新能源体系之:生物质转化技术与应用研究进展 联合国开发计划署把新能源分为

北极星节能环保网讯:如今生物质已成为仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源，约占全球总能耗的14%。充足利用现代新技术，将生物质能进行转换，关于树立可连续发展的能源系统，增进社会和经济的发展和改良生态环境具有重粗心义。本文阐述了利用热化学转化和生物化学转化将生物质进行转化利用的技术，介绍了利用这些新技术在生物质发电、制取乙醇、甲醇、氢气、沼气等燃料方面的应用前景。

新能源系统之：生物质转化技术与应用研究进展

跟随人类对能源需求的陆续扩展，主要为人类提供能量的化石燃料资源正在迅速地削减，化石能源的过度开发利用带来环境浑浊和全球气候异常的问题也日趋突出。所以，寻觅和开发新型可再生能源火烧眉毛。生物质能恰好能满足这些要求，缘由是它具有陆续的可再素性、对环境的友爱性和能够克制全球气候异常。生物质资源非常丰富，据估量，全球每年水、陆生物质产量约为如今全球总能耗量的6～10倍左右。

如今生物质已成为仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源，约占全球总能耗的14%。在发展中国家则更为突出，生物质能占总能耗的35%。据猜测，到2050年，生物质能用量将占全球燃料直接用量的38%，发电量占全球总电量的17%。所以，许多发达国家和一些发展中国家将生物质看做是对环境和社会有益的能源资源，加速了生物质能源的产品化过程。生物质转化新技术主如果热化学转化和生物化学转化。如今，中国的大部分农业废弃物就地燃烧，致使资源浪费和环境浑浊。所以，充足利用现代新技术，将生物质能进行转换，关于树立可连续发展的能源系统，增进社会和经济的发展和改良生态环境具有重粗心义。

1、生物质转化技术

1.1生物质热化学转化技术

1.1.1生物质气化技术

生物质气化技术是通过热化学反响，将固态生物质转化为气体燃料的过程。生物质气化技术已有100多年的历史。起初的气化反响器产生于1883年，它以柴炭为原料，气化后的燃气驱动内燃机，推进早期的汽车或农业排灌机械。生物质气化技术的壮盛时期出目前第2次世界大战期间，当时几乎一切的燃油都被用于战争，民用燃料匮乏。所以，德国大力发展了用于民用汽车的车载气化器，并构成了与汽车发念头配套的完整技术。

二战后跟随廉价优良的石油普遍被应用，生物质气化技术在较长时期内陷于停留状态。但第二次石油危机后，使得西方发达国家重新开始审阅惯例能源的不可再素性和散布不平均性，出于对能源和环境战略的考虑，纷纷投入大批人力物力，进行可再生能源的研究。作为一种重要的新能源技术，生物质气化的研究重新活跃起来，各学科技术的渗入，使这一技术发展到新的高度。

依照顾用介质的温度差别，将生物质气化分为常温气体气化和高温空气气化。常温气体气化是气化介质温度相比较较低的气化反响，包含空气气化、氧气气化、水蒸气气化、水蒸气—氧气混和蔼化和氢气气化。

通经常温气体气化反响产气热值不高，热效率较低，要产生高热值的气体，气化要求将相比较刻薄。高温空气气化技术则战胜了传统的生物质气化技术通常存在的气化效率及燃气热值低，燃料利用范围小，灰渣难于处置，易构成焦油苯酚等化合物的缺陷。所以，国外许多国家开发了这类高温空气气化技术。

高温空气气化工艺流程为其气化剂为1000℃以上的高温空气，空气里伴以10%～20%的水蒸气，空气多余系数控制在0.3～0.5之间。高温空气气化系统由气化器、集渣器、余热汽锅、燃气净化装配等组成。

1000℃以上的空气和10%～30%100℃的蒸气混杂。1000℃以上的混杂气体输人气化器。气化器由泡化床区和厚而有间隙的卵石床区组成。通过控制低热值燃料流量，负气化器内空气多余系数坚持在0.3～0.5之间。低多余空气系数使得泡化床区产生高温空气不完全燃烧，生成的燃气和熔渣穿过卵石床进入集渣器。合成燃气先经余热汽锅释放显热以产朝气化系统所需的蒸气，再经净化处置去除硫化氢、氯化氢和烟尘，最后的纯洁燃气供应热能或电能产生系统。

1.1.2生物质热裂解技术

生物质热裂解是利用热能割断大份子量的有机物、碳氢化合物，使之改变为为含碳数更少的低份子量物质的过程，包含大份子的键断裂、异构化合小份子的聚合等反响。最后生成各类较小的份子。其中主要产品可通过控制反响参数，如温度、反响时间、加热速率、活性气体等加以控制。低温慢速裂解普通在400℃以下，主要获得焦炭(30%)；迅速热裂解是在500℃，高加热速率(1000℃˙s-1)，短停留时间的瞬时裂解，主要获得气体产物(80%以上)。

在生物质热裂解的各类工艺中，不一样研究者采取了多种不一样的试验装配，然而在一切热裂解系统中，反响器都是其主要设备，缘由是反响器的类型及其加热方法的选择在很洪水平上决定了产物的最后散布，所以反响器类型的选择和加热方法的选择是各类技术线路的关键环节。反响器可分为机械接触式反响器、间接式反响器、混杂式反响器和真空热裂解反响器4类。

1.1.3生物质液化技术

生物质液化是在低温(250～400℃)及高的反响气体压力(15MPa)下将生物质转化为稳固的液态碳氢化合物，可分为直接液化和间接液化。直接液化是在高温、高压和催化剂的一起用处下，在H，CO或其混杂物存在的要求下，将生物质直接液化生成液体燃料。间接液化普通是先将生物质转化为合适化工生产工艺的合成燃料气，再通过催化反响合成碳氢液体燃料。生物质液化技术是最具有发展潜力的生物质能利用技术之一。国外已有多家机构展开了生物质液化的研究，并获得了阶段性成果。

1.2生物质生物化学转化技术

1.2.1生物质厌氧发酵技术

厌氧发酵是指在隔断氧气的情形下，通过细菌用处进行生物质的分解。将有机废水(如制药厂废水、人畜粪便等)置于厌氧发酵罐(反响器、沼气池)内，先由厌氧发酵细菌将复杂的有机物水解并发酵为有机酸、醇、H2，CO2等产物，然后由产氢产乙酸菌将有机酸和醇类代谢为乙酸和氢，最后由产CH4菌利用已产生的乙酸和H2，CO2等构成CH4。可产生CH4(体积分数为55%～65%)和CO2(体积分数为30%～40%)气体混杂物。埋在填埋场的城市废弃物的厌氧发酵产生的沼气，若不进行回收利用，垃圾填埋场产生的沼气最后将进入大气。若将开有小孔的管道插入到填埋场，能够将填埋场产生的沼气抽出作为能源应用，还可防止沼气逸入大气而加重大气温室效应。垃圾填埋场通过特殊设计，可有益于厌氧发酵。在填埋垃圾之前，可事前铺设搜集气体的管道，负气体产量得以优化。

许多专性厌氧和兼性厌氧微生物，如丁酸梭状芽孢杆菌、拜式梭状芽孢杆菌、大肠埃希式杆菌、产气肠杆菌、褐球固氮菌等，能利用多种底物在氮化酶或氢化酶的用处下将底物分解制取氢气。底物包含：甲酸、丙酮酸、CO和各类短链脂肪酸等有机物、硫化物、淀粉纤维素等糖类。这些物质普遍存在于工农业生产的污水和废弃物中。厌氧发酵有机物产氢的方式主要有2种：一是丙酮酸脱氢系统，在丙酮酸脱羧脱氢生成乙酰的过程当中，脱下的氢经铁氧复原卵白的传递用处而释放出份子氢；二是NADH/NAD均衡调理产氢，当有过量的复原力构成时，以质子作为电子沉池而构成氢气。

研究发现，在产氢过程当中反响器的pH值在4.7～5.7之间时生物质产氢率最高，其体积含量约60%左右。另外，分解底物的浓度对氢气的产量也有很大的影响。厌氧发酵制氢的过程是在厌氧要求下进行的，所以氧气的存在会克制产氢微生物催化剂的合成与活性。因为转化细菌的高度专注性，不一样菌种所能分解的底物也有所不一样。所以，要完成底物的完全分解并制取大批的氢气，应考虑不一样菌种的一起培育。厌氧发酵细菌生物制氢的产率较低，能量的转化率普通只有33%左右。为提升氢气的产率，除选育优秀的耐氧菌种外，还必须开发先进的培育技术才能够够使厌氧发酵有机物制氢完成大规模生产。

1.2.2生物质水解发酵技术

乙醇能够从含有糖、淀粉和纤维素的生物质制取。乙醇最主要的原料是甘蔗、小麦、谷类、甜菜、洋姜、木材。生物质原料的选择很重要，缘由是原料价钱组成了最后产品乙醇销售价的55%～80%。乙醇的生产过程(发酵流程)为先将生物质碾碎，通过催化酶用处将淀粉转化为糖，再用发酵剂将糖转化为乙醇，获得的乙醇体积分数较低(10%～15%)的产品，蒸馏除去水份和其他一些杂质，最后稀释的乙醇(一步蒸馏过程可获得体积分数为95%的乙醇)冷凝获得液体。

通过蒸馏可将乙醇提纯，1t干玉米能够生产450L乙醇。乙醇可用于汽车燃料。发酵过程当中产生的固体残留物可为发酵过程提供热量，缘由是在蒸馏阶段需求许多热能，特殊是关于生产乙醇体积分数为99%以上的复杂蒸馏过程。残留物也可作为动物饲料。关于蔗糖，其残留物可作为汽锅燃料或许是气化原料。淀粉类生物质通常比含糖生物质廉价，但需求进行额外的处置。因为存在长链的多聚糖份子和将其通过发酵转化为乙醇之前需求酸化或许是酶化水解，木质纤维素生物质(木材和草)的转化较为复杂，其预处置费用昂贵，需将纤维素通过几种酸的水解才能够转化为糖，然后再通过发酵生产乙醇。这类水解转化技术如今正处于试验研究阶段。

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，它们通过光协用处将底物分解产生氢气。1949年，GEST等初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份子态的氢，尔后人们进行了一系列的有关研究。如今的研究表示，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，普通以为是光子被捕捉得光协用处单元，其能量被送到光合反响中心，进行电荷分别，产生高能电子并形成质子梯度，从而构成腺苷三磷酸(ATP)。另外，经电荷分别后的高能电子产生复原型铁氧复原卵白(Fdred)，固氮酶利用ATP和Fdred进行氢离子复原生成氢气。微藻光制氢的过程能够分为2个过程：首先微藻通过光协用处分解水，产生质子和电子，并释放氧气；然后微藻通过独有的产氢酶系(蓝藻通过固氮酶系和绿藻通过可逆产氢酶系)的电子复原质子释放氢气。

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档次能源的一种新技术，最近几年来欧洲许多研究人员对生物质气化发电技术进行了大批的研究，并获得了相当的成果。生物质气化发电技术的基起源基础理是把生物质转化为可燃气，再利用可燃气推进燃气发电设备进行发电。它既能处理生物质难于燃用，而且散布疏散的缺陷，又能够充足施展燃气发电设备紧凑而且浑浊少的长处。所以，气化发电是生物质能最有用、最洁净的利用办法之一。

气化发电过程主要包含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，包含灰分、焦炭和焦油等，需通过净化系统把杂质除去，以保障燃气发电设备的正常运转；三是燃气发电，利用燃气轮机或燃气内燃机进行发电，有的工艺为了提多发电效率，发电过程能够增加余热汽锅和蒸汽轮机。

生物质气化发电技术在发达国家已遭到普遍珍视，如奥天时、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。奥天时成功地推行了树立燃烧木材剩余物的区域供电站的筹划，生物质能在总能耗中的比例由本来的3%增到如今的25%，已拥有装机容量为1～2MW的区域供热站90座。瑞典和丹麦正在实行利用生物质进行热电联产的筹划，使生物质能在转换为高档次电能的同时满足供热的需求，以大大提升其转换效率。一些发展中国家，跟随经济发展也慢慢珍视生物质的开发利用，增加生物质能的生产，扩展其应用范围，提升其利用效率。菲律宾、马来西亚和非洲的一些国家，都前后展开了生物质能的气化、成型固化、热解等技术的研究开发，并构成了工业化生产。

美国在利用生物质气化发电方面处于世界抢先身份。美国树立的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。这类大型生物质气化循环发电系统包含原料预处置、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，合适于大规模处置农林废料。国内许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，应用木屑或稻壳的1MW流化床发电系统已经投入商业运转，获得了优越的经济和社会效益。

2.1.2沼气发电

世界各发达国家都对利用沼气发电非常珍视。为了削减20%温室气体排放，德国充足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行，增进了食品废弃物发酵堆肥技术的推行，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.尽管在20世纪90年代早期，几乎一切的沼气发电都是由美国提供的，然而，目前最大的沼气发电国家已经转移到了OECD(经济协作与发展组织)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。

尽管美国以4984GW˙h的发电量坚持着第一的地位，它的增长速度却仅为年均6.4%，显著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)。能够预感到在不久的未来，利用沼气发电的较快增长将会出目前欧盟成员国家。

2.2生物质制取燃料

2.2.1生物质制取液体燃料

生物质是惟一能够直接转化为液体燃料的可再生能源。因为生物质的多样性和转化技术的多样性，生物液体燃料品种也各类各样。如今技术较成熟、开发利用达到一定例模的生物液体燃料主如果燃料乙醇和生物油。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。但跟随廉价石油的大批开采和应用，这些车辆逐步消失了。20世纪70年代石油危机后，许多国家重新增强了乙醇燃料的开发和利用。巴西是世界上最早实行乙醇燃料筹划的国家。

巴西乙醇燃料的生产以甘蔗、沙糖为原料。如今巴西年产乙醇燃料近800万t，约占汽油总耗量的1/3，应用乙醇燃料的车辆达370多万辆，成为世界上最大的乙醇燃料消费国。美国事世界上另外一个大批生产应用乙醇燃料的国家。与巴西不一样的是，美国主要用玉米为原料生产乙醇，所耗玉米占全国玉米总产量的7%～8%。1990年美国乙醇燃料销售量为265万t，到2000年达到559万t，年均增产率达8%。

除此以外，欧共体和日本等国家也有开发利用乙醇燃料的筹划。1993年欧共体建议提升燃料级乙醇生产量，要求汽油掺混乙醇燃料不低于5%，并将生物乙醇燃料的税率下降到相当干矿物燃料税率的水平。日本从l983年开始实行燃料乙醇开发筹划，重点开发以农村废弃物为原料直接生产乙醇的技术。20世纪90年代，用可再生资源替换石油资源，并用生物技术代替化工制备生物燃料已成为世界各大化学公司发展战略的热点。中国政府一直珍视乙醇燃料的研究与开发，特殊是利用非食粮原料生产乙醇燃料的战略

储备性研究与开发，一直被科技部列为国家重点科技攻关课题和“863”筹划。20世纪80年代以来，“甜高粱”的育种技术和乙醇燃料的生产技术获得一定发展，到2001年其试产规模达到5000t˙a-1。近几年，跟随石油进口压力的增加，以食粮(主如果玉米)为原料的乙醇燃料生产也提到了日程上。经国务院同意，投资29亿元在吉林省新建60万t燃料乙醇项目，河南年产20万t、黑龙江年产10万t2个变性燃料乙醇项目也相继投产。

生物柴油是一种洁净的生物燃料。借助酶法即脂酶进行酯调换反响，可将废食用油改变为生物柴油，混在反响物中的游离脂肪酸和水对酶的催化效应无影响。反响液静置后，脂肪酸甲脂便可与甘油分别，从而可获得较为纯洁的柴油。为提升柴油生产效率，采取酶固定化技术，并在反响过程当平分段添加甲醇，更有益于提升柴油的生产效率。生物柴油于1988年诞生，由德国聂尔公司创造。生物柴油主如果把植物和动物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇用酸性或碱性催化剂在230～250℃下进行脂化反响，生成以脂肪酸甲脂或乙脂为主要成分的生物柴油。生物柴油有优越的环保性(含硫量低)，较好的发念头低温启动性(无添加剂时冷凝点达-20℃)，较好的安全性(闪点高)，优越的燃料性能(十六烷值高，燃烧性能优于普通柴油)，最重要的是它是一种可再生能源。基于以上长处。生物柴油具有辽阔的发展前景。

生物柴油应用最多的是欧洲，份额已占到制品油市场的5%。德国现有8家生物柴油生产厂，生产能力为25万t˙a-1，拥有300多个生物柴油加油站，并制定了生物柴油标准DINV51606，对生物柴油免税。法国有7家生物柴油生产厂。总生产能力为40万t˙a-1。意大利有9个生物柴油生产厂，总生产能力为33万t˙a-1。奥天时有3个生物柴油生产厂，总生产能力为5.5万t˙a-1。比利时有2个生物柴油生产厂，总生产能力为24万t˙a-1。欧盟确定了较高的生产目的，2010年达830万t。美国从20世纪90年代初就开始将生物柴油投入商业性应用，生物柴油已成为其产量增长最快的替换燃油。另外，日本、巴西、泰国、韩国等国家也积极推行和应用生物柴油。如今中国生物柴油研究开发尚处于起步阶段。前后由上海内燃机研究所、中国农业工程研究设计院、辽宁省能源研究所、中国科技大学、云南师范大学等单位都对生物柴油作了不一样水平的研究。并获得了可喜的成就。生物柴油在往后几十年中会迅速发展起来，构成生物柴油产业。

生物质迅速裂解生产生物油被以为是最经济的生物质生产液体燃料的线路。迅速裂解技术自20世纪80年代提出以来，获得了迅速的发展。现已发展了多种工艺，加拿大Watedoo大学流化床反响器、荷兰Twente大学盘旋锥反响器、瑞士自在下降反响器等均达到最大限制地增加液体产品收率的目的。生物质迅速裂解液体产率可高达70%～80%。迅速裂解要求比较难控制，要求控制不怎样好。

对产率影响较大。生物油是一种液体含氧混杂物，主要包含羧酸、酚和醛酮等含氧化合物。因为生物质油的独特征质，致使其不稳固。特别是它的热不稳固性，限制了其直策应用的范围。同时也正缘由是此，生物质油的精制比较困难。不一样于原油馏分及煤液化组分的精制。所以，为了提升其应用性能，生物质油精制办法的研究开发依然是一个亟待处理课题之一。王树荣等进行了迅速热裂解制取生物油的试验，生物油产率高达60%。美国乔治亚技术研究所生物油的产率已达到70.6%，生产规模达到日产200t。加拿大CastleCapital公司生产的成套生物油设备已投放市场。最近几年来，国际上提出了生物油精制的也许处置办法包含催化裂化和催化加氢。

催化裂化主要以HZSM-5为催化剂，生成芳烃含量较高的精制油。但催化剂易产生结焦反响而使催化剂失活。催化加氢是在高压参加氢，采取过度型金属催化剂，在供氢溶剂存在下进行加氢处置，能够使氧含量削减。

另外，生物质还可制成甲醇，二甲醚等液体燃料。甲醇是能量密度较高的液体燃料，而且其燃烧要比乙醇清洁，燃烧时只释放二氧化碳和水蒸气。生物质制甲醇主如果气化法，首先是原料进行加氢气化反响，产生富含甲烷的气体。经热解生成含一氧化碳和氢的合成气，在催化剂的要求下生成甲醇。因为生物甲醇价钱相比较较高。所以，一些国家只是为了保护环境动身，而将其在舰艇等方面进行了应用。

由广州能源研究所生物质合成燃料试验室展开的生物质催化制氢及液体燃料合成新工艺研究项目已经获得新进展，完成了在小型装配上由生物质一步法合成绿色燃料二甲醚的连续运转。如今，由生物质合成气制备液体燃料二甲醚，应用固定床反响器，CO单程转化率已经达到80%以上，在高压就具有比较高的产率，利用浆态床合成二甲醚的工作也已展开，将会进一步提升产率。二甲醚作为对石油资源的添加，可作为汽车燃料。研究表示，大规模生产二甲醚的本钱不会高于柴油，本钱和浑浊都低于丙烷。所以，二甲醚作为汽车燃料发展前景诱人。

2.2.2生物质制取气体燃料

生物质热化学转化制氢是通过热化学方法将生物质转化为富含氢气的可燃气，然后通过气体分别获得纯氢。某些技术线路与煤气化制氢类似，从化学组成角度考虑，生物质的硫含量和灰分含量较低，氢含量较高，应当比煤更合适于热化学转化工艺。生物质原料质量密度和能流密度低等物理特征是实行生物质制氢技术的难点。

生物质催化气化制氢获得的产品气中主要成分有氢、一氧化碳和少量二氧化碳，然后再借助水蒸气与一氧化碳反响产生更多的氢气，最后分别提纯。因为生物质气化产生较多的焦油，许多研究人员在气化后采取催化裂解的办法来下降焦油含量并提升燃气中氢的含量。

意大利LAqulia大学的RAPAGNA等人利用二阶反响器(一级为流化床反响器，一级为固定床催化变换反响器)进行了杏仁壳的镍基催化剂催化气化试验，产生的燃气中氢气的体积含量可达60%.美国夏威夷大学和天然气能源研究所协作树立的一套流化床气化制氢装配，以水蒸气为气化介质，其产品气中氢含量可高达78%，再采取变压吸附或膜分别技术进行气体分别，最后获得纯氢气体。吕鹏梅等利用流化床催化气化制氢，产氢率可达130.28g˙kg-1。

MCKINLEY等研究了对生物质进行热化学处置以得富氢燃气；KINOSHIT等[在富氧要求下研究了生物质的水蒸气气化反响，单位生物质产氢量达60g˙kg-1。HAUSEMAN采取木灰为催化剂研究了生物质水蒸气气化制氢的成效，木灰为生物质气化后的产物，在650℃和0.24MPa压力要求下，获得含氢52%的富氢燃气。生物质热裂解制氢是对生物质进行间接加热，使其分解为可燃气体和烃类物质(焦油)，然后对热解产物进行第二次催化裂解，使烃类物质持续裂解以增加气体中的氢含量，再通过变换反响产生更多的氢气，然落先行气体的分别提纯。尽管通过生物质气化及热裂解技术制取富氢气体在最近10多年才被提出，而且各类技术线路均处在理论研究和试验室阶段，然而初步的试验结果却显示了较好的技术前景。

发酵产氢是利用厌氧活性污泥中的微生物，特殊是产氢产酸菌在酸性介质(pH=4.0～6.5)中，发酵有机物而产生氢气。李白昆等以白糖为底物，对不一样纯菌、混菌及厌氧活性污泥的产氢率、产氢稳固性进行研究表示，因为菌种间的协同用处，纯菌的产氢能力不如混杂菌种，其中厌氧活性污泥具有最大的产氢能力，最大产氢率达76.4mL˙g-1˙h-1。

除pH值外，温度、COD浓度及反响器具也对产氢率有影响。哈尔滨建筑大学的任南琪教授等人前后研究了有机废水制氢技术，他们研究了利用活性污泥发酵产氢的技术，其结果表示，活性污泥产氢的较佳要求为，COD浓度为43050mg˙L-1，pH值为5.0，发酵温度为36℃。在处置有机废水时，与传统的下流厌氧污泥床反响器(UASB)对比，任南琪等创造的连续流搅拌槽式反响器(CSTR)具有较高的产氢性能，是UASB产氢的2.7倍。

研究结果显示，利用厌氧话性污泥发酵产氢，具有启动简单、操作管理简单、易于工业化的特色，为完成连续产氢和实际应用提供了重要科学根据。上海交通大学在南通发酵厂建成了日处置3×103kg规模的光合细菌处置中试装配，其COD去除率达94.4%，BOD去除率达97.3%，色度及总氮均去除80%以上，同时菌体自己具有较高的养分价值。光合细菌体卵白质含量高达60%以上，并富含多种维生素，特殊是叶酸、生物素的含量是酵母的几千倍。尤希凤等进行了红假单胞菌利用猪粪产氢的研究，猪粪污水COD为5687mg˙L-1时，产氢率为23.7mL˙L-1˙d-1。

沼气的开发应用主要有4类：农业沼气、工业沼气、城市下水道污水沼气和城市垃圾沼气。中国在沼气应用方面比较普遍，大型沼气工程成套技术的研究，成功地用于发电和处置猪厂等高浓度有机废水，农村住户用气“四位一体”及综合利用达12万户，户均年收入在4000元以上。2000年中国户用沼气池764万多个，年产沼气25.9亿m3，兴修大中型沼气工程1000多处(含工业有机废水处置)，年产沼气10亿m3。

浙江浮山养殖场利用UASB型厌氧消化装配处置鸡、猪粪便，日产沼气500m3，上海长江农场利用下流式厌氧污泥床处置猪粪便，日产沼气5350m3。据统计，全国每年约有255万t干粪物质用于农村户用沼气池和大中型沼气站的原料，产生13亿m3沼气用作民用燃料。德国沼气利用也比较抢先，德国FEL公司已初步研制开发出了沼气燃料电池的生产技术，但如今这类电池本钱很高，德国EBC公司进行了沼气液化的研究，Bekon公司在有机垃圾干发酵方面获得成功。

3、结语

1)传统的热解气化办法，燃气被焦油和颗粒物所浑浊，而且燃气热值相比较较低，这将极大的影响燃气的后续利用。另外，不能够灵巧的应用多样化的生物质燃料，而且大规模的生物质应用，在经济和环境上也是不可行的。致使这些技术大部分难以普及。HZSM-5喷流床热解、高温空气气化和循环流化床、多级循环流化床热解和蔼化的联合技术。这些技术的一起长处是产生中高热值的燃气、产气清洁、可完成规模化而且经济效益好。这些技术的进一步研究和实践，将为生物质利用的普及推行摊平路径。

2)利用廉价的生物质产氢，是处理能源危机，完成废料利用，改良环境的有用手段。跟随对能源需求量的日趋增加，对氢气的需求量也陆续加大，改良旧的和开发新的制氢工艺势在必行。利用人畜粪便等有机废弃物产氢，既可获得氢气，又处置了废料，现已引发人们极大的珍视。尽管从试验研究到应用开发，另有很长的路，然而，未来的时期势必是氢能的时期，而以生物质为原料发酵产氢是其中最重要的组成。基因工程的发展和应用为生物制氢技术开拓了新途径，通过对产氢菌进行基因改造，提升其耐氧能力和底物转化率，能够提升产氢量。就产氢的原料而言，从久远来看，利用生物质制氢将会是制氢工业新的发展方向。

3)因为液体产品便于储存、运输，能够代替化石能源产品，所以从生物质中经济高效地制取乙醇、甲醇、合成氨、生物油等液体产品，势必是往后研究的热点。如水解、生物发酵、迅速热解、高压液化等工艺技术研究，和催化剂的研制、新型设备的开发等等都是科学家们关注的核心，一旦研究获得冲破性进展，将会大大增进生物质能的开发利用。

4)生物质能作为一种可再生能源，在能源构造系统中的身份愈来愈重要。因为化石燃料的不可再素性和应用过程当中对环境的影响，生物质能将成为21世纪的主要能源之一，生物质转化利用技术将成为这一改变的关键。如今有关生物质转化利用的成套技术已经出现，然而因为适用性和经济性没办法一致，致使这些技术大部分难以普及。跟随研究的陆续深刻，这类情况一定会得以处理。同时也会出现更多的生物质转化利用新技术。

原题目:新能源系统之：生物质转化技术与应用研究进展

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