文档介绍：引言能源是现代社会赖以生存和发展的基础, 随着社会的发展, 能源危机已成为当今世界面临的巨大挑战。据世界能源权威机构 1999 年底的分析,世界已探明的主要矿物燃料储量和开采量不容乐观,其中石油剩余可采年限仅有 40年[1] ,其年消耗量占世界能源总消耗量的 % [2] 。从发展的角度看,化石能源终将耗竭,加之其燃烧时产生的有害物质严重污染了生态环境。传统的能源结构已经开始调整, 作为未来的主要能源只能依赖于可再生能源和受控核聚变能。因此,国内外的能源研究人员正积极探索发展替代燃料和可再生能源。生物质是一种重要的可再生能源。生物质能是指利用生物可再生原料和太阳能生产的清洁和可持续利用的能源,包括燃料酒精、生物柴油、生物制氢、生物质气化及液化燃料等。能源植物是最有前景的生物质能之一。本文从能源植物的概念、分类入手, 对其国内外研究进展和开发利用现状、生物能源生产技术及存在的问题进行了综述。 1. 能源植物定义绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部, 这种生物质能实际上是太阳能的一种存在形式。所以广义的能源植物几乎可以包括所有植物。植物的生物质能是一种广为人类利用的能源,其使用量仅次于媒、石油和天然气而居于世界能源消耗总量第四位。但以目前的技术水平, 还不能将所有植物都用于能源开发。因此, 一般意义上讲能源植物通常是指那些利用光能效率高, 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、糖类淀粉类、纤维素等的植物[3,4] 。 2. 能源植物的分类能源植物种类繁多, 生态分布广泛,有草本、乔木和灌木类等。目前全世界已发现的能源植物主要集中在夹竹桃科、大戟科、萝科、菊科、桃金娘科以及豆科, 品种主要有绿玉树、续随子、橡胶树、西蒙德木、甜菜、甘蔗、木薯、苦配巴树、油棕榈树、南洋油桐树、黄连木、象草等。为了研究利用方便, 这里按其使用的功能和转化为替代能源的化学成分将能源植物主要分为四类。 富含类似石油成分的能源植物这类植物合成的分子结构类似于石油烃类, 如烷烃、环烷烃等。富含烃类的植物是植物能源的最佳来源,生产成本低,利用率高。目前已发现并受到能源专家赏识的有续随子、绿玉树、西谷椰子、西蒙得木、巴西橡胶树等。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。 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[5] 。 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 % ,樟科植物黄脉钓樟种子含油率高达 % 。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