生物質秸稈是一種潔凈的可再生能源，它的開發利用越來越受到人們的關注。我國作為農業大國，生物質資源十分豐富，每年農作物秸稈產量達7億多噸。但大部分秸稈被廢棄燃燒，不僅污染環境，而且由于熱效率低，造成能源的浪費。其能源利用已成為國內外眾多學者研究的焦點。我國農村每年要消費6億多噸標準煤的能源用于生活和生產，生物質秸稈中硫的平均含量不到0.15%，煤碳中硫的含量達到1.412%，是秸稈硫含量的9倍，秸稈潔凈能源燃燒時，避免了因燃燒產生的S02 \N02而產生酸雨，它是一種二氧化碳零排放的可再生能源，減少了C02過量釋放造成的溫室效應。由于目前研發的秸稈能源成本較高，相當于原油的1.2~3.6倍，如何開發出高效催化劑，降低產品成本，提高產率，已成為利用秸稈轉化為可利用能源的關鍵因素。開發清潔的可再生能源是解決能源危機，減少環境污染，走可持續發展的必由之路。下面就國內外生物質秸稈能源轉化技術在這一領域取得的研究進展作一綜述。
1、秸稈能源轉化技術研究進展
1.1生產沼氣技術
    我國的沼氣技術運用已相當成熟，到1996年底，我國已有600萬農戶用上沼氣，沼氣池主要原料是作物秸稈和動物糞便。就目前沼氣的利用，具有許多優越性，它不僅能實現作物秸稈就地高能化，而且還實現了能源清潔化。沼氣燃燒的熱效率比城市煤氣高出40%，若全國10%的農戶用上沼氣，每年就可消耗2000多萬噸秸稈，變廢為寶。減少了其它能源供應上運輸成本。
1.2秸稈生物型煤技術
    目前作物秸稈在農村主要用于燃燒生活用能。何建等利用作物秸稈得到生物型煤最佳生產條件：生物型煤成型主機的壓力為17 MPa，進料轉速為40 r/min，成型速率為7 r/min，生物型煤與原煤比較，具有熱效率高、灰分少、生物質來源廣泛、生產成本低等優點，既能節省能源，又能明顯減少大氣污染，具有儲存、運輸和使用方便等特點。這一技術在農村具有很好推廣使用價值。
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1.3熱解氣法制可燃氣技術
    馬承愚等報道了秸稈熱解氣化法制可燃氣技術，其生產工藝流程為：先將秸稈切碎后，由螺旋輸送機輸送到干餾氣化爐中，秸稈在氧氣不充足的條件下，干餾、熱解、氣化，被還原成CmHD c0、H2等可燃性混合氣體。產生的可燃氣體經冷卻器降溫后，進入氣液分離器，除去水和焦油，過濾后可得純凈可燃氣體。
    目前，美國、英國、加拿大等國家學者開展了循環流化床、加壓流化床等的研究，已實現了工業化應用。該工藝自動化程度較高，氣化效率60%~80%，可燃氣體熱值170—250 MJ／m3。蔣劍春等研究開發的內循環錐形流態化氣化爐內，對稻草、麥秸等秸稈粉碎后，氣化反應在600~ 820C的一個較寬溫度范圍內，原料氣化所產生的煤氣熱值達7.7 MJ／n13，添加Ca0催化劑能明顯提高煤氣熱值，降低CO組分，Na2C03催化氣化能提高氣體H2的含量。目前該技術存在的主要問題是燃氣熱值低，焦油含量大，熱能利用效率低，前期投入資金短期很難回收，氣體成本較高，農戶難以承受。
1.4秸稈發電技術
    秸稈發電在歐洲的一些國家已得到廣泛應用，世界上第一座秸稈生物燃燒發電廠子1988年在丹麥投產。秸稈是清潔的可再生資源，秸稈經切碎，錘磨成15—20 mm后發電，每2t秸稈產生的熱量相當于It標準煤，其熱值相當于煤炭的85qo~ 90%。秸稈燃燒的含硫量只有3.3010，遠低于煤的平均含硫量，與同等規模每年發電1. 38億度的燃煤電廠相比，秸稈發電每年可節約煤炭10多萬噸，減少S02排放量400 t。目前，我國第一個完全利用秸稈發電的項目——河北省晉州市秸稈發電廠前期建廠工作正在加緊進行。秸稈發電鍋爐排出的灰渣還可作為農家肥再利用，其生態經濟效益十分明顯。周肇秋等報道利用稻殼發電技術，其氣化發電成本約為0. 26元/kWh，受電成本0.29元/kWh，接近小型煤電發電成本。
1.5燃料乙醇技術
  用秸稈生產燃料乙醇可作為汽油添加劑，代替現有的MTBE。以秸稈為原料生產乙醇的成本低于用糧食發酵法生產乙醇的成本，現用以淀粉為原料的方法，其原料成本約占總成本的40%。秸稈水解生產乙醇工藝有：①酶解法；②稀酸水解法（H：SOJ、=0.5%～l% ] ;③濃酸水解法其中以酶解法的研究最為活躍，該方法一般要經過原料的預處理、酶水解和發酵。氨法爆破技術具有酶解后糖的濃度高、設備投資成本低、操作簡單等特點。A．W6jciak和A．Pek-aro、，lcova報道了超聲波處理法對酶水解和發酵的影響，超聲波能碎解木質素大分子，影響纖維的化學性能和物理結構。Kitchaiya等研究了微波處理木質纖維對酶水解的影響，在常壓下240 W的微波處理稻草或蔗渣侵入甘油中10 rrun后；反應溫度200℃時，還原糖濃度提高2倍。纖維水解過程中，是由于內切型-B一葡聚糖酶作用于末端基釋放出纖維二糖，最后分解葡萄糖分子。利用作物秸稈生產乙醇的酵母和運動發酵單胞菌的固定化方法具有工藝簡單、歷時短等優點。Massayuki和Kumaku-ra以腸溶衣聚合物為載體固定化纖維素酶，對微晶纖維素的水解率明顯高于游離酶。Raja Rao等研究了靜磁場對Saccharomyces Cerevisae發酵木質纖維原料轉化乙醇的影響，在磁場中靜止24 h時，乙醇濃度提高了3.4倍；若加入木糖異構酶和四硼酸鈉，使用Saccharomyces Cerevisae，可同時將葡萄糖和木糖發酵轉化成乙醇，收率達90% 。
1.6燃料甲醇技術
    朱靈峰等對玉米秸稈轉化燃料甲醇進行了研究，在5 MPa壓力下，生物質秸稈合成氣合成甲醇適宜流量為0.4~0.6 mol/h，最佳的反應溫度為230～204℃，1kg C301銅基催化劑可獲得最大甲醇收率為0. 56 kg/h。
1.7秸稈轉化汽、柴油
    楊正宇等報道了利用秸稈內的碳水化合物和木質素原有化學結構的特點，在催化劑作用下，選控斷裂醚鍵、酚醚鍵、二烷基醚鍵和聯接單元之間的碳一碳鍵，調控反應條件，形成高活性自由基，實現了秸稈內高分子目的性裁剪、重組，制備出汽、柴油餾分，其液相中40%左右為柴油餾分，20%左右為汽油餾分，其余是苯和苯酚等有機物。該方法為獲得石油及精細化工原料開辟了廣闊的前景。
1.8生物質制氫
    生物質制氫包括生物法和熱化學轉化法。生物法制氫根據生物生產所需要能量來源，可分為厭氧發酵法生物制氫與光合微生物制氫。兩種技術相比，厭氧發酵法生物制氫表現出以下優越性：①發酵產氫菌種的產氫能力要高于光合產氫菌種，而且發酵產氫細菌的生長速度一般比光解產氫要快；②發酵產氫需光源，可以實現持續穩定地生產，而且反應裝置的設計、操作及管理簡單方便；③制氫設備的反應容積可較大，從而可以從規模上提高單臺設備的產氫量；④可發酵的原料來源廣，成本低。故此，發酵法生物制氫技術比光合微生物制氫更容易實現規模化、工業化生產。
    生物質熱化學轉換制氫指將生物質通過熱化學反應轉化為富氫氣體。它分為生物質原料的裂解氣化和焦油等大分子烴類物質的催化裂解。生物質裂解氣化時，氣化介質不同，燃料氣體的組成及焦油處理的難易程度也不同。實驗表明，水蒸氣有利于焦油的裂解和可燃氣體的生成。同樣工藝條件下，用空氣作氣化介質，產生燃氣燃值為4 ~7 MJ/m3，氫氣的含量僅為8%～14%；氣體介質為水蒸氣時產生燃氣，其熱值氣10~16MJ／m3．氫氣的含量提高到30%～60%。焦油等大分子烴類物質的催化裂解反應中，鎳基催化劑的催化效果較好，在750℃時有很高的裂解效率，但鎳基催化劑較昂貴，成本較高。白云石在催化裂解反應中，具有催化效率高、成本低，具有很高的實用價值。
2、結束語
    目前，世界各國都在對可再生能源進行研究。生物質秸稈作為一種潔凈能源，其利用時不僅S02、N02等危害氣體排放量極小，而且具有CO2,零排放的優點，無環境污染的優勢，已引起人們對其利用的廣泛重視。
    我國具有豐富的秸稈資源，若能充分利用，不僅能減少環境污染，變廢為寶，而且還是走可持續發展能源的必由之路。今年我國首部《可再生能源法》的出臺，將進一步促進我國的可再生資源秸稈的利用。由于液體燃料的優點，秸稈乙醇化技術和生產汽、柴油技術有著廣闊應用空間。隨著科學技術的不斷進步，高效催化劑開發研制獲得突破，秸稈清潔能源成本的降低，我們深信，清潔秸稈能源的利用具有美好的前景。
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