一 生物质能概述

生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的、可以生长的有机物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物。广义的生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。狭义的生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素，农产品加工业下脚料，农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。本文讨论的生物质主要针对三类，即农林废弃物、工业及生活垃圾、能源作物。生物质的特点主要包括可再生、低污染、分布广泛。

当前全球每年产生的生物质达1800亿吨，相当于3×10²²焦耳的能量，为全球实际能源消费的10倍。在理想状态下，地球上的生物质潜力可达到实际能源消费的180～200倍。中国的生物质资源相当丰富，理论生物质能资源大约有50亿吨标准煤，达到了中国目前总能耗的4倍左右。

从一次性能源消耗比例看，生物质能已上升为仅次于化石能源（煤、石油和天然气）之后的第4位能源，占世界一次性能源消耗的14%。主要利用的生物质能来自农林产业，可分为薪柴、秸秆、粪便、城市生活垃圾、海洋生物及污水和污油等。其中，薪柴、秸秆因其热值高、产量大等优点，占到生物质资源利用的94%，成为主要的可再生能源之一。

木质纤维素是生物质最主要的组成部分，包括各类植物的根、茎、叶等。木质纤维素一般包括三种主要成分，即纤维素、半纤维素和木质素，除此之外，还有少量果胶、树胶、藻胶和琼脂等，各个部分的组成比例随生物质不同来源和类型而不同。

二 生物质利用策略及其进展

生物质能利用过程中，根据生产工艺的不同，可生产不同类型的终端能源燃料产品，用于提供电能、热能和交通能源等能量。目前，综合效益较高且技术成熟的利用方式主要包括：厌氧发酵产沼气、燃料乙醇、生物质气化发电以及秸秆固化成型等。此外，除进行发电、供气及生产能源燃料的生物质资源化利用以外，具有多功能性的生物质原料如秸秆，还可作为饲料、肥料和工业原料等进行综合开发利用^[1]。下面介绍几种常见的生物质利用策略。

（一）固化成型技术

固化成型技术是规模化利用生物质能源的一种有效途径。固化成型技术是指以无定型的生物质（如木材屑末下脚料、植物庄稼秸秆、各种糠渣谷壳等）为原料，经干燥、粉碎到一定粒度，在一定的温度、湿度和压力条件下，使生物质原料颗粒位置重新排列并发生机械变形和塑性变形，成为形状规则、密度较大、燃烧值较高的固体燃料。固化成型技术可以使固体体积压缩到原始生物质体积的1/15～1/8，成型燃料的热值在13～25焦耳/千克，即约1.4吨固化成型燃料相当于1吨标煤的热值。固化成型的生物质燃料具有密度高、热值高、易于运输、使用方便、燃烧过程CO₂“零排放”等显著优势。该类技术即可用于城乡居民生活炊事用能，又可用于农业生产燃料，进一步脱烟碳化后可制成清洁炭，达到高效、清洁的效果，是一种简单可行的生物质能源生产技术。生物质固化成型技术从20世纪30年代发展至今，已经开发了许多种成型工艺和成型机械，但作为生产燃料，主要是干燥物料的常温成型与热成型。生物质固化成型需要进行一定的预处理过程，并且在原料的种类、粒度、含水率及成型温度都有一定要求。在固化成型后，为了进一步提高生物质成型燃料的使用价值，可进行碳化，形成木炭。生物质固化成型的工艺流程为：原料→粉碎、干燥→成型→碳化→木炭。

自20世纪90年代以来，欧美、亚洲等一些国家开始将生物质固化成型燃料大量应用在生活领域。欧洲的固化成型技术应用较为成熟，瑞典是应用生物质成型燃料最好的国家之一。瑞典主要利用林业废弃物如树皮、树枝、木屑以及能源作物等生产固体成型燃料，形成了从原料种植、收集到颗粒（或切片）生产再到配套应用和服务体系的一个完整的产业链条。早在2006年，瑞典约有900万人使用生物质成型燃料，年消费量已达12000万吨，应用生物质能源的总量已达到总能耗的25%。

生物质固化成型技术容易操作和推广，但有一些关键技术问题仍需进一步研究，如物料压缩时螺杆的使用寿命、成型燃料的密度及碳化技术等。除