生物质能
出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《工程师手册》第1089页（3522字）
生物质能是人类已利用很久的能源了。只是到了今天，随着科学技术的飞速发展，对地球上生物质有了新的认识，对开发利用这种能源的手段有了新的创造，才把它提上了新型能源技术领域。
生物质能来源于生物质。所谓生物质就是在有机物中除矿物燃料外，所有来源于植物、动物和微生物的可再生的物质。动物要以植物为生，而植物则通过光合作用把太阳能转变为生物质的化学能。因此，从根本上说，一切生物质能都是来源于太阳能。生物质也称为“生物量”，“生物量”是生态学中的一个术语，用以表示生物体及由于它的活动而生成的有机物总体。而这些有机物可以用作能源。
地球上的生物资源极为丰富，是一种无害的能源。据估计，地球每年经光合作用所产生的干物质有1730亿吨，它所拥有的能量，相当于全世界能源总消耗量的10～20倍，但目前利用率很低，只有1%～3%。全世界约有25亿人依靠生物质能取暖、烹饪和照明，这些人大多数居住在发展中国家的农村地区。1987年，生物质能占世界能源消耗量的14%，相当于12．57亿吨石油，其中13%用于发展中国家，这些国家从生物质能中获取35%的能源，约相当于11．88亿吨石油。
世界上生物质能资源种类繁多，主要有农作物和农业有机残余物、林木和森林工业残余物，还有动物排泄物、江河和湖泊的沉积物以及农副产品加工后的有机废物、废水、城市生活有机废水和垃圾等，都可以成为生物质能的资源。此外，藻类、水生植物和可以进行光合作用的微生物等，也是可以开发利用的生物质能资源。所以说，生物质能源，就是通过种植能源作物和利用有机废料，经过加工，使之转变为生物燃料的一种能源。
当今世界，常规能源危机，生态环境惨遭破坏，客观环境迫使全球能源结构必须进行战略性改变，作为新型能源舞台上的一员，生物质能必将登台亮相，在现代高技术群体的支撑下，扮演一个重要角色。因此，各国在调整本国能源发展战略中，把高效利用生物质能摆在技术开发的一个重要地位，成为能源利用中的重要课题。人们预言，生物质能必将成为下一代的一种新能源。
太阳是地球上一切能量和生命的基本源泉。绿色植物本身不仅能吸收而且还能贮备太阳的能量，就是说，绿色植物具有“固定”太阳能的特性，也即它能利用太阳光能进行光合作用，把二氧化碳和水合成储藏能量的有机物(糖类)，并释放出氧气来。利用这些物质就可以开发出能源，故人们称之为“绿色能源”。
地球上的绿色植物能“固定”多少太阳能呢?从热量上讲，以全球全面积5．1亿平方公里，其中陆地表面积为1．49亿平方公里，海洋为3．61亿平方公里计算，陆地植物每年可以“固定”的太阳能为4．7×1017千卡，如果每公斤绿色植物的发热量为4千卡，则可形成1180亿吨有机物；而海洋植物每年则可以“固定”太阳能为2．2×1017千卡，其发热量也按4千卡计算，则可形成550亿吨有机物。从能量上进行估算，全球陆地绿色植物利用的太阳能，约占到达地面表面太阳能的4‰～5‰，为400亿千瓦；而水下绿色植物所利用的太阳能，估计比陆地植物要多若干倍。从植物光合作用后产生有机碳的角度进行估算，在1．49亿平方公里的陆地上，沙漠约占22%左右，森林、草原和耕地实际上约为1．02亿平方公里。在这1亿多一点儿的“绿地”上，植物经光合作用而产生的有机碳数量，每平方公里平均是159吨。所以，人们设想，如果全球凡能种植的土地全都种上绿色植物的话，那么全球每年仅陆地生产的有机碳就可以达到161亿多吨。因此，人们都把植物称为“绿色能源”。
这些有机物充分合理地利用，就可以释放出数量极大的热能，绿色植物在全球的总生物量几乎与保存在地下的矿物燃料的总量相当。经实验，一吨有机碳在燃烧过程中，可放出4017万千焦耳的热量。这样，地球上的植物，每年所产生的能量恰好是当今世界每年能源消耗量的10～20倍，完全可以满足到2000年时预测的人类的能源需求总量。
目前，地球上绿色植物的光合作用效率还比较低，仅为1．5‰左右，与正常应该达到的有效率5‰还有很大距离，说明利用植物生产生物质能的潜力还是很大的。
人们现在通常把主要的生物质(生物量)资源划分为以下几大类：
一是农作物类，主要包括：产生淀粉的甘薯、玉米、番薯树等；产生糖类的甘蔗、甜菜、果实和废液等。
二是林作物类，主要包括：树林类指白杨，悬铃木、赤杨、枞树等；森林工业废物；以及苜蓿、象草、芦苇等草木类。
三是水生藻类，主要包括：海洋性的马尾藻、巨藻、石藻、海带等；淡水生的布袋草、浮萍等；微藻类的螺旋藻、小球藻等；蓝藻、绿藻等。
四是石油类，主要包括：橡胶树、蓝珊瑚、桉树、葡萄牙草等。
五是光合成微生物，主要包括：硫细菌、非硫细菌等。
六是未利用资源，主要包括：农产品废弃物(如稻桔、稻壳等)、城市垃圾(小枝、皮、叶、锯末、低桨渣等)、林业废弃物、畜业废弃物等。
上述种种，有些是本身就带有生物能源，有些则是作为底物经过其他中介生成生物能源。
利用现代技术，将生物质转化为能量的方法有直接燃烧，也可用生化学和热化学法转换成气体、液体和固体燃烧，例如木材、草类、农作物等。利用生物能可进行乙醇、甲醇、甲烷、植物油、汽油、氢等的工业生产。目前使用的转换技术主要是生物质厌氧消化生产沼气；生物质发酵制取酒精；生物质热分解气化等。
生物质能的转换技术，具体说，大致可分为以下三类：
一是直接燃烧。这是生物质能最简单、应用最广泛的转换技术。直接燃烧的主要是为了获取热量，而燃烧热值的多少首先是与有机质种类不同有直接关系，同时还与空气(氧气)的供给量有关系。有机物氧化越充分，产生的热量就越多。
普通炉灶直接燃烧生物质能的转换效率很低，一般不超过20%。现在推广的节柴灶已可将效率提高到30%以上。
二是生物转换技术。这是生物质能通过微生物发酵方法转换为液体燃料或气体燃料技术。一般糖分、淀粉、纤维素都可经微生物发酵生产酒精。利用这些原料在28℃～30℃的恒温条件下发酵36～72小时，可以转换成含8%～12%乙醇的发酵醪液，经蒸馏后就可获得纯度为96%的酒精，再经化学方法脱水，就可获得无水酒精。
用沼气发酵方法就可以获得气体燃料。
三是化学转换技术。这是生物质能通过化学方法转换为燃料物质技术。目前有三种基本方法。
有机溶剂提取法，这是将植物干燥切碎，再用丙酮、苯等化学溶剂，在通蒸汽的条件下进行分离提取；
气化法，这是将固体有机物燃料在高温下与气化剂作用中产生气体燃料的方法，根据气化剂不同，而得到不同气体燃料；
热分解法，这是将有机质隔绝空气后加热分解，可得到固体和液体燃料，木材干馏就是热分解法的一种。
此外，生物质还可通过多种煤气发生炉转化为可燃煤气。
其他一些转换技术，还在开发实验阶段，尚未成熟。当前主要困难是转化效率低和生产成本高，但从长远看，这种绿色能源的开发利用，必将是跨世纪的大趋势，而且可以预见，21世纪生物质能技术的发展必将取得令人鼓励的进步。