生物质能源生产中的局限与挑战

作为用于电力和运输燃料的现代能源的载体，生物质在可持续生物能供应的未来研究和实现中可能会起着非常重要的作用。更具体地说，采用生物燃料非常具有吸引力，因为它是仅有的低二氧化碳排放的选择之一。随着时间的推移，生物能的使用将减少对燃料的依赖性。在可以想象得到的把木质纤维素生物质转化为生物燃料和生物能的过程中，最有吸引力的是种植在贫瘠土地上的能源作物。这些作物每公顷可以有更高的燃料产量，它们有较好的受保护的经济状况，它们的原料的生长和收割需要较少的额外能量，相比于需要优良土地的一年一季的牧草和生物作物而言，它们可以在各种各样的环境条件下生长。

生物能和生物燃料生产的技术问题主要与生物质原料的物流和生物质的转换技术有关。农作物残余物收割系统也是完全成熟的，很少有新的发展。林业残余物收割系统正迅速发展，目前的重点的是实现高成本效益以及高效的切碎和传输过程。必须采用新的方法来防止两次转运，以及提高生物质密度、增强运输效率。尽管已经取得了一些进展，但能源作物始终处于发展初期。必须继续研究转基因作物的生产及具有更高的成本效益的机制^[7]。更成熟的技术（燃烧、厌氧消化、生物气、糖类/淀粉的发酵、生物柴油）依旧得益于从生物质到生物能转换效率的提高、先进的反应器的设计以及对过程经济学更透彻的理解。与新兴技术（先进燃烧、气化）相关的技术问题必须得到解决——比如，定型的固体生物燃料、灰尘的影响、农业残留物和能源作物、气体清洁以及生物油精炼。所有生物质转换系统的环境影响必须最小化^[7]。

关键的短期、中期、长期燃料链的测定表明，在短期燃料链中，甲醇和FT柴油是重要的生物产品，而来自木质纤维素材料的生物醇出现在中期燃料链中。最后，制氢可以提供最有前景的方法。相比于这些先进的生物燃料，目前已经可用的、来源于油菜籽的生物柴油以及来源于甜菜或淀粉类作物的生物乙醇很昂贵且效率低下，而且改进空间很小。(www.xing528.com)

在有大量有机残余物和生物质资源，以及许多生产固体、液体、气体生物能和生物燃料的不同生产过程组合可以利用的情况下，选择更有效的生物质原料、特定应用中采用的转换技术以及操作规模非常关键。在选择和研制合适的转换系统时需要仔细考虑的因素很多，这些系统必须技术上可行、经济上和能量需求上可实施、合乎环境要求。这些因素对于大型生物质能源系统尤为重要，这些系统必须连续运行，并能生产生物能和生物燃料。因此，必须克服主要障碍以保证生物能源在替代化石燃料中起更大的作用。已确定的关键障碍包括^[3]：发展可以持续提供廉价生物质原料的大规模生物能源种植；设计、建造、运行大型集成生物质转换系统所涉及的风险，这些转换系统要能生产生物能源和生物燃料，并且其价格可以与化石燃料相竞争；发展全国性的生物质-生物能源运销系统，以方便用户获取和易于使用。然而，如果不使用集成的生物质转换系统，来自于生物质的生物能源和生物燃料在很长一段时间内将仅限于利基市场，直到化石燃料的枯竭成为实际的短期现实问题。