现代绿色能源—酒精和沼气
来源:互联网发布时间:2009-08-23
发展和利用绿色能源是今后解决能源短缺的重要途径之一。我们知道,植物不仅为人类提供了食物、药物、木材等,还提供了可作为能源的秸杆、薪柴等,这就是绿色能源。绿色植物一年里产生的有机物,所含碳的总量约为 1.5×1011吨,相当于储存2.5×1021焦耳的能量。以每公顷耕地收获6.6吨小麦和5.3 吨麦杆计,相当于4.6吨石油的能量,而农业生产所需种子、肥料、机械等的能源消耗仅相当于0.67吨石油。这样人类就向大自然索取了相当于4吨石油的能量。绿色能源是一种生物质能,源于太阳能。太阳辐射到地球的能量测定值是 8. 4 焦/分·厘米2(这叫太阳常数),晴天地面接受80%,阴天接受40%,据此绿色植物约捕获其中的 0.024%。太阳光经植物光合作用转变成体内的生物质能。生物质能实际上是有机物的化学能。生物质能既可天然产生(野生植物),也可由人类来种植。因此生物质的数量是可以人工控制的。植物多,吸收和固定的太阳辐射能就多。最近许多人还在研究专种植能源作用,如速生植物、巨藻等。目前生物质能的利用大多是直接燃烧。然而直接燃烧薪柴,能源利用率太低,仅10%。
近几十年,人们对生物质能源的利用模式进行了广泛的基础研究.大体分为两个方面:一是由含糖类较多的作物中提取酒精或甲醇,二是制造沼气。这都和发酵有关,因此现代绿色能源的概念不只是指薪柴了,它包括植物本身,以及从植物、动物衍生物经发酵工艺所提取的能源。酒精是一种绿色能源,酒精以20%的比例和汽油混和,不需要对汽油发动机作任何改造。可以大大减少对石油的依赖。沼气是有机物,如农作物秸杆、杂草、淤泥、人畜粪便等,在一定条件下,经微生物发酵而产生的一种可燃性气体。它含有 60~70%甲烷,热值是23000~27600千焦/m3 ,是一种很好的能源。甲烷式的发酵是一个很复杂的生物化学过程,有多种微生物参与。首先是各种分解菌把大分子有机物,如糖类、蛋白质、油脂等分解成小分子,如低级脂肪酸、醇、醛等,然后在甲烷菌的作用下还原转化成甲烷。甲烷菌是一种厌氧菌,有机物还原过程中以二氧化碳作为氢的接受体。例如: 从能源利用角度看,有机废物生产沼气是提高能量利用率的有效手段。一户农家,一天烧秸杆 20 千克,以 10%的热能利用率获取的能量仅 34000千焦,若转化成沼气可得6立方米,以 50%的利用率计算,可获得约130000千焦能量,相当于节约能量3/4。绿色能源遍地皆是,如果把全国的农作物秸杆、人畜粪便统统利用起来,可年产沼气约650亿立方米,相当于3.6亿吨标准煤。因此,从合理利用生物质能出发,今后应进一步发展沼气,开创我国农村能源工作的新局面。
近几十年,人们对生物质能源的利用模式进行了广泛的基础研究.大体分为两个方面:一是由含糖类较多的作物中提取酒精或甲醇,二是制造沼气。这都和发酵有关,因此现代绿色能源的概念不只是指薪柴了,它包括植物本身,以及从植物、动物衍生物经发酵工艺所提取的能源。酒精是一种绿色能源,酒精以20%的比例和汽油混和,不需要对汽油发动机作任何改造。可以大大减少对石油的依赖。沼气是有机物,如农作物秸杆、杂草、淤泥、人畜粪便等,在一定条件下,经微生物发酵而产生的一种可燃性气体。它含有 60~70%甲烷,热值是23000~27600千焦/m3 ,是一种很好的能源。甲烷式的发酵是一个很复杂的生物化学过程,有多种微生物参与。首先是各种分解菌把大分子有机物,如糖类、蛋白质、油脂等分解成小分子,如低级脂肪酸、醇、醛等,然后在甲烷菌的作用下还原转化成甲烷。甲烷菌是一种厌氧菌,有机物还原过程中以二氧化碳作为氢的接受体。例如: