碳课堂｜生物质能如何成为减排利器

引言

随着全球气候变化的严峻挑战，寻求可持续的能源解决方案变得尤为迫切。作为一种古老而又现代的能源形式，生物质能正以其独特的优势成为减排的利器。

本文将为读者揭示生物质能如何成为推动绿色发展、构建低碳未来的关键力量。

什么是生物质能

生物质能是指通过植物、动物和微生物等生物体的有机物质转化而来的能源。这种能源可以是直接的，如木材、农作物残留物、动物粪便等，也可以是间接的，比如通过微生物发酵产生的沼气、生物燃料等。

生物质能是一种可再生能源，因为它来源于自然界中不断生长和再生的生物体。生物质能的开发和利用有助于减少对化石燃料的依赖，降低温室气体排放，促进可持续发展。

生物质能为什么能成为减排利器

生物质能被称为“零碳”能源，作为一种可再生能源，通过植物光合作用吸收大气中的二氧化碳，在转化为能源使用时释放的 CO₂与植物生长过程中吸收的 CO₂量相抵消，形成碳的闭环循环，有助于减少化石燃料的使用，降低温室气体的净排放，对实现碳中和目标具有重要作用。

生物质能能够成为实现减排目标和推动可持续能源转型的重要工具还由于以下优势。

1.可再生性

生物质能来源于自然界中不断生长的植物和有机废弃物，这些生物体通过光合作用吸收大气中的二氧化碳并转化为有机物质，因此生物质能是一种可持续供给的能源，与有限的化石燃料相比，它能够循环再生，为能源供应提供了一种长期稳定的替代方案。

2.稳定性

生物质能不依赖于天气条件，而是通过直接燃烧、发酵或先进的转化技术如气化和液化等多种方式，从储存的有机物质中产生热能和电能，从而确保了能源生产的连续性和可靠性，这与风能和太阳能等受天气变化影响较大的可再生能源形成鲜明对比。

3.减少废物

生物质能通过将农业废弃物、林业残余物、城市有机垃圾和动物粪便等有机废物转化为可用的能源，如生物燃料、沼气或电能，不仅减少了废物的堆积和填埋对环境造成的压力，还降低了与废物处理相关的成本和温室气体排放，实现了废物的资源化利用和环境的可持续性发展。

4.支持农村经济发展

生物质能通过利用农业废弃物、林业残余物和动物粪便等农村地区丰富的有机资源，为农村社区提供了一种新的经济收入来源，同时促进了当地就业和相关产业链的发展，如生物质收集、加工和能源生产等，有助于提升农民收入，推动农村地区经济多元化发展，进而支持农村经济的整体增长和社会的可持续发展。

生物质能的利用

1.发电

生物质能发电是利用生物质资源进行电力生产的过程。生物质发电基于生物质材料通过物理或化学转换过程产生能量的原理。最常见的转换技术包括直接燃烧、气化和厌氧消化。

• 直接燃烧：生物质如木材、农作物残留物或专用能源作物被用作燃料，在锅炉中燃烧产生蒸汽，进而驱动涡轮机发电。

• 气化技术：将生物质在缺氧条件下转化为可燃气体，这些气体随后用于驱动燃气轮机或内燃机发电。

• 厌氧消化：涉及有机物质在缺氧环境中分解，产生沼气，沼气可以被用来燃烧发电。

生物质能发电广泛应用于农村地区和农产品加工企业，可以有效解决偏远地区电力不足的问题。同时，生物质发电厂还可以并网发电，为电网提供稳定的电力输出。

为了促进生物质发电的发展，许多国家出台了支持政策，包括补贴、税收优惠和上网电价保证等。这些政策旨在降低生物质发电项目的投资风险，提高其经济吸引力，并鼓励私营部门参与。

2.供暖

利用生物质燃料（如木屑、秸秆颗粒等）产生热能，用于建筑物供暖或工业加热。常见的方式包括生物质锅炉和生物质供热站等。

• 生物质锅炉供暖：生物质锅炉燃烧木屑、秸秆颗粒等生物质燃料，产生热水或蒸汽，通过管道系统输送到供暖末端。适用于集中供暖系统，燃料来源广泛，热效率较高，燃烧产生的污染物相对较少。

• 生物质供热站：在供热站内集中燃烧生物质燃料，产生的热水或蒸汽通过热网输送到多个用热点。适合城镇和工业园区的集中供热需求，规模较大，能够实现热能的高效利用和污染物集中处理。

生物质能供暖广泛应用于农村家庭取暖、温室大棚加热、公共建筑供暖和工业领域。我国北方地区冬季取暖需求巨大，传统的煤炭供暖方式带来严重的环境污染问题。生物质能供暖作为替代方案，近年来在我国得到广泛推广。

目前，我国已建成多地区生物质供暖项目，有效利用了本地生物质资源，缓解了传统供暖带来的环境压力。

3.制气

生物质能制气是指通过生物质资源（如有机废弃物、农作物残余物等）厌氧发酵或气化等技术生产可燃气体（如沼气、合成气等），用于生活和工业燃料。以下是几种主要的生物质能制气方法。

• 厌氧消化：一种生物化学过程，在这个过程中，有机物质在缺氧条件下被微生物分解，产生沼气，主要成分是甲烷和二氧化碳。沼气可以被提纯，用于烹饪、供暖或发电。

• 气化：将生物质原料在高温和缺氧条件下转化为合成气，主要成分包括氢气、一氧化碳和二氧化碳。合成气可以用于燃料电池发电，或通过化学过程转化为液体燃料，如生物乙醇或生物柴油。

• 热解：将生物质在无氧或低氧条件下加热，产生生物油、可燃气体和生物炭。生物油是一种液态燃料，可以用于锅炉燃烧或进一步升级为交通燃料。

生物质制气广泛用于农村家庭炊事、农村供气、工业燃料替代等领域。例如，农村家庭可以通过沼气池处理家畜粪便和农作物废弃物，产生沼气用于做饭和照明。

工业上，生物质合成气可以替代天然气，应用于锅炉燃烧、工业窑炉等。

小结

生物质能以其在自然界中的广泛存在和可再生特性，为实现碳达峰和碳中和目标提供了一条切实可行的路径。它不仅能够通过替代化石燃料减少温室气体排放，还能通过创新技术如碳捕集与封存实现负碳排放，进一步增强其作为减排利器的作用。

然而，我们也必须认识到，生物质能的发展依然面临一些挑战，包括技术成熟度不够、成本较高以及产业链不完善等难题。未来，我们需要更强大的技术创新、政策支持和共同努力，让生物质能继续受到广泛关注，并在中国的能源体系中发挥重要作用。