生物燃料化（共7篇）
生物燃料化 篇1
近年来,我国城市污水处理率和处理深度逐步提高,随之产生的城市污泥的产量也越来越高。污泥含水率较高,给其处理处置带来了较大的困难。目前城市污泥有多种处理处置方法,包括填埋、干化、焚烧、土地利用、建材化利用等方式[1—4]。其中,对城市污泥进行干化处理,降低其含水率,是污泥进行最终处置的前提。
污泥生物干化是利用微生物好氧发酵产生的热量增强水分蒸发,同时进行人工强制通风将污泥中的水分带走。与传统热干化技术相比,污泥生物干化具有占地面积小、投资低、运行费用低等特点,适合大规模推广,在我国已经有了工程应用[5—7]。在不同条件下,污泥生物干化后的产物可以进行土地利用或直接填埋,也可以作为填埋场的覆盖土,或制作成衍生燃料。其中,生物干化污泥制成衍生燃料可充分利用其热值,产出附加值较高的产品,且便于运输,具有广阔的市场前景。目前,干化污泥衍生燃料的成型技术已有较多的探索,但对其焚烧特性的研究仍较少[8]。
本文在30 k W循环流化床试验系统内进行了生物干化污泥衍生燃料的焚烧实验,初步探索了其焚烧特性和排放特性,重点考察了衍生燃料和运行条件对焚烧过程和排放特性的影响。
1 实验装置与方法
1.1 实验装置
30 k W循环流化床试验系统主要由循环流化床焚烧炉、烟气冷却器、布袋除尘器、电加热点火系统、给料系统、供风系统和数据采集系统等组成,如图1所示。循环流化床燃烧系统由炉膛、旋风分离器和返料器主要三大部件等组成。炉膛下部直径为100mm,上部直径为140 mm,炉膛高度为5 000 mm,二次风口位于布风板上方1 500 mm处,两个给料口分别位于布风板上方450 mm和650 mm处。
试验台的辅助系统包括电加热点火系统、给料系统、供风系统、烟气冷却器、布袋除尘器、数据采集系统等,炉膛底部的电炉丝加热装置加热床料,以实现点火。生物干化污泥衍生燃料由螺旋给料机从给料口加入炉膛,通过调节电机的转速改变给入污泥的速率,尾部烟气经过烟气冷却器、布袋除尘器和烟囱排入大气。
实验系统各处的温度和压力等测量值显示并记录在计算机上。烟气取样口设置在布袋除尘器出口烟道上,由MGA5移动式红外气体分析仪在线分析烟气中的O2、NO、NO2、CO2、CO和SO2的浓度。
1.2 实验物料
实验所用的生物干化污泥衍生燃料是由生物干化污泥按照一定比例加入煤作为助燃剂,再进行造粒而成的,粒径在4~6 mm之间。生物干化污泥和煤的燃料特性参数见表1,可以看到,生物干化污泥挥发分含量高,固定碳含量低,导致热值比较低。
1.3 实验方法
采用以上物料,分别进行系列工况实验,实验主要改变助燃剂含量、焚烧温度(炉膛平均温度)、过量空气系数(实际空气量/理论空气量)、二次风比率(二次风量/总风量)等因素,在线测量分析不同工况下烟气中O2、NO、NO2、CO2、CO和SO2的浓度。试验时,加入石灰石钙硫比为2∶1。
上述不同试验工况中,在引风机入口利用红外气体分析仪在线分析烟气中的O2、NO、NO2、CO和SO2的浓度,从而获得不同焚烧温度、过量空气系数、二次风比率和钙硫比的条件下,氮氧化物和二氧化硫的排放浓度和规律。此外,在布袋除尘器取飞灰分析其含碳量,结合烟气中CO浓度,计算衍生燃料的燃烧效率。
实验数据处理时,为便于比较分析,将烟气中各组分的排放浓度换算到标准状态(O2浓度为11%)。
2 实验结果与分析
2.1 生物干化污泥衍生燃料焚烧特性
生物干化污泥衍生燃料在流化床内的焚烧特性主要以焚烧效率来衡量。试验过程中,在运行稳定的情况下,在线分析烟气中CO浓度,并取飞灰测试其含碳量,根据CO排放浓度和飞灰含碳量进一步计算污泥的焚烧效率。焚烧效率ηcf的计算公式为[9]:
式(1)中
式中:q3为化学不完全焚烧损失,%;q4为机械不完全焚烧损失,%;αfh为飞灰系数;αhz为排渣率;Cfh为飞灰中可燃物的含量占飞灰量的百分数,%;Chz为灰渣中可燃物的含量占灰渣量的百分数,%;Qnet为污泥的热值,k J/kg。试验过程稳定工况下,焚烧炉不排渣,因此αhz=0。
表2给出了不同工况下CO排放浓度和飞灰含碳量。可以看到,试验中烟气CO浓度在10~95mg/m3,飞灰含碳量较低,经过计算得到衍生燃料燃烧效率均在96%以上。CO浓度和飞灰含碳量与焚烧温度等试验条件之间并没有明显的关系。当衍生燃料中煤粉的比例为40%时,燃料热值约3 510kcal,此时流化床试验台能稳定燃烧并有较高的燃烧效率。若应用于大型流化床焚烧炉,一般燃料热值最好在4 000 kcal以上,因此衍生燃料中煤粉的比例应大于50%。
注:~表示没有相关工况或未取样分析。
2.2 烟气排放特性
2.2.1 氮氧化物排放特性
衍生燃料燃烧过程中NOX的生成浓度主要与燃料中含氮量以及燃烧条件有关,其中燃烧条件主要为焚烧温度和氛围。流化床焚烧炉内运行焚烧条件的主要有温度、分级配风和过量空气系数,从而对NOX浓度产生影响。
图2给出了NOX浓度随焚烧温度的变化情况。可以看到随着温度上升,NOX浓度明显增加,焚烧温度800℃升至950℃,NOX浓度从200 mg/m3升高至500~600 mg/m3。焚烧温度升高会促进更多的中间产物NCO更多得生成更多得NOX,另外会降低半焦和CO的浓度,从而抑制了NO的异相还原反应,最终会降低NOX浓度。由于煤粉与生物干化污泥含氮量相差不大,因此衍生燃料中煤粉比例对NOX浓度影响不大。
图3所示为不同过量空气系数对NOX浓度的影响。可以看到随着过量空气系数增大,NOX浓度有所升高,但整体变化不大。这说明在衍生燃料燃烧时,过量空气系数为1.4时,氧浓度已经足够燃料充分燃烧,此时提高氧浓度对燃料N的转化影响不是很大。
图4所示为分级配风对NOX浓度的影响。可以看到,随着二次风比率的增加,NOX浓度明显下降。二次风比率从20%增加至50%,NOX浓度降低约62%,说明流化床内分级配风对脱硝效果明显。分级焚烧时,随着二次风比率的增大,密相区的氧浓度降低,还原性增强,CO、焦炭浓度增加,抑制了NOX的生成,同时促进了其分解,导致NOX浓度降低。
2.2.2 二氧化硫排放特性
图5显示了随着焚烧温度、过量空气系数、二次风比率和钙硫比变化SO2排放浓度的变化规律。随着焚烧温度增加SO2排放浓度呈上升趋势,原因是焚烧温度升高,燃料中S会越来越不稳定,更多硫析出并转化为SO2,同时焚烧温度增加还会减弱燃料中一些碱金属氧化物的固硫作用,最终会导致SO2浓度的增加[9]。过量空气系数和二次风比率对SO2浓度影响不大。流化床内加入石灰石脱硫有明显的脱硫效果,钙硫比为2.5时,SO2浓度可降至200mg/m3左右,脱硫效率约90%。煤粉含硫量低于生物干化污泥,因此煤粉比例增大会降低SO2浓度。
3 结论
在30 k W循环流化床试验进行了生物干化污泥衍生燃料的焚烧试验,探索了衍生燃料焚烧特性及NOX和SO2排放特性,得到以下结论:
(1)生物干化污泥衍生燃料在流化床内具有良好的焚烧特性,燃烧效率达到96%以上,燃尽特性较好;
(2)衍生燃料焚烧时,NOX浓度随焚烧温度升高而增大,而分级配风可以有效控制NOX生成,效率可达60%以上,衍生燃料中煤粉比例对NOX浓度影响不大;
(3)焚烧温度、过量空气系数、二次风比率等条件对SO2排放浓度影响不大,加入石灰石可以有效脱除SO2,脱硫效率达90%以上,衍生燃料中煤粉比例增大会降低SO2排放浓度。
摘要：在30 k W循环流化床试验了生物干化污泥衍生燃料的焚烧试验;探索衍生燃料焚烧特性及NOX和SO2排放特性。衍生燃料在流化床内具有良好的焚烧特性,燃烧效率达到96%以上,燃尽特性较好;NOX浓度随焚烧温度升高而增大,而分级配风可以有效控制NOX生成;SO2排放浓度受运行条件影响不大,加入石灰石可以有效脱除SO2,脱硫效率达90%以上。
关键词：生物干化污泥,衍生燃料,流化床,SO2,NOX
参考文献
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生物燃料化 篇2
一、地沟油的概述
地沟油, 又名为泔水油, 来源于煎炒后的食用油, 是从餐饮业的地沟隔油池中捞取, 经过简单的加热、脱水、去渣、沉淀等工艺提取的油脂, 属于废弃食用油脂中污染比较严重的一部分。
地沟油作为一种废弃油脂, 会给我们的生活带来很多危害。地沟油不断回流餐桌导致食品安全困扰, 地沟油被非法回收会扰乱粮油市场, 地沟油的提炼产生有毒物质会危害身体健康等等。但随着技术的发展, 地沟油又被称为是“液体黄金”, 可以被制成生物柴油、航空用油等能源, 真正做到变废为宝。
二、苏州市地沟油燃料化回收利用的现状及问题
(一) 苏州模式的现状
苏州采用了“收运处一体化”体系, 即政府将“回收、运输、处置”都交由江苏洁净环境科技有限公司 (以下简称“洁净公司”) 完成。政府每吨地沟油补贴118.8元给洁净公司。国家通过政策规定餐厅与政府部门签订餐厨垃圾定向回收协议且与年审挂钩来保证洁净公司原料的供应。虽然有规定但不免有部分小餐厅在利益驱使下将地沟油卖给非法回收商, 因此苏州政府部门采取没收黑车与截获地沟油并举的方式对非法回收商进行打击。另外, 洁净公司拥有强大的技术管制, 使用安装有GPS定位的专用收油车回收餐厨垃圾, 大大提高了地沟油的回收率。
目前洁净公司将收集到的地沟油经过除杂、装罐、高压密封加热等处理后, 用离心机将油、水、渣分离。分离出的油用于加工生物燃料, 水运往厌氧车间发酵制成沼气作为燃料发电以供企业的日常消耗, 资源得到了有效的循环利用。但从调查中得知, 目前洁净公司生产的生物燃料主要销售对象还是化工企业, 并未进入公众普遍使用领域, 产品销售不畅。
(二) 苏州模式存在的问题
1. 回收不彻底, 流向非法商
苏州模式中, 原料供应是强制执行, 不存在市场性的价格机制作用, 供应链决策的领导者是地方政府, 但是小餐厅数量多变化大难以监管。部分店主缺乏责任心且在利益的诱使下将餐厨垃圾卖给非法回收商甚至还主动购买地沟油。
2. 缺乏销售政策的支持
根据发达国家的经验, 美国政府给予生物柴油税收激励政策, 日本政府高价回收废弃食用油来促进地沟油的燃料化利用。但中国尚未能在产业链的两端给予地沟油收购及生物燃料消费以价格补贴或税费优惠, 未能从价值链整合的角度统筹考虑政策的制定。
3. 消费者对再生能源的认可度不高
消费者的认可度决定了该种生物燃料能否形成固定的市场。社会公众既是废弃食用油回收利用过程的监督者, 又是加工商所制生物燃料的消费者, 其行为具有双重影响作用。据调查, 目前消费者对生物燃料的安全性、价格等方面还有众多疑虑, 因此生物燃料销售不畅。
三、政策建议
(一) 政府角度
1. 完善立法, 明确标准
国家应该完善地沟油相关方面的立法, 苏州市应该根据地区特色制定相关标准, 从法律层面上治理和惩罚地沟油回收方面的不法行为, 促进地沟油生物燃料化利用。
2. 加强惩罚力度, 规范回收程序
政府应该对回收过程中餐馆和非法生产商生产销售地沟油的行为进行严惩, 处以高额的罚款甚至让餐馆倒闭, 让餐馆和非法生产商望而生畏。
3. 实施奖励补贴, 优化回收模式
政府可以对餐馆实施税收减免、奖励补贴等方式激励餐馆主动将地沟油交由企业进行生产, 调动积极性。苏州政府应尽快落实并推广天然气反哺餐馆的政策, 从源头上控制地沟油的流向。
4. 加强宣传工作, 引导公众舆论
政府需要对地沟油生物燃料化回收利用进行宣传, 让消费者信任产品并购买, 引导公众舆论, 让不达标的餐馆无处生存发展。
(二) 企业角度
1. 扩大技术投入, 增强企业实力
对于江苏洁净环境科技有限公司而言, 其应该加强自身技术改进, 提高地沟油燃料化利用的效率, 降低生产成本, 通过技术改进, 改善最终产成品质量, 促进地沟油生物燃料化。
2. 扩大产品宣传, 加强营销管理
企业除了降低成本之外还需要对制定营销方案, 加强管理, 拓宽产成品的销售方向。
(三) 餐馆角度
加强对餐馆负责人的社会责任心关注, 通过教育提高其个人素质与环保理念, 自觉将废弃油脂主动交给企业回收处理, 从供求上遏制地沟油的生产。
(四) 消费者角度
消费者应该加强对食品安全、能源方面的关注, 增强维权意识, 当发现违法餐厅时能立即举报, 提高社会责任心。
摘要：实现地沟油的生物燃料化回收利用是保障食品安全、缓解能源危机的双赢举措之一, 回收过程是关键之处。苏州市在地沟油生物燃料化回收利用中有着独特的做法, 本文在分析现状的基础上, 找出存在的不足之处, 提出相应的对策, 推动苏州市地沟油的生物燃料化回收和利用。
关键词：地沟油的回收与利用,生物燃料化,政策建议
参考文献
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浅谈电厂燃料的采制化管理 篇3
同时, 至于发电中包含的方法, 其中包括火力发电, 至于它所占的比例, 主要取决于我国的能源结构, 火力发电中最主要的一次能源依旧是煤炭, 所以, 属于电力生产的重要因素依旧是如何管理燃料。特别是改革以后, 煤炭在市场中越来越自由, 开始售供, 用的就多了, 这样一来, 煤炭的来源就堪忧了, 在这种情势下, 燃料管理这门科学得到了迅速发展, 在实践中形成了一个年轻的管理学科, 并进行不断的改正以及调整, 力求达到最好, 这样才能使系统越来越完成。
对于煤炭开采需要注意的地方很多, 管理内容也很多, 采制化管理的内容较多, 它主要有制定一个制度去管理, 对煤炭的处理有什么要求以及如何执行等等。这些内容只有一个目的, 那就是使对煤炭的选择更加公正公平以及公开, 把这些运用到现实中, 这样才能达到使煤炭开采验收等一系列步骤更加顺利。
1 电厂燃料在采制化管理方面所存在的问题
1.1 采样方面
由于在采取过程中忽视了一些问题从而使得采取的样品根本没有什么实用价值, 从而产生了一系列问题。在我国对电力进行煤炭收集时会发现, 它包含三个方法, 包括通过将煤炭堆成一堆, 或者堆到火车上以及制成煤流这三种技术。然而方法均不完美, 在运用过程中都有各自的缺点。第一, 先分析将煤堆成一堆, 不管技术人员如何测试, 他们能测试到的只是表面的, 根本不具有代表性, 取样方法相对比较糟糕, 往往会产生许多偏差。第二, 若是放到火车上, 如果火车中具有一些密度比正常煤大的商品煤, 或者说出现遗漏了哪节车厢并没有装煤, 这都会给样品采集与测定带来很大的偏差, 这样便达不到标准。最后一种煤流的方法, 煤流动的很快, 如果采样员在中间或在从流带的构件来采样是非常不容易的, 和左, 中, 右转动采样根本无法完成对于样本的标准。运用这些技术进行测定, 总是会发生意外, 使少数代表了多数, 采集的点设置不正确, 而且机器也会发生错误, 一旦错误了, 带来的便不仅仅是误差这么严重了, 这会直接改变了煤的质量以及精度。
1.2 制样方面
按照样品制备工艺方案的有关规定, 工人在样品制备过程中, 也很难达到相关标准尺寸的留样标准。与生产实际情况相比, 被采用的相关的国家标准程序, 是通过绘制而完成的实验室的先进设备。一线生产经营单位往往难以达到规定标准的实验室和设备, 无法满足政府需求, 由此所造成由样品制备产生的错误, 将会造成极大的误差标准。
1.3 化验方面
在对煤炭进行测定时, 周围环境的不同可能会使得对同一种煤的测定结果不一样, 设备的不同以及测定水平的不同都将会直接影响结果。其中所说的环境改变包括温度高低变化或者空气湿度的变化都会多多少少的影响结果。在此同时, 处于至关重要地位的机器总是不能正常运行, 这些缺乏精密度的机器运用时总是会产生许多错误。此错误是一个直接的矛盾所造成的深化双方造成不必要的经济损失煤炭供应单位和电力公司。
2 加强电厂燃料采制化管理的建议
2.1 建立并优化采制样管理制度
2.1.1 密码传递煤样
煤炭是一种较特殊的商品, 由于其结构、物理、化学特性决定其质量差异变化大, 不稳定、粒度不均匀, 在采制化误差中, 采样占80%, 制样占16%, 化验占4%, 管理制度、管理方法的变化, 都能影响煤质验收结果。通过多年的实际工作, 我们已经总结出了一套行之有效的管理办法——密码管理程序, 即从煤炭进厂数量验收之前, 由专人负责, 根据供方提供的相关资料, 如煤种、数量、矿别承运日期等进行编码。编码共六位数字, 如010101, 分别为01月01日第01个煤样, 每年循环一次。煤样从轨道衡过衡, 采制样班采样制样, 化验班化验, 统计员统计验收时才能解码, 保证了整个质数量验收过程的公平、公正。
2.1.2 供需双方共同采制样
在采取测定过程中之所以测定结果与真实结果的差别会高达百分之八十, 其中肯定有人为原因, 测定煤样单位为了能够使对方更加相信自己, 并且减少不必要的不愉快, 甚至在督促采取煤的过程中, 就与供煤单位商量好了, 在采取测定过程中, 派人过去, 采取完就现场保存起来, 然后到实验室用机器去测定。
2.2 强化采制化过程的监督
2.2.1 总体监督
国家在对煤炭检测这一过程中的态度可是十分严谨, 制度了一系列标准与方案去执行, 这促使这采取并测定煤炭的人员必须严格遵守这一方案和标准, 并且要按照上面的规定去监督, 并且采集过程中也要严谨求实, 所以我们所做的包括必须要努力工作的奖励和惩罚上, 必须设计一套全面的管理和监督。只有这样, 才能进一步加快速度收集和处理, 保证了生产效率, 在挑选国家标准和规范的监督良好的工作。国家规定办的监督, 可以收集和落实责任人负责制的方案, 通过一系列合理的和负责任的系统的工艺手段, 充分调动参与, 提高员工的积极性, 从而实现电厂燃料了采制化的精度和效率。
2.2.2 工作过程监督
在今天, 由于中国的电厂几乎没有合格的技术人员以及一些机构来对煤炭采集方面来管制和引导, 从而导致一些采集人员在采集测定过程中多多少少会犯一些错误, 并且违背了规范与标准。要设置采样系统下的工作指导体系, 这能有效消除由于工作人员在取样, 试样制备过程中的错误造成的违规行为。如在捡煤作品的有效监督方面, 我们需要员工认真的进行采摘, 对此需要增加现场检查, 并保持取样, 准备和监督工作的认真态度。它也可以细化到具体的鼓励措施通过具体的量化优良的激励条件或表现不佳的奖励采摘过程中的每一步或惩罚员工的表现。这不仅将员工知道问题出在哪里, 我们还要通过正确的数据采集, 并以具体的编程人员进行分析, 找到其更容易出现问题的环节并加以改正。
2.3 加大对设备的投资力度
首先, 加强工作人员的对采集测定操作的技术是必须的, 而且还有培养他们一系列的素质, 最重要的是要引进更加现代化更加精密的机器以及投入更多的资金。在火力发展的煤炭采集方面在不久以后的发展肯定是要让机器代替人, 并且信息传递更加流通, 我们一定要在我国经济发展较好的今天开始实施, 使这些目标早日实现。
2.4 不断提升相关人员素质水平
接下来就该谈谈电厂的采制, 这个需要工作人员有一定的技术含量, 所以要在这一点上对他们培训, 接着还要了解他们的思维并且必要时带领他们。因为这个工作比较枯燥无聊并且烦躁, 所以只有当工作人员从心底里爱上了这个工作, 才能真正的使工作人员体会到工作的乐趣。除此之外, 还需要开展学习课程, 进一步规范他们, 并且要通过教育和开导, 从而提高他们的技术以及完善他们的素质。
3 结语
以上分析发现, 采制化管理是一项非常复杂的系统工程, 是燃料管理的重中之重, 必须要具有一流的设备, 一流的技术, 一流的环境, 还要有过硬的技术, 采摘思考他们还必须严格科学的管理方法, 管理系统的优良的品质, 管理实践和认真执行, 才能够顺利的完成采样, 以确保筹备工作, 确保圆满完成了企业安全的燃料管理在经济中发挥更大的作用。
摘要：采制化作为火力发电行业重要的燃料质量检测体系, 广泛应用于电厂燃料质量检测管理当中。在我国对电力资源需求越来越大的今天, 做好火力电厂的燃料采制化管理是电厂能够平稳高效运营的保证。本文在这种情况下, 首先对电厂燃料在采制化管理方面所存在的问题进行分析, 并有针对性的提出具体的建议对策。
关键词：电厂,燃料,采制化管理
参考文献
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工业甲醇燃料化应用问题的探讨 篇4
随着石油资源的日益枯竭及其带来的严重环境污染问题, 国内外将目光转向了更加节能环保的新能源的开发和利用。而在近年来, 由于城市内禁止燃煤、液化气涨价和石油价格剧烈波动等因素的影响, 在考虑环保和价格方面的问题下, 甲醇液体燃料作为替代能源在生产生活中的作用慢慢的凸显出来。
2 甲醇液体燃料理论依据
甲醇液体燃料指的是一种以甲醇为主, 部分混合有乙醇、丙醇等多元醇类和极少量的烷烃, 并且适当的添加一定量的添加剂的液体燃料。此外也被VulcanCincinnati组织称呼为“甲基燃料”以及根据添加剂的变化也被称为“醇基燃料”、“生物醇油”、“醇化油”等等。
甲醇是无色透明、易挥发、易燃的液体, 抗爆性能好, 含氧量高, 燃烧后的废气排放比柴油和液化气少, 具有燃烧充分的优势, 因此是优质的清洁燃料。诺贝尔化学奖获得者George A.Olah教授就提出了“甲醇经济”的概念:甲醇主要作为碳循环中能量的载体, 可以实现从CO2到甲醇再到CO2的绿色能源循环[1]。而作为替代能源, 甲醇液体燃料有如下特点。
(1) 甲醇液体燃料原料来源广, 以煤炭、重油、天然气或生物质等为原料进行生产甲醇的工艺简单, 技术成熟, 国内产量逐年累计上升。据统计, 2013年全国精甲醇累计总产量达到了2878万t。此外, 甲醇液体燃料可以通过煤炭液化技术和生物质生产再生能源技术等直接获得, 因此规模化生产甲醇液体燃料的成本远低于其他清洁燃料, 市场竞争力较大。
(2) 甲醇液体燃料热值较低, 蒸发潜热大。通过试验可知, 甲醇液体燃料的热值一般能达到20100~26000kJ/kg, 仅是柴油、液化气等高热值燃料热值的60%左右, 属于低热值液体燃料。纯物质在其相态变化 (温度不变化) 时所吸收或放出的热称为潜热。从液态到气态的变化过程中所吸收的热称为蒸发潜热, 而甲醇液体燃料蒸发潜热为1130kJ/kg, 是汽油的4倍多[2]。因此, 采用雾化燃烧的方式可以使甲醇液体燃料的性价比更高。
(3) 甲醇液体燃料闪点不高, 通过测定, 其闪点为16℃左右, 根据液体燃料关于闪点的分类, 属于中闪点液体燃料 (-18~23℃) ;查化工手册可知, 原料甲醇沸点只有64.7℃, 因此调配后的甲醇液体燃料沸点在64.7~200℃间, 属于较易燃烧的燃料。因此, 在生活生产中对于甲醇液体燃料的应用需要特别的注意。
(4) 甲醇液体燃料是一种清洁能源。由于原料甲醇本身含氧, 调配后甲醇液体燃料燃烧时需氧较少, 燃料燃烧充分, 呈蓝色火焰, 烟气中不含有炭黑, 仅含有二氧化碳和水, 并且由于硫含量极低, 燃烧后烟气中基本不含硫化物。但未燃尽的甲醇液体燃料气体对眼睛有强烈的刺激作用, 并可使人致盲。
(5) 甲醇液体燃料适应面广。甲醇液体燃料适用于城市餐饮业炉灶、中小型锅炉、居民家用灶具及工业炉窑, 但由于性能与其他燃料的区别, 需要使用专用的燃烧设备[3]。
3 甲醇中掺水的问题
由于甲醇存在闪点低, 热值不高的问题, 所以不能直接应用做燃料, 所以应该适当的添加一定量的添加剂实现闪点和热值的提高, 从而达到燃料正常使用的目的。而目前甲醇液体燃料供应单位基本都是小微型的民营企业, 企业自身条件使得企业在大规模规范化生产以及对产品的研发改进等方面受到一定限制。由于甲醇液体燃料是一种多组分的混合燃料, 国标主要是对主要成分做了明确规定, 对辅助成分的要求只是进行了限制。少数企业为了降低成本, 在甲醇液体燃料的配方上不太规范。
基于成本上的考虑, 很多厂家选择在甲醇液体燃料的调配过程中添加水作为添加剂, 含水可以提高开口闪点, 提升了产品储存的安全性, 但是有的厂家为了降低更多成本而添加了过量的水, 甚至燃料中甲醇含量在75%以下、密度达到0.85 (体积) , 很大程度上降低了热值, 最后反而影响燃烧的效果。而在使用中发现甲醇液体燃料中掺水存在着以下的问题。
3.1 掺水后容易造成系统腐蚀
在许多厂商对甲醇液体燃料的调配时, 受场地和技术水平的影响, 存在很多不确定性的问题, 导致存在游离状的水, 而这一部分的水分会直接引起金属的化学和电化学腐蚀, 并且在燃料中可能含有的某些含硫及酸性腐蚀物质会溶解在水中时, 与金属反应, 会加快金属的腐蚀过程。处于游离状态的水对金属的危害很大, 它能腐蚀各种设备和钢制零件, 如钢油罐、油桶、管道、阀门等零件。水分对低合金钢有较强烈的腐蚀作用, 也腐蚀铜和锌等有色金属, 对青铜不产生腐蚀, 溶解在燃料中的微量水分只引起低含量钢铁腐蚀[4]。
3.2 含水量对燃料的低热值有双重的降低作用
水不属于燃料, 因此会降低甲醇液体燃料的热值, 影响燃烧效果。在甲醇液体燃料燃烧过程中, 由于水本身无法燃烧, 必须得由甲醇燃烧后提供热量使其汽化为水蒸气, 使得燃料燃烧的热值转换效率下降, 热值降低。
3.3 掺水会对燃烧效果产生影响
由于在甲醇液体燃料中, 水是不具有燃烧效果的, 因此在燃烧过程中会影响燃料中甲醇的燃烧。主要是因为甲醇需要提供部分的热量使水分蒸发, 降低燃料的热值, 并且由于燃料掺比的关系, 燃烧出口的燃烧效果有限, 会出现燃烧过程断断续续的情况, 如果含水量过多, 燃烧过程还有可能被中断。
4 甲醇液体燃料掺水的实际应用
在实际应用中, 甲醇液体燃料的使用事故, 很大一部分原因可能是由燃料中掺水的关系。为此, 笔者主要调查了厦门市场的甲醇液体燃料掺水的情况, 发现主要存在如下问题。
一部分产品掺水量过多, 达到25%以上, 使得甲醇液体燃料密度为0.85以上。其中主要有厦门火焰山新能源科技有限公司、厦门绿洁宝能源科技有限公司、厦门双赢能源科技有限公司、厦门中邮陆航油气有限公司以及厦门金锐新能源有限公司等。还有直接使用精甲醇作为原料的, 主要有厦门圣大新能源科技有限公司。
通过上文对掺水的分析可以知道, 掺水不容易实现热值和闪点的提高, 还会带来更多的问题, 因此可以认定掺水的方法不佳。而直接使用精甲醇也存在巨大的安全隐患。精甲醇为有毒化工产品, 闪点低, 挥发性强, 对人体有显著的麻醉作用, 对视神经危害最为严重, 吸入浓的精甲醇蒸汽时会出沉醉、头痛、恶心、呕吐、流泪、视力模糊和眼痛等, 需要数日才能恢复。
近年来, 市场上出现了新产品“生物醇油”, 指的是以低碳醇和醚类、酯类等替代石油产品烃类作为热值增效剂, 经化学勾兑和物理络合合成的一种高清洁的燃料, 其原料仍然为以甲醇为主的醇类, 一样属于甲醇液体燃料, 而非生物燃料。
厦门鑫烨盛能源科技有限公司通过多年对甲醇液体燃料的研究, 从提升甲醇燃料化应用的技术水平, 与生物质能源的综合利用, 以生物柴油作为添加剂, 替代水以及其他添加剂的作用, 可以提高甲醇液体燃料的热值, 克服此类燃料因热值低而不能让客户满意使用的缺点, 同时还可以提高甲醇液体燃料的闪点, 大大提高使用和储存的安全性, 减少相关事故的发生[5]。其中, 生物柴油为生物质能源, 符合国家新能源政策的导向, 并且通过生物柴油提高甲醇液体燃料的闪点和热值, 通过甲醇改善生物柴油的燃烧效果, 提升产品质量。
5 甲醇液体燃料应用的展望
通过对甲醇液体燃料的研究发现, 由于甲醇的特性决定了作为燃料应用必须达到燃料的标准, 需要一定的技术改善, 而水作为常见的添加剂在甲醇液体燃料中的作用弊大于利, 因此在应用中会被逐步替代, 接下来厂家应该研发出热值和闪点更高的产品来满足市场的要求, 以科学地应用新能源。
参考文献
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[4]肖贵和.节能减排的柴油替代品[C]//中国农村能源行业协会.新型液体燃料技术发展前景研讨会文集.北京:中国农村能源行业协会, 2008.
生物燃料生产设备 篇5
开发了一系列利用油菜籽油生产柴油的技术及实现该工艺过程的设备。技术具有如下竞争优势:节省短缺燃油;植物性材料再生性;燃烧产物相对环保;可以在放射性污染土地上种植油菜, 从土壤中吸收放射性核素 (大部分进入茎杆中, 实际上不会渗入油菜籽) 。研制了一套利用石油和油菜籽油生产混合燃料的设备, 包括10~20台菜籽油压榨机、利用高活性空化处理与成分混合制备混合燃料的装置。基本部件:流体动力混合器 (激活器) 的结构设计获得了著作权证。操作简单, 可靠, 占地面积小。利用该设备生产的燃料混合物, 在标准的柴油发动机上进行长期测试, 结果表明, 生物燃料:不需要进行发动机改装;保证与使用石油燃料的特性相同;几乎没有环境污染;在储存过程中不会分层。研究了由菜籽油制造单成分柴油“油菜甲基醚”的工艺过程, 标准发动机不做结构改装即可使用此柴油。编制了年产6万t“油菜甲基醚”生产厂方案, 计划与乌克兰国立科技大学 (原基辅工学院) 联合设计和制造油菜油再醚化成甲基醚的生产设备。每生产1 000 L“油菜甲基醚”, 消耗:100L油菜籽油、110 L甲醇、16 L催化剂。另外形成甘油110 L。技术性能:装置—生产力:2 m3/h;功率:5.5k W;尺寸 (mm) :1 600×1 300×1 280;重量:1 500 kg。压榨机—产油量10~25 kg/h;功率:4 k W;电源电压:380 V;处理种子湿度:2%~6%;油粕残余油:8%~15%;尺寸 (mm) :1 430×930×1 170;重量 (包括更换部件) :502 kg。优点:由菜籽油生产的油料比用矿物原料生产的油更环保。有害化合物的排放量远小于石油, 其中硫的含量只有其1/70。创新点:获得了著作权证。研发阶段:制造试验样机。掌握压榨机的工业生产。合作建议:出售技术文件。
2020欧洲生物燃料展望 篇6
在未来的十年, 甚至更长时间, 液体燃料或者其他形式的能源, 例如石油等, 仍然是交通运输中最主要的能源供应。而其他可再生能源, 如氢电池和光电等, 在高效推广解决方案方面, 仍然面临很大困难。当然, 生物燃料有他们自身的问题。不容置疑的是, 一些可再生能源在应对气候变化方面比传统能源要好得多。这里同样面临的问题是, 如何解决在原料生产过程中土地利用紧张的问题。
其核心问题是:在未来十年的时间里, 欧洲将在交通运输方面, 保持对石油多大程度的依赖。生物燃料在这个问题的解决过程中将扮演什么样的角色?我们认为, 欧洲需要寻找、研发更多其他的生物燃料, 来解决目前由于石油危机带来的能源短缺的挑战, 以降低温室效应带来的影响。
在全球范围内, 由于石油的短缺, 在交通领域中使用生物燃料的紧迫性将进一步加剧。同时, 这对于各个国家和企业也是一个机遇。目前, 巴西和美国在全球生物燃料生产中处于领先地位, 而欧洲在这些方面则相对滞后。
不同水平的生物燃料消费在不同的地域扮演着不同的重要角色, 这在很大程度上是各国政策导向使然。由于20世纪70年代的能源危机, 巴西的生物燃料在当时就得到了较大规模的拓展, 而现在, 巴西生物燃料的发展也由于经济全球化带来的广阔的国外市场而得到促进。
在美国, 由于能源新政的政策激励和能源安全的必然需求, 目前, 生物燃料也得到了快速发展。与此相反的是, 在欧洲, 刺激生物燃料发展的最大因素是气候变化, 而不是政策因素。尽管如此, 能源安全问题, 以及日益紧张的石油短缺问题, 将会加快欧洲在未来几年发展生物燃料的进程。同时, 在其他可再生能源技术尚不完善的情况下, 将刺激对生物燃料的新一轮需求。
对于电动车较乐观的预期是, 在未来的十年, 电动车会成为欧洲交通运输的主要替代方式。最后, 我们期待大家能够更深入地认识到, 石油价格上涨对欧洲走出经济危机会带来巨大威胁, 这意味着, 对可再生能源的需求必须相应加大, 生物燃料依然是极具潜力的解决方案之一。
需要突破的瓶颈
针对生物燃料的供应方面, 两大问题必须得到解决:一是解决土地利用紧张问题, 解决生物燃料生产和食物供应的问题;二是相对于化石能源来说, 确保生物燃料能够减少温室气体的排放。在此之前的几年, 这两大问题制约了生物燃料的发展。但是, 这也促使我们产生了如何突破这些瓶颈的想法。
在全球粮食安全的大背景下, 粮食供应和能源供应的纷争, 必须被重新加以考虑。解决方案包括, 尝试改变全球粮食的分配方式, 因地制宜, 解决全球粮食分配的不均衡问题。
同时, 这对于促进农业生产也是个机遇, 当然必须控制农业生产的过程:一是对现有农产品的最佳分配方式加以改善;二是发展和使用更多农业方面的先进技术;三是对农业的集约化可控生产是可行的。农业产量的提高能够避免土地利用之争, 粮食供应和能源供应的纷争也将得到缓解。不论是粮食生产还是能源供应, 都将有充足的后备土地。
目前, 可替代生物燃料已经得到应有的重视。科学界争论的焦点在于:生物燃料的原料生产带来的土地利用变化, 以及在温室气体排放估算模型方面尚未达成共识。据目前的研究估计, 生产这些生物燃料造成的直接和间接温室气体排放是在允许的范围内。虽然在一些生物燃料的生产过程中, 排放的温室气体比使用化石能源还高, 但还有另一些生物燃料的排放量要比使用化石能源低得多。我们很有必要加大对这些领域的科学研究, 特别是和间接排放相关的部分, 因为这些部分很可能对全球农业系统以及经济发展造成影响。
现在清楚的是, 一些生物燃料比其他种类能源产生的温室气体要少得多, 而排放温室气体多的生物燃料将不会得到市场认可。新政策、新技术和新实践, 需要在将来得到更大范围的推广, 以应对全球气候变化带来的影响。
由于欧洲在发展清洁、可持续能源标准和规范方面处于领先地位, 因而在生物燃料方面, 最大程度地降低温室气体排放量, 在不久的将来很有可能实现。
生物燃料在争议中前行 篇7
利用巴西的甘蔗生产乙醇作为能源供应, 比使用汽油能够多减排二氧化碳达70%。
2011年6月初, 老牌石油企业壳牌与巴西最大的糖业及乙醇生产商Cosan正式签署协议, 双方将成立一家名为Raizen的合资公司, 从而开始了其筹划已久的生物燃料探索之路。
壳牌公司表示, Raizen每年将生产、销售超过20亿升生物燃料——甘蔗制乙醇, 目标是发展成为“最具低碳效益的生物燃料商业项目”。Cosan还将和壳牌在分销领域进行合作, 通过壳牌在巴西的大约4, 500个服务网点进行燃料的分发、运输和出口, 总量将达到200亿吨。
虽然生物燃料仍然不断为环保组织所诟病, 其理由是:在生物燃料需求迅猛增长的同时, 世界粮食价格在日益上升, 森林砍伐的现象也很严重, 而生物燃料的生产占用了大量之前用于粮食生产的土地。研究显示, 生物燃料的发展对减少二氧化碳排放的作用微乎其微。
但壳牌坚持认为, 巴西利用甘蔗生产乙醇是目前生物燃料行业中效率最高的。巴西甘蔗工业联盟提供的数据显示:巴西每年每公顷甘蔗能够出产7, 000公升乙醇;而在美国, 每公顷玉米只能出产3, 800公升乙醇;在欧洲, 每公顷则仅出产2, 500公升乙醇。利用巴西的甘蔗生产乙醇作为能源供应, 比使用汽油能够多减排二氧化碳达70%。
同时, 两家公司将加快在第二代生物燃料可持续发展项目上的合作, 计划投资120亿美元。第二代生物燃料将利用劣质粮食和废弃的植物进行生产, 能够减少对农业用地和对食品供应的压力。
当石油价格不断上涨, 生物燃料的发展可能加速;当石油的价格超过70美元/桶, 传统的和新一代生物燃料将更加具有竞争力;当这一切来临时, 我们将进入一个崭新的能源世界。生物燃料会给发展中国家带来发展机遇和经济利益, 并加快全球经济复苏吗?
航空业亟需新能源
2010年10月, 作为全球航空业的代表, 国际航空运输协会 (IATA) 提出了三项二氧化碳减排目标, 并通过国际民航组织 (ICAO) 递交哥本哈根国际气候变化大会。这三项目标是:到2020年, 每年燃油效率提高1.5%;从2020年起, 通过碳中和增长, 稳定碳排放量;到2050年, 碳净排放量比2005年减少50%。欧盟则在去年单方面公布, 自2012年起对所有抵达欧盟的商业航班实施碳排放配额制度。
在越来越大的碳减排压力下, 世界各国航空公司均在探索相应方案。目前, 航空公司业已实施的减排措施主要包括:实施“碳补偿”计划, 通过旅客自愿为其合作的非营利组织捐款的形式, 购买“碳补偿”额度;改善机队机型以提高能效;降低服务能耗等。
但是, 目前航空业最大的碳排放源是航空燃料, 飞机在飞行过程中不仅排放出大量氮氧化物等传统污染物, 还排放包括二氧化碳、水蒸气等温室气体。航空燃料的碳排放量占航空业总排放量的90%左右, 因此, 从燃料入手才是航空业减排的根本。
目前, 在发达国家, 航空燃油的使用占整个石油产品产量的8%。IATA估计, 如果航空公司使用生物燃油, 整个行业每年可以减少0.7%的碳排放量, 在付费排放的大趋势下这将为航空公司节省一笔费用, 整个行业可能因为生物燃油而产生1, 000亿美元的价值。在业内人士看来, 燃油市场定价的不稳定性和未来石油储备的问题, 都使得航空公司维持运营并盈利的难度进一步加大。
虽然对于汽车来说, 燃油的替代品往往选择电力而非生物燃料, 但对于飞机, 至少从目前看, 电力驱动还无法实现。这也使得生物燃料成为航空业实现碳减排的唯一选择, 比较现实的考虑是, 逐步增加生物燃料在航空燃油总量中的比例。如果使用第二代生物燃料, 制造商并不需要重新设计引擎或飞机, 航空公司和机场也无需开发新的燃料运输系统。
波音公司很早就致力于航空生物燃料的开发。2008年2月, 在商业客机的首次生物燃料试飞中, 波音、英国维珍大西洋航空和通用电气航空证明了使用可持续性生物燃料与煤油的混合燃料的技术可行性。同年12月, 波音与新西兰航空、劳斯莱斯公司再次进行了可持续性生物燃料的试飞。2009年初, 波音又分别与美国大陆航空、通用电气航空、日本航空及普惠公司 (Pratt&Whitney, 飞行器发动机制造商) 举行了一系列进化测试, 所有这些试飞都强调可持续性生物燃料可应用于现有机队的减排, 无需改造飞机或引擎。2011年4月, 波音宣称, 环保可行的可持续性生物燃料将在2015年成功开发。在目前波音的试飞机型中, 生物燃料与传统燃料的比例为5:5, 未来可能提升到9:1, 甚至100%采用生物燃料。
2011年4月起, 汉莎航空往返于法兰克福与汉堡的空客A321型客机使用生物混合燃料进行为期6个月的试飞, 目的是研究生物混合燃料在常规飞行中的应用效果、有害物质排量以及对引擎的影响等。这种生物混合燃料添加了50%的生物合成物质, 与传统煤油燃料相比, 其燃烧产生的固体颗粒物和二氧化碳量较低。在试验期间, 这架空客A321客机预期总计将减排二氧化碳1, 500吨。
之前, 汉莎航空已与巴西塔姆航空 (TAM) 合作, 在拉丁美洲进行了首次生物燃料试飞, 所使用的生物燃料以巴西当地产的麻风树果实为原料, 生物燃油和传统燃油各占一半。研究表明, 与传统以石油为原料的航空燃油相比, 利用由麻风树果提炼而成的生物燃料可以使整个航空业的碳排放减少80%。
生物燃料扩张争议
虽然在直接使用过程中已显示出减排效果, 但对于生物燃料一直存有争议的焦点是:生产时不可避免需要利用大量土地, 常和粮食生产产生矛盾, 生物燃料也被认为是影响粮食价格和危机的因素之一。
英国公司最近在非洲大规模开发土地, 以满足生物原料种植园的需求。据《卫报》的调查, 英国开发土地的规模比其他很多国家都要大, 从莫桑比克到塞内加尔, 用于生产生物燃料的320万公顷土地中有一半都属于英国公司。
英国慈善捐助行动机构所做的研究报告, 确认了在非洲东部和西部的海岸开垦了成千上万公顷土地以发展生物燃料的事实。对此, 爱丁堡大学非洲发展研究中心教授詹姆斯·史密斯表示:“我认为该报告给出的统计数据相当保守。私人投资的规模已经远远超出我们对生物燃料研究的预期, 比如土地开发利用。这些投资将削弱英国在发展问题上的投资热度。”
现在并没有世界各国在非洲开垦荒地的全纪录, 但是由《卫报》所做的调查显示, 撒哈拉以南的非洲大陆生物燃料用地的数量在急剧增长, 其中包括20多个国家的100个项目和50家公司参与其中。
克里斯特全球绿色能源 (Crest Global Green Energy) 拥有最大规模的占地量, 在马里、几内亚和塞内加尔占有90万公顷土地。克里斯特全球绿色能源行政总裁汤姆·斯图尔特说:“确实在一些地方存在生物燃料和粮食生产争土地的现象, 但是我们的项目会同时兼顾粮食生产。在贫瘠的土地上, 我们把生物燃料生产和粮食种植结合, 还能够有效提高土壤的肥力。我们的项目已经充分考虑当地的社会因素, 项目的开展必须获得当地人的同意, 同当地政府签订合同。”
在目前波音的试飞机型中, 生物燃料与传统燃料的比例为5:5, 未来可能提升到9:1, 甚至100%采用生物燃料。
汉莎航空机队中的所有飞机一年能消耗2, 500万吨石油燃料, 若使用棕榈油作为生物燃料, 需要德国、瑞士和奥地利三个国家的全部土地种植, 才能满足巨大的燃料消耗。若选择藻类作为生物燃料来源, 预计只需1/2的柏林城市面积就能满足需求。
另一家名为“太阳生物燃料” (Sun Biofuels) 的英国公司, 在坦桑尼亚承包了8, 000公顷土地, 用于种植麻风树。该公司坦桑尼亚分支机构的主管彼得说:“两年之后我们将进入收获期, 并开始生产生物柴油, 产品主要出口欧洲。”然而, 在干旱地区大规模种植麻风树仍然存在很大困难, 比如, 需要充足的水源、肥沃的土壤, 才能有较高的产量。
英国在非洲进行生物原料种植, 面临的第二大障碍是, 可能带来严重的环境问题。如果通过砍伐森林获得更多荒地来种植麻风树, 将可能导致更多的碳排放。欧洲环境政策机构目前宣布, 砍伐森林种植麻风树所导致的碳排放, 将在2011年超过碳减排量的35%, 到2018年超过碳减排量的60%。然而, 欧洲的投资商在发展生物燃料的过程中, 并未将这一直接不利影响考虑在内。
英国和欧盟关于使用更多的生物燃料或者混合燃料来替代汽油、柴油等化石能源的法律规定, 刺激了生物燃料市场的发展。但是, 这些法律在2011年4月被生物伦理学委员会的那菲尔德法庭谴责为不道德和十分恶劣。在英国, 只有31%的生物燃料符合《环境保护自愿规则》, 这些自愿规则用于保护水源、土壤和二氧化碳储量。
虽然英国在非洲大规模种植生物原料, 但目前在英国国内, 只有较少部分生物燃料来自非洲, 不到英国能源供应总量的1%。英国交通部长诺曼·贝克说:“我认为持续发展生物燃料至关重要。但是我们现在的发展太快了, 要想降低由此带来的巨大影响, 必须采取合理措施应对森林砍伐。”
藻类是最佳选择?
在耕地有限的情况下, 种植传统生物燃料与耕地利用、粮食生产、环境保护之间存在矛盾, 因此, 探索发展新一代的生物燃料来满足能源供应成为各国不约而同的选择, 诸如养殖海藻用以生产蔬菜油、生物柴油、生物乙醇和其他生物产品。
对此, 有一种观点认为, 藻类是生物燃料的最佳选择。例如, 汉莎航空机队中的所有飞机一年能消耗2, 500万吨石油燃料, 若使用棕榈油作为生物燃料, 需要德国、瑞士和奥地利三个国家的全部土地种植, 才能满足巨大的燃料消耗。若选择藻类作为生物燃料来源, 预计只需1/2的柏林城市面积就能满足需求。按照IATA的预测, 只要航空业燃料中采用1%的生物燃料, 便可以维持生物燃料市场。生物燃料同样有望解决道路交通所需柴油总量的6%, 每年二氧化碳的排放可以因此减少1.6亿多吨。
与其他生物原料相比, 海藻可以在仅具备水、二氧化碳、自然光的环境中种植, 不用土地同样能完成种植, 并且可以根据具体需求设计生产模式, 例如可以利用游泳池、生物燃料反应堆、反应池等。藻类不供食用, 仅作为生物燃料的来源, 因此, 不会产生土地利用问题, 也不会和粮食生产产生矛盾。
另外, 海藻种植可以使用海水和废水, 不会对淡水资源构成影响, 而且海藻生物可以降解, 一旦渗漏对环境也是相对无害的。因此, 世界各国的科学家、工程师和潜在用户都对此投入相当多的资源, 用以探索在经济和环境上可行、且可以进行商业化大规模生产海藻原料的方法。
更有科学家认为, 通过把二氧化碳转化为生物燃料, 是减少碳排放和提高可再生能源供应的行之有效的手段。在巴塞罗那召开的可再生能源研究会议上, 二氧化碳利用领域的专家Michele Aresta教授, 主张亟加大二氧化碳在化工生产领域的利用规模。
他强调, 二氧化碳在诸如食品储存和水治理等领域可以发挥切实可行的替代作用, 而不是通常认为的有害的排放物, 但是, 只有在降低二氧化碳对环境的影响以及有成本效益的情况下, 以上的作用才能得以发挥。
Michele Aresta特别提到, 海藻能够吸收大量的二氧化碳, 为可再生能源供应和绿色化工产品生产提供了一种切实可行的经济模型。相对于其他植物, 微生物的生长速度非常快, 而且在二氧化碳密集的区域也能生存。因此, 由海藻提炼生物燃料产品, 是利用二氧化碳的有效技术。如果通过还原海藻分子产生生物燃料, 成本低廉, 可以获取很大利润。
另外, 科学家们相信, 通过人工光合作用以及碳捕获与封存技术, 能够帮助降低空气中二氧化碳的排放量。在这一过程中, 通过模拟植物把二氧化碳转化为氧气, 在未来的2～3年时间里, 可以由实验室模拟发展为商业化规模生产。
英国研究机构希望在2030年前开发出每年能培育并且加工700亿升海藻生物燃料的系统, 并且使之获得成本效益和可持续性发展。但是, 大规模商业化利用海藻生产生物燃料依然存在重重阻碍, 包括辨别最适宜用来生产生物燃料的微生物群, 以及海藻的生存空间、光照、水等生存条件。
目前, MatGas研究中心正在进行的海藻研究, 虽然商业化推广仍然面临巨大的挑战, 但在实验室模拟中, MatGas研究已经达到20%～25%的较好的生产效率。MatGas研究的第一个目标即是提高生产效率, 扩大规模之后再估量能够达到的经济效益。气化空气产品公司二氧化碳研究中心主任Lourdes Vega博士表示, 这项技术或许在接下来的2～3年会有关键性突破, 或者需要再进行其他的技术研发。
一项由英国纽卡斯尔大学、曼彻斯特大学、谢菲尔德大学和南安普敦大学的研究, 试图寻找可以大量生产低成本生物燃料的成功方式。
领导油提取项目的Harvey说:“海藻研究遇到的问题是生长在水中的海藻相对量很少, 而含水量很大, 所以现在要耗费大量的能源去蒸发水分, 然后才能获得植物油。”他说, “提取油所使用的能源实际上已经超过了从生物燃料里能得到的能源。我们的目标是, 找到不用去除水分就可以提取油并且把它转化成燃料的方式。”
而Caldwell则表示:“大规模种植海藻的最大难题之一, 就是要防止这些植物死亡或者被无用的有机物抢走生存的机会。”他说:“海藻向水中释放化学物, 以这种方式互相交流并且抗击病害和捕食者。我们将把这些化学物用于控制生长池的自然环境并且预防海藻死亡。”
据研究人员介绍, 这个项目的第一步是筛选数以千计的海藻品种, 以找到可大量产出类似蔬菜油物质的品种。纽卡斯尔大学的研究人员同时还在开发能够在海藻池里大规模生产的方法。他们正计划在海藻最丰富的赤道地区建造一个试点展示厂。
展望
目前, 第二代生物原料主要是麻风树、亚麻荠、海藻和盐土植物, 与第一代生物燃料玉米、小麦相比, 这些燃料更加环保廉价, 同时能够解决土地利用紧张的矛盾。
但目前的问题是, 除了存在技术可靠性的问题, 生产生物燃料的成本高昂, 通常是传统航空燃料的4倍以上。这将成为阻碍生物燃料商业化发展的重要因素之一。如何突破这些阻碍, 不仅需要进一步的科研探索, 也需要各国政府的政策支持, 采取相应政策倾斜和补贴措施。
2005年, 美国能源部与农业部向美国国会提交了一份关于生物能源可行性研究的报告, 报告称:到2030年, 美国本土具有13.7亿吨生物原料的年产出能力, 能够替代目前石油消耗总量30%。在巴西, 政府已经制定了燃料乙醇生产计划, 到2013年, 巴西燃料乙醇的年产量将扩大到350亿升, 为目前年产量170亿升的2倍以上, 成为世界上最大的燃料乙醇出口国。而到2020年, 中国有望用7, 500万亩荒地种植麻风树, 届时产自中国的生物原料所生产的生物燃料, 将取代全球航空运输业现有40%的化石燃料。
虽然生物燃料的发展尚存争议, 但是, 在能源供应和气候变化的重重压力下, 发展生物燃料作为替代能源已逐渐成为各国的共识。这里问题的关键在于, 如何探索新的生物燃料发展途径, 降低生物燃料生产成本, 合理利用土地资源, 最终达到有效减少二氧化碳排放, 并且维持生态平衡的目的。