一,、生物質(zhì)能源概述
生物質(zhì)是指通過光合作用而形成的包括所有動植物和微生物在內(nèi)的各種有機(jī)體,。而生物質(zhì)能源是以生物質(zhì)為載體的能量,是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式,。它來源于綠色植物的光合作用,,從理論上來說它是取之不盡、用之不竭的,,是一種可再生能源,。
目前,用來制造生物質(zhì)能源的原料主要有林業(yè)資源,、農(nóng)業(yè)資源,、生活污水和工業(yè)有機(jī)廢水。城市固體廢物和畜禽糞便五大類,。其中,,農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源包括農(nóng)作物(包括能源植物)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的廢棄物(如玉米秸,、高粱秸,、麥秸、稻草,、豆秸和棉稈等),、農(nóng)業(yè)加工業(yè)的廢棄物(如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中剩余的稻殼等)。能源植物是指各種用以提供能源的植物,,包括草本能源作物,、油料作物和水生植物等。
當(dāng)前世界上開發(fā)生物質(zhì)能源的國家主要為歐美發(fā)達(dá)國家,、巴西,、印度和中國,,產(chǎn)量最大的生物質(zhì)能源主要有兩種:(1)燃料乙醇。美國和巴西是生產(chǎn)生物質(zhì)燃料乙醇的大國,。其中,,美國是以糧食作物玉米作為生產(chǎn)燃料乙醇的原料,而巴西則以甘蔗作為原料,。(2)生物柴油,。在大規(guī)模生產(chǎn)生物柴油的國家中,美國和巴西以大豆為原料,,包括法國,、德國、英國,、波蘭在內(nèi)的歐盟國家以油菜籽為原料。隨著技術(shù)的進(jìn)步,,有些國家開始用纖維素制造乙醇,,經(jīng)過發(fā)酵處理使秸稈、樹葉,、木屑中的纖維素分解產(chǎn)生乙醇,。另外一種制造生物質(zhì)乙醇的原料是水藻。水藻僅依靠水,、陽光和二氧化碳進(jìn)行繁殖,,而且繁殖能力非常強(qiáng)。水藻不僅能吸收溫室氣體,,吞食其他污染物質(zhì),,而且可以很高的投入產(chǎn)出比例生產(chǎn)出乙醇。此外,,生物質(zhì)能源可以生產(chǎn)沼氣,、固體燃料、燃?xì)獾?,還可以氣化發(fā)電,。
生物質(zhì)能源具有數(shù)量大、分布廣泛,、可再生性,、低污染和無二氧化碳凈排放的特點(diǎn)。生物質(zhì)能源是僅次于煤,、石油,、天然氣三大化石能源的第四大能源。地球上每年經(jīng)光合作用產(chǎn)生的生物質(zhì)約1700億噸, 其中所含能量相當(dāng)于全球能量年消耗總量的10倍,,但是這些生物質(zhì)作為能源的利用量還不及總量的1%,,具有很大的開發(fā)潛力,。生物質(zhì)能源還具有分布廣泛的特點(diǎn),并且研究資料表明,,生物質(zhì)能源的蘊(yùn)藏分布與常規(guī)一次能源的蘊(yùn)藏分布呈互補(bǔ)狀態(tài),,故在常規(guī)一次能源蘊(yùn)藏量較低的地理區(qū)域開發(fā)生物質(zhì)能源具有很大的潛力與實(shí)際意義。生物質(zhì)能源與風(fēng)能,、太陽能等同屬于可再生資源,,是可以永續(xù)利用的。由于生物質(zhì)中的硫,、氮等元素含量較低,,故在燃燒過程中產(chǎn)生相關(guān)的有害物質(zhì)也較少;生物質(zhì)在生長過程中所吸收的二氧化碳量與它成為能源燃燒時所產(chǎn)生的二氧化碳量是相等的,,不會產(chǎn)生二氧化碳的凈排放,,減少了溫室氣體的排放量。
從上述生物質(zhì)能源的特點(diǎn)可以看出,,生物質(zhì)能源的生產(chǎn)可以改善能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu),,降低對石油進(jìn)口的依賴程度;可以減少溫室氣體的排放量,,使生態(tài)環(huán)境更加友好,;可以通過增加生物質(zhì)作物的需求量,使農(nóng)民增收,。但是,,在生物質(zhì)能源的發(fā)展中也產(chǎn)生了許多相關(guān)的問題。首先,,一些生物質(zhì)能源以糧食作物和油料作物為原料進(jìn)行生產(chǎn),,從而導(dǎo)致糧食供給的減少,糧價和其他食品價格的上漲,,導(dǎo)致了一些凈進(jìn)口國家的糧食安全問題,。其次,由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源向價格漲幅較高的產(chǎn)品調(diào)整,,導(dǎo)致了其他作物減產(chǎn),,價格上升,在一定程度上影響了社會安定,。第三,,生物質(zhì)能源的效率問題也是其生產(chǎn)過程中需要考慮到的。通過生產(chǎn)生物質(zhì)能源所消耗的能量與能源最終能釋放能量的比例關(guān)系來衡量生產(chǎn)該生物質(zhì)能源是否有效率,。最后,,生物質(zhì)能源的開發(fā)對生態(tài)環(huán)境會產(chǎn)生影響。生物質(zhì)能源的開發(fā)導(dǎo)致能源作物的大規(guī)模種植,致使化肥和農(nóng)藥的施用量增加并且對土地和水資源造成極大的壓力,;同時,,大面積單一作物的種植會破壞生物多樣性,使土地養(yǎng)分流失,;轉(zhuǎn)基因技術(shù)在生物質(zhì)能源開發(fā)中有所應(yīng)用,,但轉(zhuǎn)基因技術(shù)對生態(tài)環(huán)境存在一些潛在的危害,這也是需要加以考慮的,。因此,,生物質(zhì)能源的開發(fā)利用,必須全面考慮其生態(tài)環(huán)境影響,。
二,、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展
當(dāng)今社會所強(qiáng)調(diào)的“可持續(xù)發(fā)展”主要有三方面的內(nèi)容:要堅(jiān)持生產(chǎn)發(fā)展,、生活富裕,、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路;建設(shè)資源節(jié)約型,、環(huán)境友好型社會,;實(shí)現(xiàn)速度和結(jié)構(gòu)、質(zhì)量,、效益相統(tǒng)一,經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人口資源環(huán)境相協(xié)調(diào),,使人民在良好生態(tài)環(huán)境中生產(chǎn)生活,,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會的永續(xù)發(fā)展。
1962年美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家鮑爾丁提出的“宇宙飛船理論”是循環(huán)經(jīng)濟(jì)思想的萌芽 ,。這一理論將地球比做宇宙飛船,,要靠不斷消耗自身有限的資源而生存,如果不合理開發(fā)利用資源,,地球就會像宇宙飛船那樣最終走向毀滅,。因此人類只有循環(huán)利用資源才能獲得持續(xù)發(fā)展。宇宙飛船理論要求有一種新的發(fā)展觀:第一,、改變過去那種“粗放增長型”經(jīng)濟(jì)為“集約儲備型”經(jīng)濟(jì),;第二、改傳統(tǒng)的“消耗型經(jīng)濟(jì)”為休養(yǎng)生息的經(jīng)濟(jì),;第三,,建立既不會使資源枯竭,又不會造成環(huán)境污染和生態(tài)破壞,、能循環(huán)使用各種物資的循環(huán)經(jīng)濟(jì),,以代替過去的線性經(jīng)濟(jì)。
從古至今,,人與自然的關(guān)系隨著時間的推移不斷發(fā)展變化,。受到人與環(huán)境關(guān)系的制約,,人類社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式可分為三個層次:傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)模式,“生產(chǎn)過程末端治理”模式和循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式,。在早期階段,,由于人類對自然的開發(fā)能力有限,環(huán)境對污染的承載能力相對較強(qiáng),,傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)模式與人類社會的發(fā)展在一定程度上是相協(xié)調(diào)的,。傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)模式是一種“資源-產(chǎn)品-污染排放”的線性經(jīng)濟(jì),它是一個單向的,、開放式的過程,。隨著工業(yè)的發(fā)展以及人口的增長,環(huán)境對污染的承載能力相對越來越弱,,傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)模式所導(dǎo)致的環(huán)境問題越來越嚴(yán)重,,人們在“污染”之余開始考慮“治理”的問題。于是出現(xiàn)了“生產(chǎn)過程末端治理”模式,,這是一種“先污染,,后治理”的做法。這種做法存在的問題是:治理的技術(shù)難度大,,治理成本高,,生態(tài)惡化難以遏制。在這種情況下,,循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式(如圖1)出現(xiàn)了,。