生物能是太陽能以化學能的形式儲存在生物體內的壹種能量形式。它是壹種以生物質為載體的能源，直接或間接來源於植物的光合作用。在各種可再生能源中，生物質是獨壹無二的。它是儲存的太陽能和唯壹的可再生碳源，可以轉化為常規的固體、液體和氣體燃料。生物質所含能量的多少與以下因素密切相關:品種、生長周期、繁殖種植方式、收獲方式、抗病抗災能力、日照時間和強度、環境溫濕度、降雨量、土壤條件等。在太陽能直接轉化的各種過程中，光合作用的效率最低，光合作用的轉化率約為0.5%-5%。據估計，溫帶地區植物光合作用的轉換率為年平均值。生物質能潛力巨大。世界上大約有25萬種生物。在理想的環境和條件下，光合作用的最高效率可達8 ~ 15%，壹般平均效率在0.5%左右。
以生物質為載體的能源。生物界中所有活著和生長著的有機物質，包括動物、植物和微生物。所有的生物質都有壹定的能量，主要的能量利用是農林副產品及其加工剩余物，包括人畜糞便和有機廢棄物。生物質能為人類提供基本燃料。
生物能源具有以下優勢:
(1)提供低硫燃料，
(2)提供廉價能源(在壹定條件下)，
(3)將有機物轉化為燃料可以減少環境危害(如垃圾燃料)，
(4)與其他非傳統能源相比，技術問題較少。
至於它的缺點是:
(1)植物只能將極少的太陽能轉化為有機物，
(2)單位地表的有機能量低，
(3)缺乏適合種植植物的土地，
(4)有機質含有過多的水分(50% ~ 95%)
生物能是太陽能以化學能的形式儲存在生物體內的壹種能量形式。它直接或間接來源於植物的光合作用，儲量巨大。僅地球上植物的年產量就是目前人類消耗礦物能量的20倍，或者說是世界現有人口食物能量的160倍。
生物能源的開發利用潛力巨大。目前主要在三個方面進行研發:
壹是建立以沼氣為核心的新型農村能源物質循環體系，使稭稈中的生物質以沼氣的形式緩慢釋放，解決燃料問題；
二是建立“能源林場”、“能源農場”、“海洋能源農場”。建立壹個以植物為能源的發電廠。變“能源植物”為“能源作物”，如“油樹”、綠玉樹、地錦草；
第三，種植柑桔、木薯、海藻、玉米、甜菜、甜高粱等。，不僅有利於食品工業的發展，而且植物殘渣可以制造酒精而不是油。【編輯此段】中國發展生物能源產業潛力巨大，必須具備資源條件、技術條件和制度條件。中國發展生物能源產業具有巨大的資源潛力。中國人口眾多，雖然可作為生物能源的糧油資源很少，但可作為生物能源的生物質資源潛力巨大。例如，60%的農作物稭稈仍可用於能源，約2654.38+1億噸標準煤，約40%的森林開采剩余物未加工利用，現有可供開發的生物質能源至少可達4.5億噸標準煤，宜農宜林荒山荒地約654.38+3300萬公頃，可用於發展能源農業和能源林業。發展生物能源產業，利用農林廢棄物，開發宜林荒地，培育和生產生物能源資源，增加了農民的就業機會。
生物可以成為資源的來源
有機質畜禽糞便來源:畜禽糞便幹燥後可直接燃燒供給熱能。如果糞肥經過厭氧處理，就會產生可用作肥料的甲烷和汙泥。如果使用小型厭氧消化器，發展中國家中小家庭每天的能量需求，只需要三到四頭牲畜的糞便就可以滿足。作物殘體:留在耕地上的作物殘體也有保持水土、固化土壤肥力的作用。因此，作物殘體不能無限制地用於能量轉換。木柴:在許多發展中國家，它仍然是壹種重要的能源，仍然依靠木柴來滿足大部分能源需求。然而，由於對木柴的需求日益增加，林地將日益減少，需要妥善規劃和植樹造林來解決這壹問題。糖料作物:對於擁有大量未利用土地的國家，將糖料作物轉化為乙醇將成為壹種潛力巨大的生物能源。糖料作物的最大優勢是它們可以直接發酵成乙醇。城市垃圾:壹般城市垃圾的主要成分是紙屑(40%)、紡織廢料(20%)、廢棄食品(20%)。城市生活垃圾直接燃燒可以產生熱能，也可以熱解處理後制成燃料。城市汙水:壹般來說，城市汙水含有約0.02 ~ 0.03%的固體和99%以上的水分。汙泥有望成為厭氧消化池的主要原料。水生植物:利用水生植物轉化為燃料也是增加能源供應的途徑之壹。種植能源作物增加生物能源。目前有發展潛力的能源作物有:速生作物、樹木、糖和澱粉作物(用於乙醇生產)，其中含有碳氧化、草本作物、水生植物、農林廢棄物，能源供給非常可觀。根據普特南的觀點，它占世界總消費量的近20%，約為木材貢獻的4倍。在美國，這些材料的熱含量大約是木材消耗量的3.5倍。然而，這種廢料的收集、運輸和轉化成商業燃料的費用比目前石油產品的價格高出幾倍。
能量轉換過程
【編輯本段】1。生化轉化過程:1。厭氧消化厭氧消化是壹種生化轉化過程，依靠厭氧微生物將固體有機物轉化為甲烷、二氧化碳、氫氣等產物。整個轉化過程可以分為三步。首先將不溶性復合有機物轉化為可溶性化合物；然後將可溶性化合物轉化為短鏈酸和乙醇；最後，兩個步驟的產物被各種厭氧菌(厭氧生物)轉化為氣體。通常，最終產品含有50-80%的甲烷，最典型的產品含有65%的甲烷和35%的二氧化碳。其主要優點是含水量高達90%的有機質可小規模利用，汙泥可作為農作物的肥料。主要缺點是需要對大量廢水進行適當處理，氣體產品的儲存成本高。
2.乙醇發酵糖作物可以發酵成乙醇。壹般所謂的乙醇分批法是將發酵產物(糖料作物)稀釋至含糖量約20%(重量)並酸化至pH 4 ~ 5，然後加入酵母(約5%)，再分離精制液體。壹般2.5加侖糖或5.85公斤糖(約2184Kcal)可以生產1加侖乙醇(3.79升，21257Kcal)，所以整個發酵過程中能量損失很小。如果用澱粉類作物(如玉米、大麥)作為發酵產物，發酵前必須將澱粉轉化為可發酵糖。可以發酵生產乙醇的作物包括甘蔗、甘薯和甜菜。農作物發酵生產乙醇的成本約為每升0.34美元，其高生產成本是由於間歇過程而非連續過程，且最終產品(乙醇)含有酵母，需要再次精制。這個產量不足以克服高度工業化的需求。目前美國的消費量將近30億桶，從能量含量來說大約是40億桶酒精(酒精的熱能大約是汽油的70%)。對比壹下美國的木材區的這些數字，總計約70萬平方英裏(= 1.8萬平方公裏)，其中三分之壹——約1.6億畝——被出售，實際可利用量約35億畝。我們認為像美國這樣的國家的燃料需求是不能通過發酵酒精來滿足的。
第二，熱化學轉化過程
1.熱解:熱解，又稱幹餾，是指在缺氧條件下加熱。有機物熱解會產生氣體、液體和固體產物。大多數熱解氣體的主要成分是H2、二氧化碳、壹氧化碳、甲烷和少量的碳氫化合物(如乙烷)。熱解液體壹般含有乙醇、乙酸、水或焦油等。至於熱解固體殘余物，它包含灰分中的碳(例如木炭)等。熱解過程包括以下處理程序:原料粗碎、原料粗碎幹燥、除雜、原料細碎、熱解、冷產品、產品儲存和分配。在熱解加熱的過程中，固體有機物壹般在300℃以上開始熱解，壹些催化劑(比如氯┛┛┛φφφφφφφφφφφφφφφφφφφφ妳怎麽了？妳怕從ψ刺嗎？腹瀉？ᨠᨠ𐕈𐕈𐕈𐕈𐕈𐕈𐕈𐴘𐴘𐴘𐴘𐴘𐴘𐴘𐴘𐴘𐴘68888妳剎車了嗎？防燙？哎？為什麽不在土地上扔個缺口？哎？哎？發生了什麽事?哎？梅斯納分為幾個省。肟棕櫚？暈倒？等級避免眨眼？哎？哎？寫康穆？說？紙？魏迷？哎？哎？齒輪推動？賈姬Xi那群？君？壹般來說，薪材的熱解是在大氣壓和200℃ ~ 600℃之間進行的。在此條件下，典型產品包括:木炭30 ~ 35%，有機液體18 ~ 20%，氣體20%(產品重量相對於幹原料重量)。如果薪材加熱到1100℃，熱解仍然存在。在這種條件下，大部分液體和固體餾分將進壹步分解，因此將產生更多的氣體產品。氣化:有機物氣化是將固體燃料轉化為可燃氣體的熱化學反應。完全燃燒必須在有足夠氧氣的情況下發生，而有機物的氧化必須在沒有氧氣的情況下進行。氧化過程中的主要反應有:C+ 02 CO放熱C+H2O CO+H2吸熱CO+ H2OCO2+H2放熱C+2 H2 CH4放熱。最簡單的氧化方式是空氣氧化，有機物在有限的空氣下發生不完全燃燒反應。空氣氧化爐結構簡單，價格低廉，可靠性高。主要缺點是產生的煤氣被空氣中的氮氣稀釋，所以煤氣產品熱值低，經濟效益不高。2.液體燃料直接液化利用CO或H2作為還原劑，在高溫高壓下直接氧化有機物，均產生油狀液體產物，可再次分餾用作燃料。間接液化有機物間接液化的主要方法是以合成氣為原料。首先開發的間接液化方法是處理氣體液化。a .合成氣制乙醇:這壹工藝廣泛應用於石油化工行業，多用於乙醇生產。目前可行的方法有很多，其中最簡單的方法是將H2和壹氧化碳在高溫(約300℃)高壓(約100Atm)下結合，使用壹種催化劑。反應方程式為:催化劑CO+2 H2 ──CH3OH(合成氣)(乙醇)。薪材提取乙醇的產量約為360公斤/噸，能量轉化效率約為30 ~ 40%。很明顯，乙醇(19.8 gj//噸)的熱值低於石油燃料(43.7 GL//噸汽油)，但仍可用於啟動汽油和柴油發動機。b .美孚法:如果可以用美孚法將乙醇轉化為高辛烷值汽油，就不需要改裝發動機。該方法已在實驗室得到驗證，轉換效率可達90%。新西蘭目前準備建設壹座日產量為1.25萬噸的合成石油工廠，可以將天然氣轉化為乙醇。c費托法:費托法利用催化劑將合成氣制成烴類燃料。這種方法是1920年發明的，但在二戰時期的德國流行於制造合成燃料。今天，南非使用這種方法來轉換煤和碳，但產品很復雜。目前正在研究尋求合適的催化劑，使產品簡單化。如果在該方法中使用有機物作為原料，則產品的硫含量較低。目前另壹種有機物間接液化方法是由熱解氣體制合成油，未來發展潛力看好。這項技術被稱為“中國湖工藝”，它采用了先進的“快速熱解”步驟，它可以產生比標準熱解含有更多烯烴的氣體產品。這種氣體產品在壓力下聚合成高分子量的碳氫化合物，提煉後可成為有用的燃料。估計總轉化率22%。
沼氣的利用
沼氣:微生物在厭氧條件下分解和發酵有機物產生的可燃氣體。沼氣主要可染成分時甲烷，約占60%，此外二氧化碳約占40%，還有其他微量成分。沼氣在農村得到廣泛應用，各種沼氣利用技術被探索出來。以下是幾個應用實例:豬糞沼氣發酵處理的技術背景和意義。隨著人民物質生活的提高和外向型農牧業的發展，近十年來我國畜禽養殖集約化生產發展迅速，每個大中型畜禽養殖場每天排放數百噸糞便，嚴重危害郊區環境衛生，成為阻礙養殖業持續穩定發展的重要因素。豬糞水是優質有機肥源，已融入傳統農業生產，進入良性生態循環。也是很好的生物質能源。眾所周知，人們可以通過沼氣池發酵回收生物質沼氣，回收沼氣的過程既能保持糞水的肥料成分，又能提高肥料的速效和腐殖化。農業的集約化生產顯著提高了效率和效益，但遺憾的是伴隨著大農業生產良性生態循環系統的肢解。集約化畜禽生產脫離農業生產，大量糞便水資源未經妥善處理隨意排放，已成為公害，因此處理集約化養豬場糞便汙水意義重大。技術原理:通過包括固液分離階段、制肥階段、厭氧兩步消化階段、好氧處理階段的處理工藝，實現豬糞水的綜合處理，充分回收資源。關鍵技術:固液分離技術、厭氧消化工藝、好氧物化處理。利弊評價:(l)從資源回收、綜合利用和產品商品化出發，優化組合相關科學技術，不僅可以獲得較高的能源、生態和環境效益，還可以獲得可觀的經濟效益。(2)由於各工藝段的連接點均設有緩沖環節，在運行過程中能充分承受豬糞水的水質、水量和pH值的沖擊，保證系統高產運行，獲得穩定優良的效果。技術指標及要求:日出欄6500-7000頭的養豬場，將有100-200噸老肥，日產沼氣約300立方米，商品有機復合肥約1.5噸。主要設備:產酸池、調節池、物化過濾器、接觸氧化池、腐蝕塔、幹燥隧道、幹燥室。養豬產氣蓄肥多功能戶用沼氣池的技術背景和意義。目前，中國的農業生產以家庭為單位，大多數農民既從事種植，也從事養殖。戶用沼氣池利用農民生產生活中的廢棄物作為發酵原料，生產沼氣和各種厭氧消化產品，解決了家庭能源消耗，滿足了生產中的壹些需要。因此，戶用沼氣池的建設在我國具有良好的發展前景。該技術的目的是設計壹種飼料、氣體、肥料多功能沼氣及其相應的配套技術，實用且易於管理。技術說明技術原理:針對水力沼氣池進出料困難，冬季產氣率低，農村能源、飼料、肥料缺乏的問題，結合庭院經濟的發展和衛生條件，利用塑料薄膜大棚對沼氣池和豬舍進行冬季保溫隔熱，使沼氣池正常運行，生豬安全越冬。夏天在棚裏種瓜、豆、葡萄，給豬圈遮陰，冬暖夏涼。關鍵技術:水池結構、塑料薄膜大棚建設、稭稈酸化、粗飼料預處理。優缺點評價:(1)投資少，見效快，實用性強，施工管理方便，綜合效益好；(2)稭稈不直接進入池塘，解決了沼氣進料和出料困難的問題；(3)除化糞池外，其他設備均位於豬圈內，冬暖夏涼，實現了能源、飼料、種肥、養殖、環保的良性循環。技術指標和要求:(l)產氣率:0.3-0.5 m3/m3/天；(2)用氣時間:10-12個月；(3)酸化池容積為1 m3，粗飼料預處理池容積為0.2m 3；(4)儲氣罩容積:按日產氣量的50%設計，其他參數按國標池要求設計。每個豬圈長4米，寬3米，四壁8-10 cm中空，填充保溫材料(珍珠巖粉或蛭石)。前墻高90-100 cm，下方留有水孔，後墻高180-190 cm，上方留有小窗，下方留有通風孔。圓圈後面設置壹條走廊，寬度為70 cm。前墻拱門采用竹木材質，采光材料采用普通白色塑料薄膜，夜間采用草簾保溫。豬圈地面南高北低，坡度5 '，用水泥混凝土澆築，厚度3 cm。10月底或者2月初就要關棚，4月初就要拆棚了。夏秋季節利用自然溫度發酵，冬季在豬圈上搭建溫室，對沼氣池進行加熱保溫。啟動原料為牛、馬糞，啟動後以豬糞為輔料，配以人糞便、稭稈酸化水、粗飼料浸泡酸液等。，材質3-5年換壹次。財務條件:成套設備壹次性投資1300元。主要設備:主池、稭稈酸化池、粗飼料預處理池、溢流管、進料口、儲氣罩、廁所。使用沼氣要註意哪些安全問題:沼氣是壹種正在廣大農村大力推廣使用的新能源。但由於沼氣池是密封的，空氣不流通，沒有氧氣，嚴禁輕易入池，以防中毒窒息。餵食時，只能從入口和活動蓋處餵食。確需入池加油、出料或對沼氣池進行維護時，必須在入池三天前打開進出口和活動蓋。入池前，妳可以選擇放壹只雞或壹只鴨進去以防萬壹。觀察幾分鐘，如果發現池裏的雞鴨有窒息反應，說明池裏甲烷多，氧氣少，千萬不能入池。入池時要有專人看管，入池者可在腰間系壹根繩子。如果有中毒窒息的跡象，他可以及時將其拉出水池。另外，要特別註意不要放高磷原料(如菜籽餅、棉餅、磷肥等。)入池，因為這些原料在池中容易產生劇毒氣體，會導致中毒死亡。第二，防止坦克爆炸。如果遇火沼氣在沼氣池內燃燒，容易造成罐體爆炸。因此，嚴禁點燃活動蓋和氣道，否則容易將火引入罐內，使罐內氣體燃燒，引起爆炸。新建的沼氣只有在水泥達到強度後才能進行檢測。進水速度要慢，尤其是關著門的時候，以免進水速度過快，池內壓力迅速上升，撐破池體。另外，輸氣管內的積水要定期檢查排除，否則積水過多，池內氣壓會被積水堵塞，不能正常反映在壓力表上，有撐破池體的危險。第三，防止火災燙傷。用沼氣做飯、煮飯時，應先點燃壹根火柴，再打開沼氣開關。如果先打開開關，再點燃，甲烷會充滿廚房，壹旦著火，很容易燒焦頭發、眉毛和皮膚。在排放或維修沼氣池時，千萬不要點燃蠟燭、油燈等明火進入池內，只能使用手電筒，千萬不要在池內吸煙。嚴禁在沼氣池、風管、輸氣管周圍燒火，特別是不要讓小孩在進、出線間附近玩火，以免發生火災。當妳在室內聞到臭雞蛋的味道，說明有甲烷泄漏。妳應該立即打開門窗，讓室內空氣流通。此時，千萬不要在室內點火。盡快關掉總開關，找到漏電設備的管理人員。如果煤氣管道因老鼠咬壞或老化而破裂，應及時更換。