可達(dá)到55t,甜高粱每hm2可產(chǎn)10t籽粒和子材料基本上均以石化資源為原料。如中國(guó)年產(chǎn)1500100t莖稈。如果發(fā)展2000hm2,生物質(zhì)資源量可達(dá)萬(wàn)t各類塑料制品,為此要消耗數(shù)以千萬(wàn)噸的寶貴的輕到6億t,合3億t標(biāo)準(zhǔn)煤。中國(guó)已引進(jìn)了“麗歐”、“凱油資源和大量天然氣;而且每年還要形成約500萬(wàn)t的勒”、“雷伊”等若干個(gè)優(yōu)良甜高粱品種,建立了甜高粲示幾百年難以降解的塑料垃圾特別是對(duì)農(nóng)業(yè)至關(guān)重要的范工程。國(guó)家十五、863計(jì)劃中,將建成利用甜高粱莖稈塑料薄膜,每年生產(chǎn)、使用150萬(wàn)t,基本上不能回收,大生產(chǎn)燃料乙醇的工業(yè)示范裝置,年生產(chǎn)能力達(dá)5000t。部分殘留于農(nóng)田,破壞土壤結(jié)構(gòu),污染環(huán)境。目前,全世同時(shí),隨著能源農(nóng)業(yè)和能源林業(yè)的大規(guī)模發(fā)展,將界每年生產(chǎn)的可再生淀粉4000萬(wàn)t以上,纖維素、半纖有效地綠化荒山荒地;農(nóng)村能源問(wèn)題的徹底解決,又可維素、木質(zhì)素每年可再生1500億t,但目前的利用率還大大減輕土壤侵蝕和水土流失,治理沙漠,保護(hù)生物多不到總量的5%。面對(duì)這一巨大的自然資源寶庫(kù),全世樣性,促進(jìn)生態(tài)的良性循環(huán)和現(xiàn)代種植業(yè)的發(fā)展,增加界都在力求開(kāi)發(fā)和拓展生物質(zhì)材料的應(yīng)用范圍。例農(nóng)村就業(yè)機(jī)會(huì)成為農(nóng)村新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn),改善生活環(huán)如,美國(guó)眾議院通過(guò)一項(xiàng)農(nóng)業(yè)法案,批準(zhǔn)在2002年撥款境,提高農(nóng)民收入,增加農(nóng)村新產(chǎn)業(yè),推動(dòng)農(nóng)村城鎮(zhèn)化500萬(wàn)美元,2003~2007年每年撥款1400萬(wàn)美元,以資振興農(nóng)村經(jīng)濟(jì)。助生物質(zhì)材料研究。日本森林綜合研究院及相關(guān)研究單中國(guó)煤化工代農(nóng)林工生物質(zhì)生物質(zhì)材料的開(kāi)發(fā)利用非常重視,已開(kāi)展大量工作。例能CNMHG如:日本豐田公司開(kāi)發(fā)用白薯淀粉塑料制成了汽車配4.1總體思路件;富士通公司用玉米淀粉塑料(PLA,聚乳酸脂)制成現(xiàn)代農(nóng)林工生物質(zhì)能一體化系統(tǒng)81是把能源農(nóng)的電腦機(jī)殼和其它配件已經(jīng)商業(yè)應(yīng)用。美國(guó) DuPont公業(yè)、能源林業(yè)和能源工業(yè)相結(jié)合構(gòu)成從原料到產(chǎn)品的生司和 Gen Corp International公司合作建成的用玉米生物質(zhì)能源生產(chǎn)一體化體系該系統(tǒng)在為中國(guó)長(zhǎng)期能源戰(zhàn)農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)2004年略提供技術(shù)支撐的同時(shí),從根本上解決農(nóng)業(yè)廢棄物的污集、運(yùn)輸和預(yù)處理技術(shù)與設(shè)備;高效纖維素原料水解工染問(wèn)題,有效地改善農(nóng)業(yè)環(huán)境和保護(hù)森林植被確保中藝與設(shè)備;先進(jìn)乙醇發(fā)酵與精制工藝和設(shè)備;纖維素水國(guó)的農(nóng)業(yè)和自然生態(tài)環(huán)境安全(見(jiàn)圖3)。解廢渣的氣化過(guò)程和工藝;高效的氣化爐設(shè)計(jì);與燃料太陽(yáng)能乙醇系統(tǒng)相匹配的氣化發(fā)電、供熱系統(tǒng);以沼氣和廢渣氣化合成氣為原料生產(chǎn)合成柴油的過(guò)程和工藝與關(guān)鍵技術(shù);生物油生產(chǎn)工藝和設(shè)備等能源農(nóng)業(yè)業(yè)2)技術(shù)集成:生物質(zhì)能源一體化系統(tǒng)的技術(shù)集成,農(nóng)業(yè)生態(tài)包括集成生物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇、廢渣氣化發(fā)電及供熱、環(huán)境安全自然生態(tài)環(huán)境安全廢渣裂解制生物質(zhì)油和沼氣一合成氣生產(chǎn)合成柴油等關(guān)鍵技術(shù)集成,開(kāi)展優(yōu)化系統(tǒng)的中試研究;開(kāi)展生物質(zhì)能源工業(yè)能源一體化系統(tǒng)工業(yè)化和商業(yè)示范研究。4.2系統(tǒng)構(gòu)成能源安全本發(fā)展模式的技術(shù)路線與系統(tǒng)構(gòu)成(圖4):以傳統(tǒng)3農(nóng)林工一體化生物質(zhì)能源體系農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物、能源農(nóng)業(yè)和能源林業(yè)為產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),構(gòu)Fig 3 Bioenergy industry system integrated with成的生物質(zhì)原料生產(chǎn)系統(tǒng);從工業(yè)用生物質(zhì)能源和清潔agriculture and forestry的農(nóng)村能源兩個(gè)層面上構(gòu)成兩個(gè)不同的應(yīng)用系統(tǒng);工業(yè)用生物質(zhì)能源以生物質(zhì)液體燃料生產(chǎn)為主體,包括燃料4.2技術(shù)構(gòu)成乙醇和生物柴油生產(chǎn)技術(shù)構(gòu)成生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的核1)關(guān)鍵技術(shù):包括高纖維素含量、高光合、抗逆性心;農(nóng)村用生物質(zhì)能源以生物質(zhì)氣化和農(nóng)村生態(tài)環(huán)境建強(qiáng)的能源植物,也包括各類纖維素類、糖類和淀粉類植設(shè)為主體,包括農(nóng)業(yè)廢棄物生物質(zhì)的氣化技術(shù)、熱解技物育種與栽培;適用于能源農(nóng)業(yè)和能源林業(yè)的生物質(zhì)收術(shù)、高濃度有機(jī)廢水沼氣技術(shù)和綜合利用技術(shù)。耕地使統(tǒng)農(nóng)林業(yè)農(nóng)林度棄裂解液化維逮生林合成過(guò)程還林繼源林業(yè)」乙醇生產(chǎn)上水解殘?jiān)土狭帜玖呀庥蜕镉陀土献魑锷锊竦先剂弦易砘纳絒能源農(nóng)業(yè)糖類作物生態(tài)農(nóng)業(yè)水生植物常規(guī)乙醇淀粉作物規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)好氧發(fā)酵有機(jī)廢水小城鎮(zhèn)建設(shè)生活垃圾熱解圖4現(xiàn)代農(nóng)林工生物質(zhì)能一體化系統(tǒng)總體技術(shù)路線Fig 4 Overall technical route from biomass feedstock to products in a modernbioenergy system integrated with agriculture and forestry5結(jié)語(yǔ)農(nóng)林業(yè)將引導(dǎo)新一輪農(nóng)業(yè)革命。今后的農(nóng)民不單純是生產(chǎn)糧食和飼料,更是生產(chǎn)能源、材料、化學(xué)制品等的“工生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)是在資源替代、保護(hù)環(huán)境、發(fā)展經(jīng)濟(jì)和人”?？沙掷m(xù)發(fā)展的現(xiàn)代理念引領(lǐng)下,在化石能源漸趨枯竭、生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向是與振興農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和改善農(nóng)全球變暖、環(huán)境惡化的形勢(shì)下產(chǎn)生的一個(gè)新型產(chǎn)業(yè)。生民中國(guó)煤化工分結(jié)合的模式發(fā)展,能物質(zhì)的主要來(lái)源是農(nóng)林廢棄有機(jī)物質(zhì)和利用低質(zhì)土地源才1結(jié)合,使之形成生物質(zhì)及水面種殖能源/材料等專用植物,既不與為人類提供產(chǎn)CNMHG、環(huán)境和戰(zhàn)略價(jià)值遠(yuǎn)大食物的農(nóng)田爭(zhēng)土地,又保護(hù)與改善自然及農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)于經(jīng)濟(jì)價(jià)值,它將引導(dǎo)一條具有中國(guó)特色的農(nóng)業(yè)工業(yè)化境,并為解決農(nóng)民增收和農(nóng)村小康社會(huì)的建設(shè)提供一條之路。以生物質(zhì)生產(chǎn)為基礎(chǔ)的新型農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)與工業(yè)協(xié)新的途徑。隨著生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)將調(diào)發(fā)展的必然和新階段,它必將為石油進(jìn)口和溫室氣體成為雋數(shù)靄生產(chǎn)為基礎(chǔ)的多元化的新興農(nóng)業(yè),生物質(zhì)滅排做出貢獻(xiàn),并將促進(jìn)初見(jiàn)端的生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)的使速第5期孫振鉤:中國(guó)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)及發(fā)展取向發(fā)展。中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2000[17] 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It is significant for development of biomass industry to settle the problem of farms and accelerate the agriculturalindustrilization and rural developmentKey words: biomass, biomass resources; biomass industry; bioenergy; biobased materials; agricultural residues; energy plants