能源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有特別重要的戰(zhàn)略地位。我國(guó)目前能源供需矛盾尖銳，結(jié)構(gòu)不合理；能源利用效率低；一次能源消費(fèi)以煤為主，化石能源的大量消費(fèi)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。今后15年，滿(mǎn)足持續(xù)快速增長(zhǎng)的能源需求和能源的清潔高效利用，對(duì)能源科技發(fā)展提出重大挑戰(zhàn)。

    生物質(zhì)能利用技術(shù)的三大類(lèi)

    生物質(zhì)主要包括薪炭林、經(jīng)濟(jì)林、用材林、農(nóng)作物秸稈、林業(yè)加工殘余物和各類(lèi)有機(jī)垃圾等。我國(guó)生物質(zhì)資源十分豐富，資源總量不低于30億噸干物質(zhì)/年，相當(dāng)于10億多噸油當(dāng)量，約為我國(guó)目前石油消耗量的3倍。世界各國(guó)在調(diào)整能源發(fā)展戰(zhàn)略時(shí)，都把高效利用生物質(zhì)能擺在優(yōu)先地位，列為能源利用中的重要課題。我國(guó)商品化的生物質(zhì)能僅占一次能源消費(fèi)的0.5%左右，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大差距。

    目前，生物質(zhì)能利用技術(shù)主要有直接燃燒、生物化學(xué)轉(zhuǎn)化和熱化學(xué)轉(zhuǎn)化三大類(lèi)。直接燃燒包括爐灶燃燒、鍋爐燃燒和成型燃料燃燒等方式。目前許多農(nóng)村地區(qū)普遍采用爐灶燃燒，熱效率低于15%；鍋爐燃燒熱效率較高，熱電聯(lián)產(chǎn)時(shí)可達(dá)90%以上；成型燃料燃燒是把生物質(zhì)固化成型后再用于傳統(tǒng)的燃燒設(shè)備，電耗較高。

    生物化學(xué)轉(zhuǎn)化主要以厭氧發(fā)酵和生物酶技術(shù)為主。厭氧發(fā)酵主要適合于將工業(yè)有機(jī)廢液和人畜糞便等非固體生物質(zhì)分解為沼氣；生物酶技術(shù)是把生物質(zhì)生化轉(zhuǎn)化為乙醇，但目前生物酶大規(guī)模生產(chǎn)還存在難度，且用于木質(zhì)纖維素還存在轉(zhuǎn)化速度慢和廢液需要二次處理等問(wèn)題。

    熱化學(xué)轉(zhuǎn)化主要有熱解干餾、熱解氣化和熱解液化三種。熱解干餾技術(shù)可將木質(zhì)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為炭、燃?xì)夂投喾N化學(xué)品，但缺點(diǎn)是利用率較低，原料適應(yīng)性不強(qiáng)；熱解氣化可將生物質(zhì)主要轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w，既可用作生活煤氣，也可用作制氫或合成氣的原料，還可以通過(guò)鍋爐或內(nèi)燃機(jī)等轉(zhuǎn)化為熱能或電能；熱解液化是在中溫閃速加熱條件下使生物質(zhì)迅速熱解，然后對(duì)熱解產(chǎn)物迅速冷凝獲得一種稱(chēng)為生物油的初級(jí)液體燃料，提質(zhì)后可替代柴油汽油用于內(nèi)燃機(jī)。

    突破大規(guī)模利用的瓶頸

    鑒于生物質(zhì)資源分散、原料組分復(fù)雜，以及熱值低、不易運(yùn)輸和貯存等特點(diǎn)，必須將其經(jīng)濟(jì)高效地轉(zhuǎn)化為高熱值的液體燃料（如醇類(lèi)、汽油和柴油等），才能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模利用的目的。

    中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生物質(zhì)潔凈能源實(shí)驗(yàn)室根據(jù)多年研究經(jīng)驗(yàn)獲得的最佳技術(shù)路線(xiàn)是：首先在原料產(chǎn)地將生物質(zhì)（秸稈）規(guī)模適度地（原料收集半徑控制在10～20公里）分散熱解，轉(zhuǎn)化為便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存的初級(jí)液體燃料??生物油，然后將各地?zé)峤獾玫降纳�物油收集、集中后進(jìn)行再加工（精制提煉，制富氫合成氣和氫氣，合成甲醇和混合醇，合成汽油和柴油）。這樣可從根本上解決生物質(zhì)資源分散和受季節(jié)限制等大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸問(wèn)題。

    中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生物質(zhì)潔凈能源實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)專(zhuān)門(mén)從事生物質(zhì)能研究與開(kāi)發(fā)的科研實(shí)體。2004年8月該實(shí)驗(yàn)室成功研制出每小時(shí)處理15公斤物料的電熱式熱解液化工業(yè)小試裝置，經(jīng)過(guò)對(duì)熱源進(jìn)行自熱式（以熱解副產(chǎn)物焦炭和不凝性氣體燃燒釋放的熱量為熱解提供熱源）改造后，自熱式的熱解裝置已于2005年11月通過(guò)安徽省科技廳組織的專(zhuān)家鑒定。2006年1月又成功研制出每小時(shí)可處理150公斤物料的自熱式熱解液化工業(yè)中試裝置。從運(yùn)行情況來(lái)看，熱解焦炭和不凝性氣體燃燒釋放的熱量足以為熱解提供熱源。采用木屑、稻殼、玉米稈和棉花稈等多種原料進(jìn)行的熱解液化試驗(yàn)表明，木屑產(chǎn)油率60%以上、秸稈產(chǎn)油率50%以上。生物油熱值18～20兆焦/千克。不同原料制取的生物油在組成上雖然存在差異，但主要成分的相對(duì)含量十分接近，因而可以容易地混合使用。    生物油的經(jīng)濟(jì)效益

    生物油經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的品質(zhì)改良后，生產(chǎn)成本約增至900元/噸、熱值約增至為18～20MJ/kg、長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存不變質(zhì)，銷(xiāo)售價(jià)格假設(shè)為1000元/噸。如果用生物油替代柴油和重油，提供同樣的熱量，價(jià)格分別相當(dāng)于柴油和重油的43.2%和63.1%。顯然，生物油的開(kāi)發(fā)和利用不僅具有重要的社會(huì)和環(huán)境效益，還有巨大的經(jīng)濟(jì)效益，可以變廢為寶，增加農(nóng)民收入。

    該實(shí)驗(yàn)室在生物質(zhì)熱解液化配套技術(shù)方面的研究也取得重要進(jìn)展，如采用高壓內(nèi)混式霧化燃燒技術(shù)已能單獨(dú)對(duì)生物油實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的工業(yè)燃燒，在生物油催化裂解方面也進(jìn)行了大量研究，結(jié)果表明，生物油通過(guò)水蒸汽催化重整可以制取較高氫/碳比的富氫合成氣（主要組分為H2/CO/CO2的混合氣），這種合成氣進(jìn)一步純化可獲得氫氣，也可通過(guò)不同的工藝合成制取柴油、汽油、甲醇或二甲醚等高品位的液體燃料。同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)室還對(duì)催化劑再生進(jìn)行了研究。

    中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生物質(zhì)潔凈能源實(shí)驗(yàn)室在生物質(zhì)自熱式熱解液化、生物油成分分析與結(jié)構(gòu)研究、生物油精制提煉與品質(zhì)提升、生物油定向氣化與合成氣制備、生物質(zhì)基液體燃料合成等方面開(kāi)展了大量卓有成效的研究，初步形成一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和國(guó)際先進(jìn)水平的研究成果�？梢灶A(yù)料，我國(guó)在生物質(zhì)能大規(guī)模應(yīng)用的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)研究方面將實(shí)現(xiàn)新的跨越.