清潔能源生物能

1、生生 物物 能能 源源* * 可再生能源可再生能源. .* * 清潔能源清潔能源, ,環(huán)境污染相對較少環(huán)境污染相對較少. .* * 易于儲存和運(yùn)輸易于儲存和運(yùn)輸. .* * 分布廣泛分布廣泛. .新新 能能 源源太 陽 能 、 生 物 能 源 、 風(fēng) 能太 陽 能 、 生 物 能 源 、 風(fēng) 能 新能源可再生能源生物能源* 石石 油：油：儲量儲量15001500億噸億噸 可用4040年年 * 天然氣：天然氣：儲量儲量11001100億噸億噸 可用5050 年 * 煤炭：煤炭：儲量儲量55005500億噸億噸 可用200200年年 全球化石能源儲量全球化石能源儲量0 05005001000100

2、01500150020002000196019601980198020002000202020202040204020602060Quads（BTU）Quads（BTU）能源消費(fèi)能源消費(fèi)能源供給能源供給 20062006年年一項(xiàng)目意義一項(xiàng)目意義當(dāng)今世界開發(fā)新能源迫在眉睫，原因是目前所用的能源如石油、天然氣、煤，均屬不可再生資源，地球上存量有限，而人類生存又時刻離不開能源，所以必須尋找新的能源。 二本中心研究方向二本中心研究方向燃料酒精研究與開發(fā)概況燃料酒精研究與開發(fā)概況 在汽油中添加25%的無水酒精,不改變發(fā)動機(jī)和汽化器結(jié)構(gòu)，動力基本上不受影響酒精汽油混合燃料汽車，一氧化碳排放量降低2030，

3、二氧化碳排放量降低25左右 車用汽油醇的市場是相當(dāng)廣闊的，巴西從一九七五年開始實(shí)施“酒精替代計(jì)劃”，目前每年生產(chǎn)約四十億加侖乙醇，已使溫室氣體排放減少了百分之二十；美國于一九九二年開始鼓勵使用乙醇作新配方汽油的充氧劑，大大促進(jìn)了美國燃料乙醇的生產(chǎn)；日本也從一九八三年開始實(shí)施燃料乙醇的開發(fā)計(jì)劃，重點(diǎn)開發(fā)用農(nóng)、林廢物等未利用資源直接發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的技術(shù)。中國政府也非常重視開發(fā)使用乙醇汽油，將生產(chǎn)燃料乙醇列入了國家“十五”示范工程重大項(xiàng)目?！笆晃濉敝袊鴮⑷嫱茝V使用“車用乙醇汽油”，并且已頒布了“變性燃料乙醇”和“車用乙醇汽油”兩項(xiàng)產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn)。 由于能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)的要求，一些發(fā)達(dá)國家和地區(qū)開

4、始使用無水酒精做為汽油添加劑，我國政府于2001年就開始鼓勵酒精燃料的研究和開發(fā)。國家發(fā)改委設(shè)立專項(xiàng)資金在國內(nèi)黑龍江省、吉林省、河南省等四個基地進(jìn)行示范，建設(shè)規(guī)模都在20萬噸/年以上。隨著汽油醇的推廣應(yīng)用，酒精的需求量將出現(xiàn)較大幅度的增長。新能源酒精發(fā)展前景看好 燃料酒精的原料陳化糧到現(xiàn)在已經(jīng)基本用光，燃料酒精的生產(chǎn)不再全是用庫存陳糧，很大一部分是新糧 燃料酒精生產(chǎn)成本過高，某些企業(yè)達(dá)5000元/噸，與國際燃料酒精價格相差太大 開發(fā)新的燃料酒精原料，減少對糧食安全構(gòu)成的威脅采用秸桿、甜高粱、薯干、甘蔗等作為原料 發(fā)展新技術(shù)，大幅度降低生產(chǎn)成本，增加企業(yè)利潤我國燃料酒精生產(chǎn)中的問題我國燃料酒精生

5、產(chǎn)中的問題出路：出路：開發(fā)以纖維素(秸桿、蔗渣）和糖質(zhì)(蔗汁）等為原料的燃料酒精生產(chǎn)技術(shù) 甘蔗秸桿壓榨粉碎糖化酒精發(fā)酵酒精蒸餾酒精發(fā)酵蔗渣蔗渣菌種蔗汁蔗汁酒精罐生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制酒精生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制酒精6kg6kg秸桿產(chǎn)秸桿產(chǎn)1kg1kg酒精酒精14kg14kg甘蔗的甘蔗的汁產(chǎn)汁產(chǎn)1kg1kg酒精酒精 氫是一種可被高效利用的清潔燃料 氫能將成為未來電動汽車的重要燃料 生物制氫是一條可持續(xù)大規(guī)模獲取氫的途徑生物氫能研究開發(fā)概況生物氫能研究開發(fā)概況 美國：啟動氫能發(fā)展計(jì)劃 生物質(zhì)制氫，太陽能制氫 歐洲：氫能電動汽車 生物質(zhì)制氫，太陽能制氫 日本：氫能電動汽車 光生物制氫 中國：氫能電動汽車 生物質(zhì)制氫，化石

6、燃料制氫0.2 L液 H2/100 km氫能開發(fā)計(jì)劃氫能開發(fā)計(jì)劃生物制取氫氣和氫能的特點(diǎn)生物制取氫氣和氫能的特點(diǎn)傳統(tǒng)的汽車等交通工具均以汽油、柴油為燃料、若用氫氣作燃料更為理想，其特點(diǎn)：（1）潔凈，不污染環(huán)境；（2）熱效率高，約是汽油的3倍；（3）生物制取氫氣有潛力。氫氣也許是一種較為理想的能源。關(guān)鍵在于找到一種廉價產(chǎn)氫的方法。有專家認(rèn)為，利用普通池塘綠藻的產(chǎn)氫能力或許是個最實(shí)際的選擇-經(jīng)濟(jì)實(shí)用，分布廣。綠藻這種微型低等植物繁殖快，全世界到處都有它的分布，它在有水、陽光的條件下具有制造氫氣的能力。在人工控制下可迫使綠藻按要求生產(chǎn)氫氣，有實(shí)驗(yàn)研究報告指出，一升綠藻培養(yǎng)液每小時可產(chǎn)氫3毫升，還需進(jìn)

7、一步提高產(chǎn)氫效率。注意兩點(diǎn)：（1）運(yùn)用基因工程技術(shù)改進(jìn)這種產(chǎn)氫系統(tǒng)，有可能使氫氣產(chǎn)量增加10倍或更高些；（2）細(xì)胞固定化技術(shù)的應(yīng)用，有可能提高微型綠藻持續(xù)產(chǎn)氫能力。日本北里大學(xué)研究人員用生活垃圾制取氫氣取得良好效果，產(chǎn)率頗高，可將氫氣不僅直接作潔凈能源使用，而且為燃料電池的開發(fā)提供優(yōu)質(zhì)原料，更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用，具有潛在的開發(fā)優(yōu)勢。研究人員選用一種厭氧性細(xì)菌即一種“梭菌”AM21B菌株，與加水研碎的剩菜、魚骨等生活垃圾混合在一起，于37下發(fā)酵生產(chǎn)氫氣，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，每1公斤生活垃圾可獲49升氫氣；制氫后所余下的生活垃圾呈糊狀，無臭味，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)資源化，使之成為農(nóng)田有機(jī)肥料如堆肥。 生物質(zhì)暗發(fā)酵與

8、光發(fā)酵制氫系統(tǒng)生物質(zhì)暗發(fā)酵與光發(fā)酵制氫系統(tǒng)生物質(zhì)有機(jī)廢水預(yù)處理預(yù)處理糖化氣體洗脫暗發(fā)酵制氫分解菌儲氫罐產(chǎn)氫菌秸桿粉光發(fā)酵制氫H2H2光合菌H2+CO2H2+CO2氣體收集系統(tǒng)有機(jī)酸有機(jī)酸有機(jī)酸有機(jī)酸糖 類糖 類H2+CO2氣體分離系統(tǒng)CO2H2生物質(zhì)研究基礎(chǔ)生物氫能研究基礎(chǔ)生物氫能生物柴油生物柴油 生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及動物油脂、餐飲垃圾油等為原料油通過酯交換工藝制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是生物質(zhì)能的一種，它是生物質(zhì)利用熱裂解等技術(shù)得到的一種長鏈脂肪酸的單烷酯。 生物柴油是典型“綠色能源”，大力發(fā)展生物柴油對經(jīng)

9、濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，推進(jìn)能源替代，減輕環(huán)境壓力，控制城市大氣污染具有重要的戰(zhàn)略意義。生物柴油特點(diǎn)生物柴油特點(diǎn) 1)含水率較高，最大可達(dá)30%-45%。水分有利于降低油的黏度、提高穩(wěn)定性，但降低了油的熱值2)pH值低，故貯存裝置最好是抗酸腐蝕的材料（制備方法不同的酸價不一樣）；3)密度比水小，相對密度在0.87240.8886之間；4)具有“老化”傾向，加熱不宜超過80，宜避光、避免與空氣接觸保存；5)潤滑性能好。6）優(yōu)良的環(huán)保特性：硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高達(dá)98，降解速率是普通柴油的2倍，可大大減輕意外泄漏時對環(huán)境的污染；7）較好的低溫發(fā)動機(jī)啟動性能； 8）較好的安

10、全性能：閃點(diǎn)高，運(yùn)輸、儲存、使用方面安全；9) 十六烷值高，燃燒性能好于柴油。制作工藝以及應(yīng)用制作工藝以及應(yīng)用 制作工藝流程：原料預(yù)處理(脫水、脫臭、凈化)-反應(yīng)釜(加醇+催化劑+70)-攪拌反應(yīng)1小時-沉淀分離排雜-回收醇-過濾-成品。應(yīng)用：柴油是許多大型車輛如卡車及內(nèi)燃機(jī)車及發(fā)電機(jī)等的主要動力燃料，其具有動力大，價格便宜的優(yōu)點(diǎn)，中國柴油需求量很大，柴油應(yīng)用的主要問題“冒黑煙”, 我們經(jīng)常在馬路上看到冒黑煙的卡車。冒黑煙的主要原因是燃燒不完全，對空氣污染嚴(yán)重，如產(chǎn)生大量的顆粒粉塵CO2排放量高等。發(fā)動機(jī)燃料燃燒產(chǎn)生的空氣污染已成為空氣污染的主要問題，如氮氧化物為其他工業(yè)部門排放的一半，一氧化

11、碳為其他工業(yè)排放量的三分之二，有毒碳?xì)浠衔餅槠渌I(yè)排放的一半。尾氣中排出的氮氧化物和硫化物和空氣中的水可以結(jié)合形成酸雨， 尾氣中的二氧化碳和一氧化碳太多會使大氣溫度升高， 也就是人們常說的“溫室效應(yīng)”。 為解決燃油的尾氣污染問題及日益惡化的環(huán)境壓力，人們開始研究采用其他燃料如燃料酒精代替汽油對大多數(shù)需要柴油為燃料的大動力車輛如公共汽車、內(nèi)燃機(jī)車及農(nóng)用汽車如拖拉機(jī)等主要以柴油為燃料的發(fā)動機(jī)而言，燃料酒精并不適合。而且柴油造成的尾氣污染比汽油大的多, 因此人們開發(fā)了柴油的代用品生物柴油。 生物燃?xì)馍锶細(xì)?生物質(zhì)燃?xì)獾姆N類很多：沼氣、 秸稈氣等 沼氣，是各種有機(jī)物質(zhì)，在隔絕空氣（還原條件），并

12、必適宜的溫度、濕度下，經(jīng)過微生物的發(fā)酵作用產(chǎn)生的一種可燃燒氣體。沼氣的主要成分是甲烷。沼氣由5080甲烷(CH4)、2040二氧化碳(CO2)、05氮?dú)?N2)、小于1的氫氣(H2)、小于04的氧氣(O2)與013硫化氫(H2S)等氣體組成 。 沼氣的主要成分甲烷是一種理想的氣體燃料，它無色無味，與適量空氣混合后即對燃燒。每立方米純甲烷的發(fā)熱最為 34000千焦，每立方米沼氣的發(fā)熱量約為2080023600千焦。與其它燃?xì)庀啾龋淇贡阅茌^好，是一種很好的清潔燃料。沼氣除直接燃燒用于炊事、烘干農(nóng)副產(chǎn)品、供暖、照明和氣焊等外，還可作內(nèi)燃機(jī)的燃料以及生產(chǎn)甲醇、福爾馬林、四氯化碳等化工原料。經(jīng)沼氣裝置發(fā)酵后排出的料液和沉渣，含有較豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，可用作肥料和飼料。 研究基礎(chǔ)太陽能生物光解水制氫研究基礎(chǔ)太陽能生物