植物、動(dòng)物和微生物都是生物質(zhì)。生物質(zhì)分解或轉(zhuǎn)化時(shí)將其中蘊(yùn)藏的能量釋放出來(lái),即為生物質(zhì)能。植物是生物質(zhì)能的創(chuàng)造者,它在陽(yáng)光下,依靠光合作用,將二氧化碳和水生成有機(jī)質(zhì)。在這過(guò)程中,將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)藏在生物質(zhì)中,成為生物質(zhì)能。
地球上的植物每年通過(guò)光合作用固定下來(lái)的碳約達(dá)2000億噸,所含能量相當(dāng)于720億噸石油,相當(dāng)于當(dāng)前全世界每年能源消耗量的8倍。
生物質(zhì)能種類(lèi)繁多,包括陸地和海洋中的動(dòng)植物,人類(lèi)和動(dòng)物的排泄物,工業(yè)和人類(lèi)生活的有機(jī)廢棄物,污水中的有機(jī)質(zhì)等。生物質(zhì)能資源雖然非常豐富,但并不可能都作為能源加以利用。人類(lèi)衣食住行各個(gè)方面,除需要能源外,生活中所需的糧食、木材、棉花、牧草等都需要植物提供資源。另外自然界的生物質(zhì)的生成和分解是同時(shí)進(jìn)行著的,構(gòu)成復(fù)雜的平衡。由于人口增加,和不適當(dāng)?shù)乩米匀毁Y源,生態(tài)平衡受到?jīng)_擊,例如大面積砍伐森林、草原過(guò)度放牧、物種滅絕加速等。按照可持續(xù)發(fā)展的思維,利用生物質(zhì)能可在原有基礎(chǔ)上從兩方面進(jìn)行:一是植樹(shù)種草;二是廢物利用。
植樹(shù)種草、綠化大地其必要性已逐漸地為人類(lèi)所共識(shí)。因?yàn)樗侨祟?lèi)改善環(huán)境、提高生活質(zhì)量的最主要途徑。在此過(guò)程中,一部分可用以營(yíng)造薪柴林,即以獲取薪柴提供生物質(zhì)能為目的,可根據(jù)自然條件,選擇速生、密植、高產(chǎn)、發(fā)熱值高的樹(shù)種進(jìn)行營(yíng)造,這種林地不但可生產(chǎn)薪柴和木炭,同時(shí)也和其他林地一樣具有防風(fēng)、固沙、保持水土、保護(hù)農(nóng)田、改善生態(tài)等功能。有的國(guó)家從20世紀(jì)50年代開(kāi)始實(shí)施,已取得顯著效果。有的樹(shù)種在每公頃土地上年產(chǎn)柴薪相當(dāng)于60噸石油,是解決能源問(wèn)題的途徑之一。
廢物利用、發(fā)展沼氣。沼氣是生物質(zhì)在厭氧條件下,經(jīng)過(guò)細(xì)菌的發(fā)酵作用的最終產(chǎn)物。各種生物質(zhì)如秸桿、雜草、垃圾、人畜糞便、工業(yè)有機(jī)廢物等都可以作為原料。沼氣的主要成分為甲烷(CH4),通常占沼氣總體積的60%-70%,其次是二氧化碳,約占沼氣總體積的25%-35%,其余約5%是硫化氫、氮?dú)?、氫氣和一氧化碳等。純甲烷燃燒時(shí)火焰呈淡藍(lán)色,發(fā)熱值達(dá)36.84MJ/m3,由于沼氣中甲烷含量隨不同的有機(jī)廢物和生成條件不同,燃燒熱值也有差異,一般在20-25MJ/m3間。
采用沼氣池生產(chǎn)沼氣的溫度在5℃-60℃均能正常產(chǎn)氣,而最適宜溫度為35℃左右。沼氣池適合于在農(nóng)村興建,原因是:(1)原料來(lái)源豐富,農(nóng)戶(hù)在從事莊稼生產(chǎn)和禽畜飼養(yǎng)中,可匯集人畜糞便、作物秸桿、地邊雜草和生活垃圾等作原料,來(lái)源不斷。(2)農(nóng)村生活能源的消費(fèi)除電器需要電能外,炊事和取暖都可由沼氣承擔(dān),通常一個(gè)8m3容積的常溫沼氣池,每天可產(chǎn)氣2m3,能滿足能源要求(3)沼氣的副產(chǎn)物殘?jiān)蛷U水是優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料,便于就地施用于農(nóng)田。農(nóng)村實(shí)現(xiàn)沼氣化為提供能源、改善生態(tài)環(huán)境起重要作用。