這樣來看,能夠生成有機物的光合作用意義是非常重大的。光合作用為包括人類在內的幾乎所有生物的生存提供了物質來源和能量來源。據估計,地球上的綠色植物每年大約製造四五千億噸有機物,這遠遠超過了地球上每年工業產品的總產量。所以,人們把地球上的綠色植物比作龐大的“綠色工廠”,綠色植物的生存離不開自身通過光合作用製造的有機物。人類和動物的食物也都直接或間接地來自光合作用製造的有機物。從能量的角度,地球上幾乎所有的生物都是直接或間接利用通過光合作用儲存在有機物中的化學能來作為生命活動的能源的。煤炭、石油、天然氣等化石燃料中所含有的能量歸根結底都是古代的綠色植物通過光合作用儲存起來的。所以,我們要充分利用各種形式的有機物,講到這裏我們就能很容易明白下麵要講的生物質能了。
三、生物質能的價值
綠金——生物質能源
我們把由光合作用而產生的各種有機體稱作生物質,它包括各種植物、動物的排泄物、垃圾及有機廢水等。其實,生物質就是直接或間接的有機物組成體,像我們身邊的樹木、草、農作物,以及紙漿廢物、造紙黑液、酒精發酵殘渣等工業有機廢棄物,還有廚房垃圾、紙屑等一般城市垃圾都是蘊涵豐富能量的生物質。
之前,以石油、煤炭為代表的傳統化石能源一直以來占據了主要的能源舞台。由於它極度的重要性和寶貴性,通常把這些黑乎乎的東西稱為“黑金”,但“黑金”將逐漸枯竭。相對“黑金”而言,把生物質能叫做“綠金”,這充分體現了生物質能源在新能源中的重要地位。
據統計,世界上約有25萬種生物,而就植物的光合作用來說,每年植物因光合作用而儲存的太陽能達3×l021J,這個數值相當於全世界每年消耗能量的10倍。顯而易見,地球上有十分豐富的生物質能源。
由於生物質中有機物有可燃燒的特點,從古至今,燃燒是將生物質能轉換成熱能的主要形式。與化石燃料相比,生物質燃料有燃燒清潔、汙染小、可再生等優點。另外,生物質也可以經工藝把有機物提取出來製作成有機燃料,如甲醇、生物柴油等。這些有機燃料是優質便攜的清潔燃料,也是目前緩解燃油危機的研究方向。
生物質能轉化利用途徑主要包括燃燒、熱化學法、生化法、化學法和物理化學法等。
生物質發電
生物質能如何轉換成電能呢?生物質發電主要是利用農業、林業和工業以及城市垃圾等廢棄的生物質為原料,采取直接燃燒或氣化來發電。自20世紀年代石油危機以來,生物質能的開發利用受到了各國關注。
秸稈直燃發電
直燃發電是通過高效率的鍋爐技術直接燃燒農作物秸稈、林木廢棄物等可燃生物質來推動汽輪機進行發電。
在農村,有很多農民處理廢棄秸稈的方式就是點一把火把它燒掉,結果產生了大量的煙塵。而這種顆粒排放物對人體的健康有影響,而且秸稈中大量的水分,在燃燒過程中以水蒸氣的形式帶走大量的熱能,使燃燒效率相當低,使得能量被浪費。所以,真正的直燃發電在燃燒技術上是有講究的,除了一方麵對秸稈等生物質進行成型處理外,還對燃燒鍋爐有一定的技術要求。