新能源体系之：生物质转化技术与应用研究进展-第3页-北极星固废网

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1.2.3生物质生物制氢技术

光合微生物制氢主要集中于光合细菌和藻类，它们通过光合作用将底物分解产生氢气。1949年，GEST等首次报道了光合细菌深红红螺菌(Rhodospirillumrubrum)在厌氧光照下能利用有机质作为供氢体产生分子态的氢，此后人们进行了一系列的相关研究。目前的研究表明，有关光合细菌产氢的微生物主要集中于红假单胞菌属、红螺菌属、梭状芽孢杆菌属、红硫细菌属、外硫红螺菌属、丁酸芽孢杆菌属、红微菌属等7个属的20余个菌株。

光合细菌产氢的机制，一般认为是光子被捕获得光合作用单元，其能量被送到光合反应中心，进行电荷分离，产生高能电子并造成质子梯度，从而形成腺苷三磷酸(ATP)。另外，经电荷分离后的高能电子产生还原型铁氧还原蛋白(Fdred)，固氮酶利用ATP和Fdred进行氢离子还原生成氢气。微藻光制氢的过程可以分为2个步骤：首先微藻通过光合作用分解水，产生质子和电子，并释放氧气；然后微藻通过特有的产氢酶系(蓝藻通过固氮酶系和绿藻通过可逆产氢酶系)的电子还原质子释放氢气。

2、生物质转化技术的应用

2.1生物质发电

2.1.1生物质气化发电

生物质气化技术是利用生物质作为高品位能源的一种新技术，近年来欧洲很多研究人员对生物质气化发电技术进行了大量的研究，并取得了相当的成果。生物质气化发电技术的基本原理是把生物质转化为可燃气，再利用可燃气推动燃气发电设备进行发电。它既能解决生物质难于燃用，而且分布分散的缺点，又可以充分发挥燃气发电设备紧凑而且污染少的优点。所以，气化发电是生物质能最有效、最洁净的利用方法之一。

气化发电过程主要包括3个方面：一是生物质气化，在气化炉中把固体生物质转化为气体燃料；二是气体净化，气化出来的燃气都含有一定的杂质，包括灰分、焦炭和焦油等，需经过净化系统把杂质除去，以保证燃气发电设备的正常运行；三是燃气发电，利用燃气轮机或燃气内燃机进行发电，有的工艺为了提高发电效率，发电过程可以增加余热锅炉和蒸汽轮机。

生物质气化发电技术在发达国家已受到广泛重视，如奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典和美国等国家生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。奥地利成功地推行了建立燃烧木材剩余物的区域供电站的计划，生物质能在总能耗中的比例由原来的3%增到目前的25%，已拥有装机容量为1～2MW的区域供热站90座。瑞典和丹麦正在实施利用生物质进行热电联产的计划，使生物质能在转换为高品位电能的同时满足供热的需求，以大大提高其转换效率。一些发展中国家，随着经济发展也逐步重视生物质的开发利用，增加生物质能的生产，扩大其应用范围，提高其利用效率。菲律宾、马来西亚以及非洲的一些国家，都先后开展了生物质能的气化、成型固化、热解等技术的研究开发，并形成了工业化生产。

美国在利用生物质气化发电方面处于世界领先地位。美国建立的Battelle生物质气化发电示范工程代表生物质能利用的世界先进水平，可生产中热值气体。这种大型生物质气化循环发电系统包括原料预处理、循环流化床气化、催化裂解净化、燃气轮机发电、蒸汽轮机发电等设备，适合于大规模处理农林废物。国内很多单位也进行了此方面的研究，如中国科学院广州能源研究所，成功地把流化床技术应用到生物质气化发电方面，使用木屑或稻壳的1MW流化床发电系统已经投入商业运行，取得了良好的经济和社会效益。

2.1.2沼气发电

世界各发达国家都对利用沼气发电十分重视。为了减少20%温室气体排放，德国充分利用垃圾填埋场的沼气发电。日本还通过食品废弃物再生法的实施，促进了食品废弃物发酵堆肥技术的推广，并研究从沼气中提取氢气供燃料电池热电联供作燃料。朝日、麒麟等几个大啤酒厂都配套建成了200kW的燃料电池发电机组；东芝公司与中国广东省番禺县猪场联合建设的200kW燃料电池项目已于2001年投产。

日本政府已规定电力公司必须给用生物质能发的电优惠上网，并在研究其他鼓励政策。沼气发电从1990年的5000GW˙h增长到2000年的12048GW˙h.虽然在20世纪90年代早期，几乎所有的沼气发电都是由美国提供的，然而，现在最大的沼气发电国家已经转移到了OECD(经济合作与发展组织)国家，它们占沼气发电总量的54.5%。英国在2000年的沼气发电量为2556GW˙h，在OECD国家中位居第二。

虽然美国以4984GW˙h的发电量保持着第一的位置，它的增长速度却仅为年均6.4%，明显低于许多欧盟国家的增长速度。德国的年均增长速度为23.4%(2000年达到1683GW˙h)，意大利增长速度为60.3%(566GW˙h)，法国为14.4%(346GW˙h)。可以预见到在不久的将来，利用沼气发电的较快增长将会出现在欧盟成员国家。

2.2生物质制取燃料

2.2.1生物质制取液体燃料

生物质是惟一可以直接转化为液体燃料的可再生能源。由于生物质的多样性和转化技术的多样性，生物液体燃料种类也各种各样。目前技术较成熟、开发利用达到一定规模的生物液体燃料主要是燃料乙醇和生物油。燃料乙醇的应用由来已久，早在1908年，美国福特公司就研制出既能烧汽油，又能烧纯乙醇的汽车。但随着廉价石油的大量开采和应用，这些车辆逐渐消失了。20世纪70年代石油危机后，很多国家重新加强了乙醇燃料的开发和利用。巴西是世界上最早实施乙醇燃料计划的国家。

原标题：新能源体系之：生物质转化技术与应用研究进展

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