生物質(zhì)資源篇-第三章

生物質(zhì)能資源篇第二章生物質(zhì)原料植物資源能源植物EnergyPlant定義：直接用于提供能源為目的的植物，指那些利用光能效率高，具有合成較高還通原性烴的能力，可產(chǎn)生接近石油成分和可替代石油使用的產(chǎn)品的植物以及富含油脂、糖類淀粉類、纖維素等的植物。通常包括速生薪炭林，含糖或淀粉植物，能榨油或產(chǎn)油植物，可供厭氧發(fā)酵用的藻類和其他植物。能源植物分類按主要生物質(zhì)的化學(xué)類別分類糖類能源植物直接發(fā)酵法燃料乙醇淀粉類能源植物水解后發(fā)酵法氣體、液體、固體燃料燃料乙醇纖維素類能源植物水解后發(fā)酵法其他技術(shù)燃料乙醇油類能源植物烴類能源植物提取油脂生物柴油提取含烴汁液接近石油成分燃料07:32:475重要能源植物甜菜甘蔗高粱玉米向日葵棕櫚花生大豆麻瘋樹油楠油棕綠玉樹光皮樹芒草水生藻類富含糖類、淀粉類、纖維素類富含油脂類富含類似石油類（烴類）我國(guó)人多地少，糧食安全不能放松，在我國(guó)發(fā)展生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)提出“積極利用邊際土地，發(fā)展非糧資源”的原則。我國(guó)種植的生物質(zhì)能源植物要具備：（1）較強(qiáng)抗逆性，能適應(yīng)條件較差的邊際性土地；（2）較高光合效能、高生物量產(chǎn)出和較好的原料加工品質(zhì)；（3）較廣地域適應(yīng)性；（4）較高的可獲得性和可持續(xù)供應(yīng)性；（5）有經(jīng)濟(jì)上的可行性；（6）與傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品在市場(chǎng)供應(yīng)方面有較強(qiáng)協(xié)調(diào)性，不爭(zhēng)糧、油和糖。為此，我國(guó)生物質(zhì)能源植物開發(fā)努力方向：（1）開發(fā)種植技術(shù)、初加工技術(shù)；（2）開發(fā)速生、抗逆性強(qiáng)的能源林木育種與栽培技術(shù)；（3）開發(fā)適用于能源農(nóng)業(yè)和能源林業(yè)的生物質(zhì)收集、運(yùn)輸和預(yù)處理技術(shù)與設(shè)備以及農(nóng)業(yè)廢棄物的收集和預(yù)處理設(shè)備。原料植物具有多樣性和很強(qiáng)的地域性，不同生態(tài)區(qū)和地域有不同優(yōu)勢(shì)原料植物。生物質(zhì)發(fā)展初期很多國(guó)家就地取材：如美國(guó)玉米乙醇、巴西甘蔗乙醇、歐洲的油菜籽生物柴油等。發(fā)展第二代主要利用非食物基纖維素類植物，如美國(guó)柳枝稷和芒草，歐洲灌木柳，以及多年生和多樣性的草灌植被、木本油料植物等。第三代則是微藻類低等植物。一、糖類植物資源定義：是可以直接提供單糖和雙糖的原料植物，與淀粉類多糖相比，加工過程中可省去水解的工序。

莖稈，如甘蔗、甜高粱糖類儲(chǔ)存在部位：

地下，如甜菜、菊芋1、甘蔗是制作蔗糖的原料，發(fā)酵燃料乙醇作為能源替代品。全世界有一百多個(gè)國(guó)家出產(chǎn)甘蔗，最大的甘蔗生產(chǎn)國(guó)是巴西、印度和中國(guó)。中國(guó)蔗區(qū)主要分布在廣西（產(chǎn)量占全國(guó)60%，尤其是廣西南部已成為最大的甘蔗良種繁育基地之一），廣東、臺(tái)灣、福建、四川、云南、江西、貴州、湖南、浙江、湖北等省(自治區(qū))。中國(guó)年產(chǎn)5000萬(wàn)噸甘蔗，可生產(chǎn)400萬(wàn)噸燃料乙醇。2、甜高粱普通粒用高粱的一個(gè)變種。具生長(zhǎng)快，產(chǎn)量高，抗逆性強(qiáng)

等特點(diǎn)。甜高粱種子優(yōu)勢(shì)耐旱。耐澇：遭洪水浸泡1周，大水退后能很快恢復(fù)生長(zhǎng)耐鹽堿：可忍受的鹽濃度為0.5-0.9％，高于玉米(0.3-0.7％)、小麥(0.3-0.6％)和水稻(0.3-0.7％)等作物。耐高溫、耐嚴(yán)寒：對(duì)土壤適應(yīng)力很強(qiáng)，pH值從5.0-8.5，均能很好生長(zhǎng)。適應(yīng)栽培區(qū)域廣泛，10℃以上積溫2600-4500℃地區(qū)(從海南島至黑龍江)，均可栽培。耐瘠?。河凶魑镏械摹榜橊劇敝Q。糖份含量高：莖稈富含糖份，汁液錘度15-23％，高產(chǎn)：植株高大（3-5m），一般莖稈產(chǎn)量75噸/公頃左右，高產(chǎn)記錄為168噸/公頃，籽粒產(chǎn)量2.25-6噸/公頃。莖稈纖維含量14-18％，每公頃產(chǎn)纖維達(dá)9-15噸。甜高粱的重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值

⑴生產(chǎn)糧食；⑵制糖或酒精；⑶青飼青貯飼料；⑷稈渣造紙；⑸穎殼提取色素；⑹穗脫粒后編扎掃帚。挑旗后產(chǎn)生酒精（L/hm2.d）甜高粱單位面積產(chǎn)值生產(chǎn)1L乙醇的費(fèi)用(元)甜高粱玉米普通高粱小麥玉米的4倍甜高粱玉米48157.2339地域分布世界美國(guó)、尼日利亞、印度、中國(guó)、墨西哥、蘇丹和阿根廷等。中國(guó)長(zhǎng)城以北黃河長(zhǎng)江之間長(zhǎng)江以南65%29%6%在全國(guó)范圍內(nèi)，可種植粒用高粱的地區(qū)都適合種植甜高粱。二、淀粉類植物資源定義：在植物體的某些器官（果實(shí)、種子、鱗莖、根等）中貯藏有大量淀粉的植物資源。分類：薯類、谷類、豆類、其它原料植物。1、甘薯中國(guó)是世界上最大的甘薯生產(chǎn)國(guó)，占世界種植面積一半以上。鮮薯淀粉含量20%左右，干薯淀粉含量達(dá)64%～68%。2、木薯又名樹薯，大戟科，多年生草本，干木薯中淀粉含量為70%，含有一定量的氰苷，在酶作用下可分解放出氫氰酸，導(dǎo)致中毒。是具很大發(fā)展?jié)摿Φ木凭a(chǎn)原料。木薯鮮薯淀粉含量約28%，改良品種可達(dá)30%～32%，高于甘薯。中糧控股現(xiàn)有4家糧食乙醇企業(yè)，其中兩家主要原料為玉米，屬于糧食作物；另外兩家在建的燃料乙醇廠原料為木薯、甘薯，屬于非糧食作物。糖類和淀粉類資源生產(chǎn)燃料乙醇比較總結(jié)甘薯轉(zhuǎn)化乙醇的比例8.7∶1；木薯轉(zhuǎn)化乙醇的比例7∶1。單位面積土地的酒精產(chǎn)出率以木薯最高，甘蔗次之。在同樣土地資源條件下，種植木薯可比種植玉米多產(chǎn)近2倍酒精。利用木薯進(jìn)行酒精生產(chǎn)，整株作物無廢料，利用效率很高。以生產(chǎn)1t酒精計(jì)，需不同原料的單耗為：玉米3t；蔗糖廢糖蜜4.5t；甘蔗17t；鮮木薯7t(或木薯干片3t)。在所有原料中，以木薯價(jià)格最為低廉，木薯酒精成本比其它原料的酒精成本都低。目前，木薯酒精原料成本為2800元/t左右，蔗糖酒精原料成本為4000元/t左右，而玉米酒精需成本達(dá)到了4000多元/t。三、含油脂類植物資源定義：所有含油脂的植物的統(tǒng)稱，以榨取油脂為主要用途的一類作物。分類：（1）草本類一年生作物：油菜、大豆、花生、棉籽、亞麻等，其中油菜在世界范圍內(nèi)種植最廣。（2）木本類油料作物：麻瘋樹、黃連12木、光皮樹、文冠果、山茶科的油茶等。

（一）草本油料作物

具有產(chǎn)量高、適宜規(guī)?；N植等優(yōu)點(diǎn)，但往往需要較好的耕地，選擇耐旱、耐鹽堿、耐瘠薄的草本油料植物，開發(fā)荒地規(guī)模種植有前途。目前，生產(chǎn)生物柴油的主要原料是大豆、油菜籽、蓖麻籽。歐盟以油菜為原料年產(chǎn)生物柴油200萬(wàn)噸。其中，德國(guó)已經(jīng)是世界公認(rèn)的生產(chǎn)生物柴油的大國(guó)，其生產(chǎn)工藝很成熟。美國(guó)以大豆為原料，巴西以蓖麻籽為原料，日本以廢食用油為原料。目前我國(guó)，有利用潛力的草本油料植物有玉米和棉籽。玉米籽粒產(chǎn)量1.39億t，可產(chǎn)毛油約778萬(wàn)t，若推廣高油玉米，產(chǎn)油量更高。我國(guó)長(zhǎng)江流域和黃淮地區(qū)的冬油菜，僅利用耕地的冬閑季節(jié)生長(zhǎng)，不與主要糧食作物爭(zhēng)地，是非常具有發(fā)展?jié)摿Φ淖魑铩?jù)估計(jì)，在不與糧爭(zhēng)地前提下，我國(guó)有2670萬(wàn)公頃耕地可用于發(fā)展能源油菜，按平均菜籽產(chǎn)量1.6t/ha，含油率40%計(jì)，每年通過能源油菜種植可為1700萬(wàn)t生物柴油提供原料。油料作物的分布及種植方式

東北春大豆區(qū)春種秋收，60%以上

黃淮夏大豆區(qū)麥后豆，25%以上

南方多熟制大豆區(qū)類型多,15%左右我國(guó)大豆主產(chǎn)區(qū)我國(guó)油菜主產(chǎn)區(qū)東北春油菜區(qū)春種秋收，5%以下

西北春油菜區(qū)春種秋收，10%以上長(zhǎng)江流域冬油菜區(qū)85%以上我國(guó)花生主產(chǎn)區(qū)東北春花生區(qū)春種秋收，6%以上

黃淮花生主產(chǎn)區(qū)麥后花生，58%以上

長(zhǎng)江流域花生區(qū)15%左右華南花生產(chǎn)區(qū)7%（二）木本油料作物木本油料植物抗逆性強(qiáng)，可粗放管理，不與糧食爭(zhēng)地，且栽種一次，收獲多年，采集時(shí)需大量勞動(dòng)力，合乎我國(guó)國(guó)情。我國(guó)木本油料植物種類豐富，可用作建立規(guī)?；匣氐膯坦嗄居薪?0種，其中分布集中，并能利用荒山、沙地等宜林地進(jìn)行造林，建立良種供應(yīng)基地的油料植物有10種左右。07:32:47351、麻瘋樹又名小桐子、小油桐，綠玉樹，繁殖力強(qiáng)，人工造林容易，天然更新能力強(qiáng)，還耐火燒，可以在干旱、貧瘠、退化的土壤上生長(zhǎng)。1995年在洛克菲勒基金和德國(guó)政府支持下，巴西、尼泊爾、津巴布韋開始了對(duì)麻瘋樹油用做燃料的開發(fā)。極具開發(fā)前景的生物柴油植物樹種，其籽粒含油率高50%～55%，其中油酸41.6%、亞油酸33.8%、棕櫚酸13.3%、硬脂酸8.8%，是制造生物柴油的良好材料，被生物質(zhì)能源研究專家稱之為“黃金樹”、“柴油樹”。油渣去毒后可生產(chǎn)高蛋白動(dòng)物飼料；膏桐樹種子油可作化工、生物農(nóng)藥原料；富含氮的種皮殘?jiān)菢O好的植物肥料；樹葉提取物存在多種形式的化學(xué)活性成份，具有廣泛的醫(yī)用價(jià)值，如膏桐樹酮類化合物是系統(tǒng)開發(fā)抗菌、抗病毒、抗AIDS、抗糖尿病、抗腫瘤的藥用原料。07:32:47392、光皮樹光皮樹果實(shí)含油33%～36%，盛果期平均每株產(chǎn)油15kg。光皮樹油含油酸和亞油酸高達(dá)77.68%（其中油酸38.3%、亞油酸38.85%），所生產(chǎn)的生物柴油理化性質(zhì)優(yōu)（如冷凝點(diǎn)和冷濾點(diǎn)）。同時(shí)可以利用果實(shí)作為原料直接加工（冷榨或浸提）制取原料油，加工成本低廉，得油率高。4007:32:47413、西蒙得木是一種十分珍貴的具有巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的特種木本油料植物，屬特種工業(yè)油料作物，其種子油的理化性質(zhì)與抹香鯨油（也是一種液態(tài)蠟）極其相似，抹香鯨資源日漸枯竭，西蒙得木油是最為理想的代用品。具優(yōu)于抹香鯨油的多種特性，如：無魚醒味，原油不含硬脂酸，用于工業(yè)時(shí)幾乎不用處理；油中含硫，進(jìn)一步硫化時(shí)不變黑，強(qiáng)硫化時(shí)仍為液態(tài)等。具有廣泛的用途和開發(fā)利用價(jià)值。它的經(jīng)濟(jì)價(jià)值極高，被稱為“液體黃金”。07:32:4742四、纖維素類植物資源草本類：除各類農(nóng)副產(chǎn)品秸稈外，各國(guó)各地有其優(yōu)勢(shì)草本能源植物如：柳枝稷、芒草、篙柳、巨菌草等。柳枝稷芒草巨菌草定義：含油率較高的微藻類植物，是一種單細(xì)胞自養(yǎng)型低等植物，如叢粒藻、葡萄藻等。研究人員發(fā)現(xiàn)，藻類是一種含油量很高的