能源植物


  1  寻找替代能源

  随着化石能源的不断面临枯竭,人们开始在世界范围内寻找替代能源。许多国家都在进行替代能源的研究,能源植物的研究便由此应运而生。顾名思义,能源植物就是可以用作能源的植物,通常是指那些具有合成较高还原性烃的能力、可产生接近石油成分和可替代石油使用的产品的植物,以及富含油脂的植物。

  目前,大多数能源植物尚处于野生或半野生状态,人类正在研究应用遗传改良、人工栽培或先进的生物质能转换技术等,以提高利用生物能源的效率,生产出各种清洁燃料,从而替代煤炭、石油和天然气等石化燃料,减少对矿物能源的依赖,保护国家能源资源,减轻能源消费给环境造成的污染。据估计,绿色植物每年固定的能量,相当于600亿吨至800亿吨石油,即全世界每年石油总产量的20倍至27倍,约相当于世界主要燃料消耗的10倍。而绿色植物每年固定的能量作为能源的利用率,还不到其总量的l%。世界上许多国家都开始开展能源植物或石油植物的研究,并通过引种栽培,建立新的能源基地,如“石油植物园”、“能源农场”等,以此满足对能源结构调整和生物质能源的需要。

  我国是利用能源植物较早的国家,但基本上局限在直接燃烧、制碳等初级的阶段。近年来我国能源植物的研究发展速度较快。研究内容涉及到油脂植物的分布、选择、培育、遗传改良等及其加工工艺和设备。同时我国政府对生物燃料非常重视,并制定了多项指导性政策以促进其发展。

  2  富含类似石油成分的能源植物

  续随子、绿玉树、西谷椰子、西蒙得木、巴西橡胶树等均属此类植物。例如巴西橡胶树分泌的乳汁与石油成分极其相似,不需提炼就可以直接作为柴油使用,每一株树年产量高达40L。我国海南省特产植物油楠树的树干含有一种类似煤油的淡棕色可燃性油质液体,在树干上钻个洞,就会流出这种液体,也可以直接用作燃料油。

  3  富含高糖、高淀粉和纤维素等碳水化合物的能源植物

  利用这些植物所得到的最终产品是乙醇。这类植物种类多,且分布广,如木薯、马铃薯、菊芋、甜菜以及禾本科的甘蔗、高粱、玉米等农作物都是生产乙醇的良好原料。

  4  富含油脂的能源植物

  这类植物既是人类食物的重要组成部分,又是工业用途非常广泛的原料。对富含油脂的能源植物进行加工是制备生物柴油的有效途径。世界上富含油的植物达万种以上,我国有近千种,有的含油率很高,如桂北木姜子种子含油率达64.4%,樟科植物黄脉钓樟种子含油率高达67.2%。这类植物有些种类存储量很大,如种子含油达15%~25%的苍耳子广布华北、东北、西北等地,资源丰富,仅陕西省的年产量就达1.35万t。集中分布于内蒙、陕西、甘肃和宁夏的白沙蒿、黑沙蒿,种子含油16%~23%,蕴藏量高达50万t。水花生、水浮莲、水葫芦等一些高等淡水植物也有很大的产油潜力。

  5  用于薪炭的能源植物

  这类植物主要提供薪柴和木炭。如杨柳科、桃金娘科桉属、银合欢属等。目前世界上较好的薪炭树种有加拿大杨、意大利杨、美国梧桐等。近来我国也发展了一些适合作薪炭的树种,如紫穗槐、沙枣、旱柳、泡桐等,有的地方种植薪炭林3~5年就见效,平均每公顷薪炭林可产干柴15t左右。美国种植的芒草可燃性强,收获后的干草能利用现有技术轻易制成燃料用于电厂发电。