理论教育 生物质制取流体燃料的方法与应用

生物质制取流体燃料的方法与应用

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:美国、巴西、日本、法国等国家都投入技术力量对木材、甘蔗、玉米、秸杆甚至城市垃圾等生产酒精的技术进行了广泛的研究,并取得了显著成果。在美国,酒精的年产量为400多万吨,其中约50万吨是用来代替汽油或掺入汽油作汽车燃料的。将生物质能转化为流体燃料,是研究历史较长,应用范围广泛且最受人们关注的生物质能量转换应用技术,在新能源的开发和利用中将极有前途。

生物质制取流体燃料的方法与应用

记得在中学里做化学实验时,夹着一试管流体在酒精灯上加热,不一会就能使流体沸腾起来。酒精的化学名称叫乙醇,是一种无色透明的流体,沸点78℃,比重0.79,都和汽油相近。它的燃烧值是每公斤27300千焦,是一种没有污染的理想燃料,所以在化学试验中,一般选用酒精作为加热用的燃料。

最初,酒精是从水果、粮食作物中制取的,规模小、效率低。自从20世纪30年代发展了用乙烯合成酒精的工艺后,半个多世纪以来,酒精一直是用从石油中分解出来的乙烯进行合成。但是70年代以后,情况发生了逆转。石油危机的出现,迫使人们不得不把酒精的生产,重新做一番思考,不但生产原料的重点要从石油回到农林作物,而且还考虑用酒精来代替汽油作燃料,以成为一项新的能源

目前,国际上在用生物质生产酒精的开发研究和生产利用等方面都已达到较高水平。美国、巴西、日本、法国等国家都投入技术力量对木材甘蔗玉米、秸杆甚至城市垃圾等生产酒精的技术进行了广泛的研究,并取得了显著成果。日本的研究结果表明:全球每年有1600亿吨的生物质可用于生产酒精(包括工业酒精甲醇),其中陆上生物1000亿吨,海中生物600亿吨,增产酒精的潜力很大。

生物质生产酒精的工艺很多,但工业上最受重视的是酶水解法。它首先用臭氧分解木片、木屑或甘蔗渣、秸杆中的木质素,然后用酶分解纤维素,生成葡萄糖,再经过厌氧菌发醇,生成酒精。用这种方法生产酒精有许多显著的优点。首先是反应条件比较温和,一般在常温下进行,不需要高温高压,也不会有腐蚀性。此外,由于酶催化剂的高效专一性,因此可以得到高质量的糖用于发酵成酒精,所以它的成本每升仅为8美分左右,约合每吨100美元。(www.daowen.com)

用酒精替代汽油有两种办法:一种是酒精与汽油混合使用,这是目前比较广泛的方法。通常是酒精占10%~20%。这种混合燃料不单可以直接用在普通汽车发动机中,而且由于汽油里掺酒精后产生良好的抗震性,从而汽油里就不需要再添加四乙基铅,从而减少了汽车尾气环境的污染;另一种就是酒精单独作汽车的燃料使用,但由于酒精的着火点低,需要对发动机加以改造。目前,有许多国家正在从事这方面的研究。巴西地处热带,幅员辽阔,盛产甘蔗。它的酒精就是从甘蔗中制取,短短几年之间,巴西的酒精产量就提高了好几倍。在1987年,巴西就有90%的汽车以酒精为燃料,一年就能节省进口石油的外汇15亿美元。尽管后来由于其他因素汽油价格下跌,巴西的汽车又开始使用汽油,但他们仍打算在不久的将来实施酒精能源计划。在美国,酒精的年产量为400多万吨,其中约50万吨是用来代替汽油或掺入汽油作汽车燃料的。预计到2000年,美国的酒精年产量将达830万吨,其中代替汽油使用的约110万吨。

同样,可以用工农业有机废料生产工业酒精甲醇。但甲醇的燃烧热值低于乙醇,所以掺入汽油的效果不好,且对人体有害,因此甲醇一般都用来发电。日本广岛建了一台1000千瓦的燃气轮机试验机组,每小时耗用甲醇305公斤,发电效率为31%,预期可提高到40%。

生物质能转化为流体燃料,是研究历史较长,应用范围广泛且最受人们关注的生物质能量转换应用技术,在新能源的开发和利用中将极有前途。

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