主题：【原创】生物能源 -- 橡树村

石油涨价，温室效应，等等，使得大家开始关注一种“新”的能源形式：生物能源。

有不少东西已经炒得很热了，生物柴油啦，生物乙醇啦什么的，有的国家已经下了二十几年的功夫。

生物能源的直接来源，是太阳能，使用的能源媒介，是碳。植物通过光合作用积累太阳能，吸收二氧化碳。植物被收割、处理后，以各种不同的方式来提供能源。能源最终消耗后，二氧化碳又被排放到了大气中，完成碳的循环。

这个循环的过程也需要消耗一些能量，比如生物的耕种、运输，生物能源的处理，转化等等。只要工艺合理，循环过程所消耗的能量只是循环过程所提供的能量的小部分，这样就合算了。总不能消耗的能量比提供的能量还多吧？

生物能源究竟都有哪些呢？基本上是生物都能当作能源。不过从实践角度来讲，只有那些适合大规模生产的，产量比较高的植物才适合作为生物能源。

虽然生物原料多种多样，但是有趣的是，其能量密度相差得并不多。能量密度是什么？能量密度就是单位体积或者单位质量原料所能够提供的能量。据个例子，石油的能量密度大约在每公斤45兆焦，是目前易得的能源重能量密度最高的。煤炭基本上在每公斤20-30兆焦的水平。生物能源呢？生物能源的能量密度大约在每公斤干料15-19兆焦的水平。你看，比石油和煤炭少了不少。

虽然按照质量计算的能量密度，不同的生物能源都差不多，但是按照体积计算的能量密度就相差很多了。大家都知道这些生物能源都不大重的。比如木头，不同的树种木头的密度差很多，从每立方米一两百公斤，到一千多公斤都有。

农作物，草本植物，密度就很低了，随便的堆积，一立方米也就是几十公斤的重量。如果是50公斤，那么每升的能量就只有不到1兆焦。经过处理，压缩过了的，打成包，一立方米也就是一百多公斤的重量。按照200公斤计算，每升的能量也就是3-4兆焦。

单位体积的能量低了，使用的时候就受到很多限制，因为运输是需要能量的，如果因为运输而消耗很多的能量，也是非常不划算的。这样使用能量密度低的原料，就不能距离产地太远。

不过要是液体的生物能源呢，植物油动物油之类的，密度就比较高了，每立方米八九百公斤甚至更高，每升的能量，有的能够达到35兆焦。

生物质能源的产量也各有不同。一般的，好的生物能源作物，每公顷的产量在5-15吨干原料的范围内，大部分在7-10干吨的样子。具体要看种类，和种植地点了。

生物能源还有一个问题，就是即使干燥了以后，原料里面也有很多的水。大多数情况下，使用空气干燥的生物质原料，15-20%的水是避免不了的。进一步干燥在技术上是可能的，使用烘箱可以把水含量降低到接近0，但是消耗的能量就比较大了，具体是否合算，就要看具体情况了。

无论生物质能源的来源是什么，其利用的方法都是类似的。

大部分生物质能源的反应性都比较好，也容易点燃，所以比煤更加容易气化，就可以转化成为甲醇、氢气等等能源形式。生物质能源和煤炭比较，也相对干净。生物质也可以直接作为燃料发电。

不过土壤的不同，也导致了生物质的其他杂质含量有很大的不同。这些使用过后的灰烬，目前的提法是把它们放回到原料的土壤中，保持原来土壤的元素平衡。

液体的生物质能源，最有名的就是生物柴油，和传统石油产品相比有很多的优点，已经收到了很多国家的重视。生物质也可以转化成为其他的液体能源，比如乙醇，丁醇等等。

生物能源的价格如何呢？美国在这方面有过很自己的计算。对于生物能源作物，每吨干燥的生物能源，生产成本在15-35美元。煤炭每吨价格在10-40美元，原油呢，现在一吨要450美元。比较起来，好像生物能源还算便宜？原油每兆焦要1美分，煤炭大约在0。1美分，生物能源大约不到0。2美分。

不过生物能源要转化成为和原油一样方便的能源，效率并不高，综合计算下来，比现在的原油价格还是要高一些。如果技术进一步进步，有了更加有效的方法，原油价格能够保持现在的高价，生物能源就真的能占据一定市场了。

常用的（热门的）生物质原料究竟有什么呢？这里列一下主要的生物质原料的能量密度，收割密度，压缩密度。同时也列出了常用能源的数据。

热值(MJ/kg)收割密度(kg/m3)压缩密度(kg/m3)

玉米秆 18

甜高粱 15

甘蔗渣 18 50-70

甘蔗叶 17 25-40

硬木 21

软木 20

杂交杨树 19 150

竹子 19

柳枝稷 18 108 105-133

生物乙醇 28 790

生物柴油 40 875

低质煤 17-19 700

优质煤 27-30 850

石油 40-45 700-900

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