導(dǎo)語：如何才能寫好一篇生物能源，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

生物質(zhì)能源是太陽能以化學(xué)能儲存在生物中的一種能量形式，它以生物質(zhì)為載體，具有資源豐富、可再生、環(huán)保等優(yōu)點。通過對生物質(zhì)材料的開發(fā)和加工獲得燃?xì)?、燃料、電能等各種形式的能源，與風(fēng)能、太陽能、核能成為新的能源替代路徑。隨著基礎(chǔ)能源的日漸枯竭和環(huán)境的日益惡化，開發(fā)可再生的生物質(zhì)新能源成為世界各國的重要戰(zhàn)略選擇。中國作為一個生物資源豐富的國家，發(fā)展生物質(zhì)新能源的戰(zhàn)略意義尤為突出，生物質(zhì)能源的發(fā)展受到國家的高度重視，并已列入國民經(jīng)濟發(fā)展的的重要日程中?！秶窠?jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》中明確提出大力發(fā)展可再生能源，擴大生物質(zhì)液體、燃料生產(chǎn)能力，將生物質(zhì)液體燃料作為“十一五”國家能源戰(zhàn)略的重要組成部分。但是，在看到生物質(zhì)新能源將給人類帶來的新機遇的時候，也要清醒的意識到，生物質(zhì)能源的開發(fā)和利用因其本身的特點也會帶來一系列的負(fù)面效應(yīng)，如果不能很好的面對這些挑戰(zhàn)，長期來看，生物質(zhì)能源不能處在一個健康和可持續(xù)的發(fā)展軌道上。所以，認(rèn)真思考生物質(zhì)新能源領(lǐng)域中的產(chǎn)生的新的倫理問題也是亟待關(guān)注的一個方面。

1生物質(zhì)新能源開發(fā)利用中的倫理關(guān)涉問題

1.1生物能源發(fā)展與糧食安全問題

生物質(zhì)能源的主要載體為生物，主要是能源植物。生物質(zhì)新能源的開發(fā)直接或間接的影響到糧食的安全問題。

1.1.1生物新能源所需糧食性原料對糧食安全的威脅

目前各國使用的目前各國發(fā)展的第一代生物質(zhì)能源使用的原料主要是玉米、甘蔗、油料作物。其中美國主要是玉米和大豆油；歐盟則是玉米、小麥、大麥、菜籽油、甜菜和大豆油；巴西為甘蔗和大豆油；加拿大為玉米和小麥；中國和印度為玉米；馬來西亞、印度尼西亞為棕櫚。而第二代、第三代生物質(zhì)能源的開發(fā)需要對非糧食性生物質(zhì)能的深度加工利用，這將提高研發(fā)的技術(shù)難度和開發(fā)成本，所以目前的趨勢為生物質(zhì)能源主要以第一代也就是糧食性作物作為生物質(zhì)能源的來源。這直接對人類的糧食性需要產(chǎn)生影響，特別是對糧食供給的影響。以巴西為例，在水資源豐富和土地資源豐富的地方，還不能凸顯這種矛盾，但是一旦這些資源受到很大限制時，人的口糧與新能源的激烈大戰(zhàn)就會打響。這里涉及到一個人權(quán)的問題，人類的自身生存都不能保證，還談何能源的利用呢？這個問題在我國的情況可能比較突出，玉米被作為燃料乙醇的最主要來源，需求量持續(xù)大幅度增加，加劇了供需缺口。例如2003年我國燃料乙醇年產(chǎn)僅有7萬t，近幾年一路飆升，至2006年已達到年產(chǎn)100萬t。市場上玉米價格猛漲，燃料乙醇生產(chǎn)遇到了與民爭食的問題。為了解決13億人口的吃飯問題，國內(nèi)可耕土地已經(jīng)筋疲力盡，玉米被作為燃料乙醇的最主要來源，需求量持續(xù)大幅度增加，加劇了供需缺口，如果考慮單純的玉米的來源，那么我們就只能餓著肚皮開車了。

1.1.2能源種植所需要的土地對糧食安全的威脅

非糧食性能源作物的需要也直接擠壓著糧食性作物的耕地使用，非糧食作物的高收益率和能源開發(fā)的迫切需要的雙重擠壓導(dǎo)致了非糧食作物的種植對有限的糧食耕地的使用，這將直接導(dǎo)致糧食供給的短缺。

1.1.3生物新能源開發(fā)對糧食安全的間接威脅

生物質(zhì)能源的開發(fā)利用也間接的影響到糧食安全，生物質(zhì)能源的開發(fā)利用將會誘導(dǎo)使用在原有糧食生產(chǎn)領(lǐng)域的資源到新能源的開發(fā)過程中來從而對傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)功能發(fā)生重大轉(zhuǎn)變，使農(nóng)業(yè)的發(fā)展不在以傳統(tǒng)意義的農(nóng)產(chǎn)品為主，那么新的農(nóng)業(yè)的發(fā)展應(yīng)該如何適應(yīng)這種轉(zhuǎn)變？農(nóng)業(yè)之當(dāng)展的倫理定位何在？與農(nóng)產(chǎn)品糧食相關(guān)聯(lián)的市場也將會受到生物能源開發(fā)的影響，生物質(zhì)能源開發(fā)利用對傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品的資源、以及與之關(guān)聯(lián)的農(nóng)產(chǎn)品的價格的上漲也嚴(yán)重威脅著人類對食用糧食產(chǎn)品的利用。

1.2生物安全性

1.2.1能源作物的生物改良的安全風(fēng)險

在生物能源的發(fā)展過程中，生物質(zhì)能源的來源除了天然的生物外，還會需要對一些生物種質(zhì)進行基因改良，以便提高生物能源的利用率，滿足規(guī)?；a(chǎn)的需要?，F(xiàn)代生物技術(shù)在生物質(zhì)能源的發(fā)展中扮演了非常關(guān)鍵的一環(huán)，這種生物技術(shù)的應(yīng)用必然影響著生物的遺傳特性，從而也會影響其所處的特定生物環(huán)境。所以生物能源作物的培育種植對環(huán)境的安全也是一個非常值得重視的方面。生物能源的生產(chǎn)來源主要是一些能源作物，而天然的能源作物又存在著產(chǎn)能低、占地廣、生長條件苛刻的一些原因，所以要想找到一種天然的品質(zhì)優(yōu)良的作物是很困難的，有必要將天然的能源作物使用現(xiàn)代生物技術(shù)改良，而這些轉(zhuǎn)基因改良后的作物的安全性評估又是一個值的考慮的因素。這也是所有轉(zhuǎn)基因生物對環(huán)境安全都要面臨的一個風(fēng)險。所以考慮發(fā)展生物能源過程中對環(huán)境的影響都是需要權(quán)衡利弊的一個重要方面。

1.2.2生物質(zhì)能源的開發(fā)利用對生態(tài)環(huán)境的破壞

在種植生物質(zhì)能源作物過程殊的肥料、農(nóng)藥、除草劑可能會產(chǎn)生對周圍生態(tài)的間接影響。比如對水質(zhì)的影響，在美國的密西西比河岸有一個巨大的玉米能源種植區(qū)，這些地區(qū)是美國最理想的能源作物種植環(huán)境，但同時在種植過程中大量的化學(xué)肥料、農(nóng)藥的使用導(dǎo)致水源的質(zhì)量逐年不斷下降，同業(yè)也嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)貪O惡民的漁業(yè)生產(chǎn)，所以在總體上因其帶來的損失也抵消它的經(jīng)濟效益和環(huán)境可持續(xù)的代價。

1.2.3生物質(zhì)能源開發(fā)對生物多樣性的損害

生物能源開發(fā)過程中必然涉及對生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的影響，生物質(zhì)能源的開發(fā)的能源作物的種植長期來看必然導(dǎo)致新的生態(tài)環(huán)境生物多樣性的干擾，數(shù)據(jù)報告顯示截至到2020年為止，美國的谷物和大豆的生物種類將會下降到60%，相比于沒有覆蓋能源作物的地區(qū)，亞洲油棕櫚能源作物也將下降到85%，F(xiàn)letcher等人的研究也發(fā)現(xiàn)，對脊椎動物來說，替代能源作物區(qū)域的生物多樣性和豐富性要遠遠低于同樣條件下的未種植地區(qū)的種類。所以在考慮生物質(zhì)新能源的能源作物種植時，與當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)安全和生物種類的影響是需要考慮的倫理問題。

1.3環(huán)境可持續(xù)性

生物質(zhì)能源雖然相比其他的新能源有著清潔、低污染的優(yōu)勢，但是受生物新能源發(fā)展本身的多因素影響，使得生物質(zhì)能源的發(fā)展并不是沿著一個低耗能的環(huán)境可持續(xù)性的發(fā)展方向前進。

1.3.1能源需要的緊迫性導(dǎo)致對環(huán)境可持續(xù)的忽視

生物質(zhì)能源受形式所迫，即能源危機的迫切需要，導(dǎo)致在環(huán)境和生活需要之間的失衡。能源危機問題日益嚴(yán)重，同時環(huán)境危機的解決也亟不可待，在面臨能源危機和環(huán)境危機的雙重壓力下，短期內(nèi)很難得到兩全其美的解決，人們往往注重短期的生活需要，而忽視長期的環(huán)境可持續(xù)的需要，甚至以非必須的生活需要滿足為由開發(fā)生物新能源以換取環(huán)境可持續(xù)的要求。

1.3.2生物質(zhì)能源的生產(chǎn)過程復(fù)雜性導(dǎo)致中間環(huán)節(jié)對環(huán)境影響的忽視

生物質(zhì)能源可能在其結(jié)果終產(chǎn)物看來是非常理想的低污染能源，但是由于其生產(chǎn)過程的復(fù)雜性，導(dǎo)致附屬產(chǎn)品和生產(chǎn)環(huán)節(jié)對環(huán)境可持續(xù)的破壞容易受到忽視，而且有時候從總體看來，相對于環(huán)境的可持續(xù)的價值，生物能源的開發(fā)可能具有非常大的負(fù)價值。大面積種植單一作物將會改變生物多樣性環(huán)境，水土流失嚴(yán)重，以東南亞的婆羅洲島為例，該島先前是一個環(huán)境非常好的熱帶雨林，隨著可再生能源-生物柴油的開發(fā)熱潮，為了生產(chǎn)更多的棕櫚油，這里的人們開荒辟地，擴種棕櫚樹。導(dǎo)致這里的生物種類急劇單一，而且也造成了當(dāng)?shù)貧夂虻募眲∽兓?。產(chǎn)能低、占地廣和需要傳統(tǒng)化肥的作物對后續(xù)環(huán)境的不可利用性。因為較低的產(chǎn)能，所以需要的種植面積是非常大的，同時對水源的需求也急劇上升,而水資源問題在未來也將是一個非常嚴(yán)峻的問題。

1.3.3生物質(zhì)新能源生產(chǎn)過程中的能源消耗中環(huán)境可持續(xù)的忽視

生物質(zhì)新能源的生產(chǎn)需要對生物質(zhì)初材料進行加工和處理才能獲得可以直接使用新的能源。在將生物能源物料加工成生物柴油終產(chǎn)品的過程中，這個過程還要需要多個過程農(nóng)用設(shè)備及乙醇轉(zhuǎn)化裝置還需要大量的傳統(tǒng)能源維持生產(chǎn)，以及其加工過程的副產(chǎn)物的環(huán)境污染，這也將影響到新能源的環(huán)境可持續(xù)方面。這個過程中需要直接和間接的使用到基礎(chǔ)能源，那么就不能不評估生物質(zhì)能源的產(chǎn)出和投入之間的比較。傳統(tǒng)的樂觀派只是看到生物能源能解決當(dāng)下的能源危機難題，或者其對經(jīng)濟發(fā)展帶來的拉動作用。但是忽視了對生物能源的產(chǎn)出和所投入能源的之間的凈收益比較。如果不考慮對基礎(chǔ)能源的投入，那么發(fā)展和開發(fā)利用生物質(zhì)新能源就不是緩解傳統(tǒng)的能源壓力，而是加重了能源危機，因而是一種不道德的能源戰(zhàn)略。美國康奈爾大學(xué)DavidPimentel跟蹤了多種農(nóng)作物生產(chǎn)乙醇和生物柴油的成本，包括種植、生長、收獲過程中所需的能源，肥料、殺蟲劑的使用以及運輸所需能源，種植需要和生產(chǎn)過程中的需要的能源損耗比其產(chǎn)出的能源還要多。這樣看來生物質(zhì)能源的開發(fā)的過程也可能產(chǎn)生投入大于產(chǎn)出的可能，所以這種開發(fā)可能對于環(huán)境的可持續(xù)性來說具有消極的影響。

1.4生物新能源與新殖民主義

生物能源對于原料產(chǎn)地的要求和本身的可能產(chǎn)生的負(fù)效應(yīng)，使得生物能源的發(fā)展在國與國家之間的利益也成為新的倫理焦點。越來的越多的發(fā)達國家將生物能源的生產(chǎn)放在較為不發(fā)達的國家中來，將生物能源的負(fù)效應(yīng)轉(zhuǎn)嫁到不發(fā)達國家身上，SeifMadoffe認(rèn)為這將導(dǎo)致“氣候殖民主義”，“大規(guī)模搶占非洲土地”，歐洲企業(yè)，其中一些有外國援助資金支持，正快速地在熱帶國家建立廣大的碳栽培牧場（CarbonMonocultureFields）。關(guān)于坦桑尼亞的Saadani國家公園，Madoffe質(zhì)疑富裕的發(fā)達國家在這些地區(qū)種植“可再生”碳是否道德，因為這些對當(dāng)?shù)刎毭裼袊?yán)重的負(fù)面影響，而且要砍伐熱帶雨林來給“碳牧場”栽培騰地方。是否真的有大面積不使用的土地？不，這是不可能的。源地釋放的碳能夠被另一個地方的植物固定吸收嗎，或者說碳可以從一個國家“出口”到另一個國家嗎？這就會引發(fā)諸如不平等權(quán)力關(guān)系和不公平商業(yè)交易等方面的問題。富裕國家在這些地區(qū)種植“可再生”碳，但卻會給當(dāng)?shù)刎毭駧韲?yán)重的負(fù)面影響，而且要砍伐熱帶雨林來給“碳牧場”栽培騰地方，這樣合理嗎？此外，為了緩解氣候變化，在貧窮國家占用大規(guī)模耕地，消耗大量的水資源，污染土地、河流和海岸生態(tài)系統(tǒng)，這樣做對嗎？看看那些歐洲和美國公司擁有的大型種植項目，這些項目還受到“發(fā)展援助”的資助。所以在生物能源發(fā)展的過程中相同于其他能源的發(fā)展，生物能源的發(fā)展的在新的利益驅(qū)使下，有可能打著發(fā)展貧窮國家的經(jīng)濟的幌子來轉(zhuǎn)嫁生物能源風(fēng)險的目的。

1.5利益相關(guān)者的分配

在生物能源的發(fā)展過程中涉及到多方的利益問題，主要涉及到能源使用者、能源開發(fā)者、能源間接的利益相關(guān)者的利害關(guān)系問題，能源使用者、能源開發(fā)者的常常由于直接的與新能源的利益相關(guān)，所以往往側(cè)重于它們之間的利益，而間接的能源相關(guān)者也因為與新能源之間的聯(lián)系的潛在性和隱蔽性而常常受到忽視。①富人和窮人間因新能源產(chǎn)生的經(jīng)濟不公平，由于生物新能源的開發(fā)往往附帶著巨大的投入，所以這種新能源的使用代價也相比傳統(tǒng)的能源使用成本要高，而這也將導(dǎo)致新的使用階層和不能使用階層之間隱性不公；②如前所述，新能源的開發(fā)可能會給直接的能源需求者帶來豐厚的經(jīng)濟利益，為能源使用者帶來實際的能源便利，但是這對于那些對基本生活的糧食需要者，處在饑餓狀態(tài)的窮人來說，將會加劇這種利益之間的沖突。除了糧食的危機，因能源開發(fā)所導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)資源緊缺、農(nóng)產(chǎn)品價格上揚、環(huán)境損失、都以不同的形式與潛在的利益相關(guān)者相連，在這其中經(jīng)濟利益和實用效果可能往往會受到極大的關(guān)注，而潛在利益相關(guān)者的利益可能會受到忽視，比如，在生物能源的開發(fā)的過程中可能面臨著產(chǎn)業(yè)升級換代的過程，新的生物能源研究開發(fā)面臨著一個轉(zhuǎn)換的過程中舊的能源領(lǐng)域的從業(yè)人員可能會被要求掌握新的技術(shù)，而且新的生物能源生產(chǎn)所需要的新的倫理規(guī)范來規(guī)范和引導(dǎo)生物新能源生產(chǎn)，所以對舊能源領(lǐng)域轉(zhuǎn)型人員以及生物新能源開發(fā)利用所涉及到的相關(guān)從業(yè)人員的“善”待以及對他們的倫理規(guī)導(dǎo)都是需要關(guān)注的倫理問題。綜上所述，生物質(zhì)新能源的發(fā)展在為當(dāng)代的人類生活帶來極大的便利時也產(chǎn)生了一些單靠技術(shù)所不能解決的倫理問題，這些問題是因為生物能源發(fā)展本身所受的多方面因素所導(dǎo)致的。包括經(jīng)濟利益的驅(qū)使、能源危機的解決迫切需要、生物質(zhì)因素的特點決定、環(huán)境可持續(xù)的需要、貿(mào)易公平的需要、利益相關(guān)者的分配等幾種倫理關(guān)涉，在生物能源的發(fā)展的過程中必須考慮到這幾方面所帶來的倫理問題的思考，因此，筆者在這里提出幾條潛在的生物新能源發(fā)展的倫理原則以使的生物能源的開發(fā)利用處在一個健康和可持續(xù)的發(fā)展軌道上，使得生物能源能真正的為人類的生活帶來便利。

2生物質(zhì)新能源開發(fā)利用中的倫理原則

2.1保證生物質(zhì)新能源開發(fā)利用對人類不傷害性

生物能源的發(fā)展必須以滿足能源的需要為界限，不能危及到人們必須的、基本的生命需要。依照康德義務(wù)論倫理，人是發(fā)展的目的，所以必須正視生物能源所涉及到的人的其他利益需求，生命的需要是擺在首要位置的。不能用犧牲食用糧食的代價，特別是貧困人口的饑餓甚至死亡換取部分人的非必須的能源需要。其次要注意生物能源開發(fā)過程中的不傷害性，要采用對人無害的生物質(zhì)能源利用技術(shù)、工藝?？紤]生產(chǎn)諸環(huán)節(jié)可能存在的潛在危險。最后要注意到生物質(zhì)能源利用對人類其他必要的生活領(lǐng)域的潛在影響，尤其要注意使用者和生物能源開發(fā)相關(guān)利益者的聯(lián)系，保證生物能源的開發(fā)不會威脅到這類人群的基本的生命權(quán)利。

2.2生物能源的開發(fā)利用要注重效率

目前來看，大部分的生物質(zhì)新能源開發(fā)利用的回報率不高。整個新能源開發(fā)利用過程中必須從整體上對投入和產(chǎn)出之間的能源做總體分析，使得產(chǎn)出的能源利用率大于投入能源消耗率。更不能將新能源的直接經(jīng)濟利益作為開發(fā)利用生物能源的充分理由，必須考慮對基礎(chǔ)能源的使用成本。在投入資源到生物新能源的開發(fā)研究時，必須強調(diào)能源效率的凈收益。首先，這種效率除了要考慮能源本身的投入和產(chǎn)出效率外，必須要考慮整個能源開發(fā)過程中的綜合效率的提高，生物能源開發(fā)利用過程中要涉及到對經(jīng)濟、環(huán)境、人類生活、氣候、以及其他各種潛在的影響，這種新的生物質(zhì)能源的開發(fā)利用的成本是不是太大？這些成本不僅包括經(jīng)濟成本，還要包括對環(huán)境、人、以及其他相關(guān)利益損失的機會成本，必須保證開發(fā)的凈利益要大于所有成本的總和。再次，注重對開發(fā)生物質(zhì)新能源的開發(fā)利用在目前存在條件下不確定性的風(fēng)險評估，生物能源的開發(fā)所使用技術(shù)是技術(shù)創(chuàng)新的結(jié)果，不可避免的會產(chǎn)生一些不確定的風(fēng)險，包括對生命、社會的影響，所以在考慮總體的收益的時候要考慮這些不確定因素的風(fēng)險，同時采取適當(dāng)?shù)慕鉀Q措施盡可能減少這些風(fēng)險。

2.3生物能源的開發(fā)要注意環(huán)境的可持續(xù)性原則

生物質(zhì)能源開發(fā)對環(huán)境的依賴性也要求生物質(zhì)新能源的開發(fā)利用也需要考慮環(huán)境的可持續(xù)性。首先，必須保證最低限度的對環(huán)境的污染，生物質(zhì)能源的開發(fā)利用過程中必然產(chǎn)生對環(huán)境的負(fù)面影響，所以生物新能源的開發(fā)利用必須確保它比化石類能源的對環(huán)境的可持續(xù)性方面要效果更好，需要制定必要的環(huán)境可持續(xù)性標(biāo)準(zhǔn)。再次，生物能源的開發(fā)利用要適度，不能超過環(huán)境的可再生限度，杜絕粗放的使用生物質(zhì)能源的開發(fā)方式，同時要兼顧代級之間對環(huán)境的需要。當(dāng)下的生物質(zhì)能源的開發(fā)不能影響到后代的生態(tài)系統(tǒng)的安全。要求在開發(fā)生物質(zhì)新能源的過程中考慮到持續(xù)性的對土地、水源和其他自然資源的利用的綜合因素，也不會破壞生態(tài)平衡和生存的氣候環(huán)境。最后，生物質(zhì)能源的開發(fā)必須保證生物質(zhì)來源的安全性，考慮到生物技術(shù)改良的生物資源對環(huán)境安全和可持續(xù)性的影響。保證不危及環(huán)境的可持續(xù)利用。

2.4生物新能源開發(fā)利用要保證經(jīng)濟公平

生物能源的開發(fā)過程中必定會產(chǎn)生潛在的風(fēng)險，這些風(fēng)險往往被能源投資者以扶貧和經(jīng)濟利益的形式誘使貧窮國家接收這種風(fēng)險，這在短期可能會改變貧窮者的經(jīng)濟狀況，但是長期來看生態(tài)資源的過度開發(fā)，以及潛在的利益損失會拉大貧窮和富人之間的差距。同時在新能源相關(guān)的市場中，也可能加大這種差距，可能會把新能源開發(fā)的風(fēng)險分?jǐn)偟轿词褂谜叩纳砩?。所以生物能源的開發(fā)必須考慮周全它所涉及到的相關(guān)利益者的利益，保證窮人的利益至少不會受到傷害，最大程度的協(xié)調(diào)好各利益相關(guān)者的利益。對涉及到的新能源更新?lián)Q代的產(chǎn)業(yè)升級過程中保持對所涉及到的弱勢群體的關(guān)注，給予“善”的關(guān)懷。

篇2

能源是人類賴以生存發(fā)展的基礎(chǔ)。目前，世界能源體系在很大程度上依賴石油燃料，然而石油作為不可再生能源，儲量不斷減少。研究表明，全球石油儲量僅可用54a。同時，利用石油燃料帶來的其他一系列急需解決的全球問題，諸如溫室效應(yīng)、全球變暖和氣候變化等。因此，更多的目光聚焦在能夠可再生的能源-生物能源上。生物能源（Bioenergy）主要指利用生物的活動，將生物質(zhì)、水、CO2、畜禽糞便等其他廢棄物生產(chǎn)的能源，具有補償目前石油燃料需求的潛力。同時，在生物燃料的生產(chǎn)、使用以及生物質(zhì)的合成過程中存在碳、氮循環(huán)，因此，使用生物能源會減少大氣中溫室氣體的排放。此外，發(fā)展生物能源的優(yōu)勢還在于保障國家能源安全、外匯儲蓄以及解決直接與農(nóng)村發(fā)展相關(guān)的經(jīng)濟問題和社會問題。

1國外生物能源的發(fā)展

目前，用來制造生物能源的原料主要有各種農(nóng)林資源、生活和工業(yè)廢水、城市固體廢物和畜禽糞便等。據(jù)估計，地球每年存儲的生物能源相當(dāng)于世界主要燃料的10倍，然而目前生物能源的利用量不足其總量的1%，由此可以推測生物能源將是未來最重要的新能源之一。生物能源主要包括生物質(zhì)制氫、廢水生產(chǎn)沼氣、生物質(zhì)熱解液化或固體成型、生物柴油、燃料乙醇、秸稈丁醇等技術(shù)。目前產(chǎn)量最大的生物能源是燃料乙醇、沼氣和生物柴油。美國是世界最大的生物燃料乙醇生產(chǎn)國，主要以玉米為原料。2007年美國《新能源法案》規(guī)定：在2022年之前，燃料乙醇的產(chǎn)量將提高到360億加侖（1加侖=3.79kg）。隨著玉米燃料乙醇的產(chǎn)量增加，導(dǎo)致玉米價格上漲，導(dǎo)致糧食安全問題。因此，科學(xué)家們開發(fā)了纖維素乙醇。纖維素乙醇是利用秸稈、農(nóng)作物殼皮莖稈、樹葉、落葉、林業(yè)邊角余料和城鄉(xiāng)有機垃圾等纖維為原料生產(chǎn)燃料乙醇。沼氣產(chǎn)業(yè)主要以農(nóng)林廢棄物和生活垃圾為原料，生產(chǎn)的沼氣可以提供生活和生產(chǎn)所需能源，產(chǎn)生的沼渣和沼液還可用于農(nóng)業(yè)施肥，可以同時達到產(chǎn)能和減少環(huán)境污染，實現(xiàn)種植、養(yǎng)殖的良性循環(huán)。因此，沼氣產(chǎn)業(yè)將成為連接循環(huán)農(nóng)業(yè)各個環(huán)節(jié)的紐帶和中心，將在循環(huán)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)中發(fā)揮重要作用。美國現(xiàn)有30多家公司投入了上百萬美元，主要以大豆為原料，生產(chǎn)生物柴油；而包括法國、德國、英國、波蘭在內(nèi)的歐盟國家則以油菜籽為原料，來生產(chǎn)生物柴油；巴西以蓖麻油為主要原料生產(chǎn)生物柴油；日本主要以煎炸油為原料生產(chǎn)生物柴油，1999年建成了259L/d生物柴油工業(yè)化實驗裝置，目前生產(chǎn)能力達40萬t。

2生物能源與循環(huán)經(jīng)濟

循環(huán)經(jīng)濟（CircularEconomy）是一種全新的經(jīng)濟形態(tài)，以資源的節(jié)約利用和循環(huán)利用為特征。簡單來說，循環(huán)經(jīng)濟是以“廢物”資源循環(huán)再利用為核心，以“減量化（Reduce）、再使用（Reuse）、再循環(huán)（Recycle）”為經(jīng)濟活動的行為準(zhǔn)則，實現(xiàn)資源與能源的高產(chǎn)出、循環(huán)利用和安全供給。傳統(tǒng)的經(jīng)濟的增長是建立在資源和能源高速消費的基礎(chǔ)上的，目前全球經(jīng)濟增長都面臨著資源和能源匱乏的危機。循環(huán)經(jīng)濟考慮到資源和能源的有限性，因此從生產(chǎn)的開端實現(xiàn)資源和能源的“減量化”，減少資源的浪費；生產(chǎn)流程中實現(xiàn)資源的“再使用”，延長資源和能源使用的時間強度；同時在末端產(chǎn)生的垃圾和廢品盡量實現(xiàn)資源的“再循環(huán)”，即所謂的廢品回收利用和廢物綜合利用。因此其從長遠來看是一種既節(jié)約資源，又節(jié)約成本的經(jīng)濟增長方式。環(huán)境經(jīng)濟學(xué)認(rèn)為循環(huán)經(jīng)濟從生態(tài)環(huán)境保護實踐中提出，以經(jīng)濟為核心，以資源利用為分析對象，核心在于促進經(jīng)濟發(fā)展的同時，兼顧保護環(huán)境。從技術(shù)層面來看，生物能源可以實現(xiàn)資源的循環(huán)利用、廢棄物無害化處理和資源的能源轉(zhuǎn)化，是實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟的技術(shù)路徑，成為連接循環(huán)經(jīng)濟各個環(huán)節(jié)的紐帶和中心，將在循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)中發(fā)揮重要作用。

3河北省生物能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

河北省是農(nóng)業(yè)大省，發(fā)展生物能源具有得天獨厚的有利條件，能夠為生物能源提供可靠的原料保障。目前，河北省耕地面積約為5.988×1010m2，小麥、玉米和棉花每年的秸稈量達6180萬t，作物秸桿約2/3被當(dāng)作肥料或牲畜飼料，未開發(fā)利用的秸稈超過1780萬t，占可收集資源量的37.73%，因此農(nóng)作物秸稈資源可開發(fā)利用空間巨大。畜禽廢棄物年產(chǎn)量約為1.7億t，用作沼氣或加工成新型飼料的不足1%；森林面積約為5.525×1010m2，林業(yè)“三剩物”年產(chǎn)量總計約為570萬t，是全國該類剩余物的產(chǎn)量大省，可折合標(biāo)煤約為370萬t。另外，河北省境內(nèi)尚有荒山、荒地、荒灘等土地資源約為5.26×1010m2，適于大面積栽種黃連木、文冠果等含油量較高的樹木，發(fā)展能源林業(yè)。2012年，河北省油葵種植總面積達到了2.69×108m2，總產(chǎn)值約為5.34萬t。河北省各級政府長期對生物能源產(chǎn)業(yè)給予大力支持。河北省新能源產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃的發(fā)展目標(biāo)之一就是生物質(zhì)能開發(fā)利用工程。2006年中糧集團與衡水老白干集團簽署的燃料乙醇項目，總投資15億元生產(chǎn)燃料乙醇。近年來，河北省進一步加大對生物燃料和相關(guān)生物化工產(chǎn)品的資金技術(shù)支持，2015年中糧集團燃料乙醇（秦皇島經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)）列為河北省重點發(fā)展項目。由于政府有關(guān)部門的大力支持，幾年來河北省形成了以燃料乙醇、沼氣、生物柴油為主的生物能源技術(shù)措施、管理體系。河北省和國家林業(yè)局、中石油聯(lián)合在邯鄲市組織實施了林油一體化油料能源示范基地建設(shè)項目，完成黃連木新造林約為2.13×106m2，為今后發(fā)展油料能源林基地奠定了基礎(chǔ)。河北省在能源林業(yè)和農(nóng)業(yè)育種方面取得了顯著進展。國家高粱改良中心河北分中心選育出能飼1號、能飼2號和冀甜3號甜高粱新品種3個。河北科技師范學(xué)院初步建立了非糧柴油能源植物引種園，引種非糧柴油能源植物150余種，對部分非糧柴油能源植物進行了種子生物學(xué)特性與配套栽培技術(shù)研究。沼氣利用是河北省發(fā)展生物能源的重要成果。河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)通過對高效產(chǎn)酸菌系構(gòu)建及產(chǎn)甲烷優(yōu)勢菌優(yōu)化，建立了高固體濃度果蔬廢棄物厭氧發(fā)酵過程控制技術(shù)。生物柴油方面，新奧集團在微藻基因改造、高通量篩選技術(shù)、立體養(yǎng)殖、高效低成本光生物反應(yīng)器技術(shù)和工業(yè)廢水回收技術(shù)等方面都有所突破，建有目前世界上最先進的微藻油生產(chǎn)設(shè)施，年生產(chǎn)微藻油可達10t以上，處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。河北省生物能源產(chǎn)業(yè)具有一定的基礎(chǔ)和技術(shù)水平。據(jù)不完全統(tǒng)計，河北省省內(nèi)建成并投產(chǎn)的生物質(zhì)能源生產(chǎn)企業(yè)有64家。衡水老白干釀酒集團公司燃料乙醇、華藥生物丁醇、石煉化公司、武安正和公司生物柴油、河北強民生物質(zhì)成型燃料等項目正在積極推進中。生物沼氣經(jīng)過多年的開發(fā)和推廣，截止2015年底，河北省累計建成350萬戶，建成大中沼氣工程2500處，總池容積16.8萬m3，沼氣發(fā)電站10座，推廣秸稈壓塊炊事采暖爐具30萬戶。2015年世界銀行為河北省農(nóng)村再生能源開發(fā)示范項目貸款7150萬美元，將投資建設(shè)和運行6處沼氣設(shè)施，把作物秸稈和畜禽糞便轉(zhuǎn)化成沼氣，為河北省96100戶農(nóng)村居民提供了穩(wěn)定的清潔能源。

4河北省生物能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策

4.1發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟并堅持可持續(xù)發(fā)展

由于國內(nèi)外學(xué)者認(rèn)為第一代生物能源主要以糖料或淀粉作物為原料生產(chǎn)乙醇，會引起“與人爭糧”、“與糧爭地”等社會問題。循環(huán)經(jīng)濟的關(guān)鍵和核心是“廢物”循環(huán)和再利用，因此國際生物能源研發(fā)的重點是利用農(nóng)林廢棄物發(fā)展生物能源，尤其是以玉米秸稈為主的作物秸稈更體現(xiàn)了很高的綜合開發(fā)價值。目前河北省在全省推廣秸稈聯(lián)戶沼氣站和生物質(zhì)發(fā)電項目。截至2013年底，發(fā)展秸稈聯(lián)戶沼氣工程20處，投產(chǎn)秸稈生物質(zhì)發(fā)電廠8座，年利用農(nóng)作物秸稈216.6萬t。因此，應(yīng)進一步尋求對生物能源和化工產(chǎn)業(yè)在技術(shù)等方面實現(xiàn)突破，保證全省糧食安全和生物能源產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

4.2因地制宜開發(fā)多層次的非糧生物能源

根據(jù)河北省不同地區(qū)自然地理因素，統(tǒng)籌規(guī)劃，開發(fā)多層次、多元化的非糧生物能源，確保生物能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在燕山和太行山的荒山荒地和宜林丘陵建設(shè)以黃連木、油桐、文冠果、橡櫟、刺槐為主的能源林基地。在荒地、荒灘、鹽堿地不適宜糧食作物種植的地方，可以種植甜高粱、甘薯、油葵等耐旱、耐瘠薄、耐鹽堿的作物，發(fā)展能源農(nóng)業(yè)。在平原糧食高產(chǎn)地區(qū)，重點開發(fā)纖維素乙醇、纖維素丁醇、秸稈發(fā)電、秸稈沼氣技術(shù)。在臨海地區(qū)開發(fā)微藻能源，在工業(yè)發(fā)達的中心城市，建設(shè)適度規(guī)模的生物柴油生產(chǎn)廠、城市污水沼氣生產(chǎn)廠。

4.3創(chuàng)新機制加強生物能源技術(shù)研究

篇3

1996年10月,國務(wù)院新聞辦公室的《中國的糧食問題》白皮書向世界宣示,中國糧食自給率至少維持95%(本文中的糧食概念是廣義的,指供食用的谷物、豆類和薯類的統(tǒng)稱),明確凈進口量不超過國內(nèi)消費量的5%。隨著我國經(jīng)濟的不斷增長和外匯盈余的加大,也有部分學(xué)者和政府官員認(rèn)為中國應(yīng)該利用世界資源和市場,降低糧食自給率,從國外進口糧食。但最近的一個新動向是一些西方經(jīng)濟發(fā)達國家(也是主要糧食供給國),采取生物能源戰(zhàn)略,這將減少世界糧食市場供給,加大進口國的糧食安全風(fēng)險。因此,中國必須嚴(yán)格保護現(xiàn)有耕地,提高其等級與生產(chǎn)能力,保證國家糧食安全(糧食安全是指保證任何人在任何時候都能買得起又能買得到為了生存和健康所需要的基本食品)。

我們需要的糧食越來越多

雖然我國自從1978年以來實行了計劃生育政策,人口增長速度逐漸變緩,但是由于人口基數(shù)過于龐大,人口的增長還將持續(xù)一段時間。目前,中國人口已經(jīng)超過13億。各種方法都預(yù)測2020年人口總數(shù)將超過14.3億。綜合國家統(tǒng)計局和農(nóng)業(yè)部等對糧食需求預(yù)測研究結(jié)果,到2010年、2020年,我國糧食總需求量分別為5.5億噸、6.0億噸。

經(jīng)過長期不懈的努力,我國以占世界7%的耕地,養(yǎng)活了世界近1/4的人口。但我國人均糧食占有量即使是1996年414公斤的歷史最高水平,也僅相當(dāng)于發(fā)達國家平均水平的1/2,美國的1/3左右,尚處于基本解決糧食溫飽的低保障能力水平。1999年以來,我國人均糧食占有量基本沒有增加;2003年更是降低到1990年以來的最低水平,人均糧食占有量僅有334公斤。

根據(jù)國家統(tǒng)計局農(nóng)村社會經(jīng)濟調(diào)查總隊計算的我國糧食消費總量分析,我國糧食需求量逐年提高,從1995年的4.53億噸提高到了2005年的5.02億噸。從糧食消費構(gòu)成上看,直接的口糧占糧食消費總量的比重在減少,而飼料用糧、工業(yè)用糧所占比重明顯增長。1995年到2005年,雖然口糧總體上逐漸減少,已經(jīng)從1995年的2.80億噸減少到2005年的2.64億噸;但同期,飼料用糧、工業(yè)用糧總體上卻逐年增加,分別從1995年的1.17億噸、0.38億噸增加到2005年的1.65億噸、0.58億噸?？诩Z消費量及其所占比重逐年下降,飼料用糧、工業(yè)用糧及其所占比重明顯增長,主要歸因于我國人民生活水平提高所導(dǎo)致的居民飲食結(jié)構(gòu)的變化。隨著人民生活水平的提高,居民飲食結(jié)構(gòu)變化必然是對農(nóng)業(yè)初級產(chǎn)品――口糧的需求量減少,而對糧食轉(zhuǎn)換產(chǎn)品――肉、蛋、奶等副食品以及酒類的需求量增大。所以,盡管口糧消費量在減少,但總的糧食消費量是不斷提高的。并且,隨著人口增長、經(jīng)濟發(fā)展和生活水平的提高,未來二、三十年內(nèi),我國糧食消費總量增長的趨勢不會逆轉(zhuǎn)。

人均耕地愈少,糧食安全風(fēng)險愈大

我國的糧食總產(chǎn)量自1998年達到創(chuàng)紀(jì)錄的5.12億噸以后,連續(xù)五年下滑,到2003年,糧食總產(chǎn)量降至4.31億噸,與1998年相比,降幅達15.93%。

糧食總產(chǎn)量的下降雖然主要是由于種糧比較效益下降或機會成本加大而引發(fā)的農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整,復(fù)種指數(shù)下降等原因造成,但耕地減少造成的糧食播種面積減少不可忽視。

根據(jù)國土資源部土地利用變更調(diào)查資料,1996年～2004年的全國耕地面積呈逐年持續(xù)減少之勢,從1996年的13003.92萬公頃下降到2004年的12244.43萬公頃,平均每年凈減少近100萬公頃,耕地流失形勢嚴(yán)峻。

全國耕地數(shù)量減少的主要途徑有四種,分別為生態(tài)退耕、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、建設(shè)占用和災(zāi)害損毀。1996年～2004年間,因生態(tài)退耕減少耕地647.21萬公頃,農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整減少耕地174.40萬公頃,建設(shè)占用耕地161.91萬公頃,災(zāi)害損毀耕地60.41萬公頃。生態(tài)退耕退掉的大多是不適宜耕種、對生態(tài)安全造成威脅的耕地。生態(tài)退耕雖然減少了耕地數(shù)量,但有益于土地休養(yǎng)生息,并未對耕地生產(chǎn)能力構(gòu)成實質(zhì)性威脅。農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整雖然減少了一定數(shù)量的耕地,但農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的調(diào)整是雙向的,也就是說,既可以將耕地轉(zhuǎn)為其他農(nóng)用地,也可以將其他農(nóng)用地轉(zhuǎn)為耕地,這種轉(zhuǎn)變也不會減少糧食生產(chǎn)能力。因此,糧食生產(chǎn)能力可以不計生態(tài)退耕和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整所造成的減少。但與生態(tài)退耕和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整不同,建設(shè)占用耕地卻是耕地生產(chǎn)能力的永久喪失。因為,耕地向建設(shè)用地流轉(zhuǎn)是容易的,而將建設(shè)用地復(fù)墾為耕地卻是非常困難的,這種流轉(zhuǎn)可以說是單向的。更為嚴(yán)峻的是,建設(shè)占用的耕地大多是城市周圍、道路兩側(cè)有灌溉設(shè)施、等級較高的耕地,其生產(chǎn)能力基本上是區(qū)域最高的。粗略計算,全國由于建設(shè)占用耕地,1996年～2004年間,耕地的糧食生產(chǎn)能力減少1822萬噸。雖然在這期間通過土地整理、復(fù)墾和開發(fā)增加耕地245.64萬公頃,但這些新增加的耕地質(zhì)量不抵建設(shè)占用的耕地,因此,全國耕地的糧食生產(chǎn)能力是下降的。耕地減少將造成糧食安全風(fēng)險進一步加大。

中國糧食安全必須立足于自給

1972年～1974年,世界處于戰(zhàn)后最嚴(yán)重的糧食危機,糧食短缺、價格飛漲、購買力嚴(yán)重缺乏的國家被擠出國際糧食市場。根據(jù)當(dāng)時進行的第四次世界糧食普查,受20世紀(jì)70年代初期糧食危機影響最嚴(yán)重的國家的兒童,有1/4～1/2處于營養(yǎng)不良狀態(tài),整個發(fā)展中國家嬰兒死亡率是發(fā)達國家的5倍～8倍,幸存下來的兒童的壽命也只有發(fā)達國家的2/3。

對于一個國家或一個地區(qū)而言,宏觀層次的糧食安全的基本內(nèi)涵應(yīng)當(dāng)包括兩個方面:一是物質(zhì)保障能力,包括糧食生產(chǎn)自給能力、進口能力和儲備能力等;二是消費能力,包括糧食的有效需求總量以及與經(jīng)濟發(fā)展水平和人們的收入水平相適應(yīng)的消費結(jié)構(gòu)和消費偏好等。而物質(zhì)保障能力或糧食供給能力是糧食安全的根本。

上面已經(jīng)說明,我國自1998年達到歷史上的最大糧食產(chǎn)量以來,糧食總產(chǎn)量持續(xù)下降。雖然1983年～2004年進、出口相抵后的凈進口額基本保持在較低的水平,但1997年以來,糧食進口量呈增加的趨勢。2004年,我國糧食凈進口數(shù)量突增,達到20年來的最高點―2484萬噸。2004年糧食凈進口數(shù)量的突增是因為1998年以后糧食生產(chǎn)持續(xù)下降,消費量不斷增加,庫存逐漸消耗到臨界值的緣故。

近幾年世界糧食年貿(mào)易總量2億～3億噸,不到我國年糧食消費總量的一半。全世界糧食庫存大約4.5億噸,不夠我國一年的消費量。西方經(jīng)濟發(fā)達國家的生態(tài)保護政策將進一步減少耕地開發(fā)甚至退耕,也因環(huán)境保護將減少化肥投入,再加上不斷增加的人口,必將減少世界糧食庫存,影響世界糧食市場供給。

最近另一個值得注意的動向是,世界開始將目光聚焦到可再生能源,特別是生物能源上,特別是西方經(jīng)濟大國,也是糧食出口大國的生物能源戰(zhàn)略將影響世界糧食市場的供給,對發(fā)展中國家和糧食進口國的糧食安全帶來更大風(fēng)險。

生物能源主要指以淀粉質(zhì)生物,如糧食、薯類、作物秸稈等為原料生產(chǎn)的石油替代油料,被公認(rèn)是最重要的一種替代能源,包括燃料酒精、生物柴油、沼氣、生物發(fā)電、生物制氫等,具有清潔、高效、安全、可持續(xù)的特點。當(dāng)前世界各國都在關(guān)注這種潔凈生物能源的發(fā)展,許多國家都將發(fā)展生物能源作為國家能源戰(zhàn)略的重點。

在目前,開發(fā)利用纖維素、半纖維素水解、醣化、發(fā)酵制燃料乙醇的技術(shù)尚不成熟,促進生物能源替代石油主要利用小麥、玉米等糧食作物,存在著與民爭糧的問題。美國乙醇生產(chǎn)每年所消費的玉米目前約為254億公斤,占美國玉米總產(chǎn)量的近10%;今后10年預(yù)計超過500億公斤,這就意味著向世界糧食市場少供應(yīng)250億公斤糧食,正好相當(dāng)于我國2004年的糧食凈進口量。歐盟是世界上最大的生物柴油生產(chǎn)和消費地區(qū),近年來歐盟生物柴油產(chǎn)量迅速增加,歐盟生產(chǎn)每噸生物柴油平均需消費2.7噸油菜子,生物柴油成為歐盟油菜子消費市場的主要組成部分之一。

雖然隨著國力的增長,我們可能有足夠的外匯進口糧食。但全世界每年的貿(mào)易糧僅2億～3億噸,還不到我國糧食需求量的一半,如果我們在世界上大量進購糧食,世界糧食價格肯定飄升;況且糧食是重要的戰(zhàn)略物資,而且世界上還有相當(dāng)多的發(fā)展中國家處在饑餓線上,中國大量進口糧食的經(jīng)濟代價和政治代價都太大。因此,中國的糧食安全不能建立在大量進口的基礎(chǔ)上,要立足本國。

耕地數(shù)量和質(zhì)量是糧食安全的關(guān)鍵

耕地資源不僅是糧食生產(chǎn)的基本要素,而且是當(dāng)前條件下我國糧食生產(chǎn)能力的主要限制因素,因此,保證國家糧食安全,最根本的是維持一定數(shù)量、質(zhì)量的耕地。

我國是世界上人均耕地最少的國家之一,人均耕地只有1.4畝。由于龐大的人口對食物需求的壓力,已經(jīng)開墾了許多生態(tài)脆弱區(qū)宜耕性差的土地和經(jīng)濟上的邊際土地,后備耕地資源非常有限,而且質(zhì)量差,因此,再增加耕地非常困難。中國現(xiàn)有的18.3億畝是現(xiàn)有土地資源中可以用于糧食生產(chǎn)的精華,必須嚴(yán)加保護。

無疑,增加投入可以提高耕地的生產(chǎn)能力。諾貝爾獎獲得者Norman E. Borlaug指出,本世紀(jì)全世界作物產(chǎn)量增加的一半是來自化肥的施用。聯(lián)合國食物與農(nóng)業(yè)組織的調(diào)查結(jié)果也表明,施肥可以提高糧食單位面積產(chǎn)量55%～57%。但是,隨著化肥施用水平的提高,施用化肥的增產(chǎn)效率在下降。1977年～2005年,我國化肥施用量由596萬噸提高到4766萬噸,增加了700%;而同期糧食總產(chǎn)量由28273萬噸增加到48401萬噸,僅增加71%。我國用世界30%的化肥,生產(chǎn)了世界20%的糧食。糧食單產(chǎn)是世界平均單產(chǎn)的1.5倍;高產(chǎn)田的產(chǎn)量是世界平均單產(chǎn)的2倍～3倍。報酬遞減規(guī)律表明,在高產(chǎn)基礎(chǔ)上再增加投入進一步提高產(chǎn)量難度更大。同時,再增加投入經(jīng)濟效益會明顯下降,農(nóng)民也不愿意再增加投入,近幾年全國氮肥施用量的減少就是佐證。而且大量施用化肥引起的環(huán)境污染的問題也迫使我們不能為了單純的糧食增產(chǎn)而不顧環(huán)境污染的風(fēng)險。由于大量施用化肥,黃淮海平原、長江中下游平原、珠江三角洲平原的地下水硝酸鹽污染嚴(yán)重,京、津、唐地區(qū)的地下水的硝酸鹽含量超標(biāo)率達 55.1%;化肥造成江河湖泊的富營養(yǎng)化問題極為廣泛、嚴(yán)重,使我國成為世界上藍藻水華最嚴(yán)重、水華藍藻種類最多、分布最廣泛的國家之一。

篇4

這項研究的最終報告發(fā)表在去年底的《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)雜志》上，而此時適逢全球?qū)ι锪康呐d趣與日俱增。據(jù)國際能源機構(gòu)預(yù)測，生物質(zhì)能源在全球能源供應(yīng)中的比例到2050年將增加兩倍，占到30％。今年三月，設(shè)在英國的國際環(huán)境與發(fā)展學(xué)會(IIED)呼吁各國政府采取“更加成熟的”方式來獲取能源，將其置于能源戰(zhàn)略的核心部分，逐漸加大對新技術(shù)和研究項目的投入。

伊利諾伊大學(xué)的這個項目采用了尖端的土地利用數(shù)據(jù)收集方法，以期估算出第二代生物燃料和多年生草本植物的潛力，這些植物不會與糧食作物發(fā)生競爭。需要的肥料和農(nóng)藥也比常規(guī)生物燃料要少。它們被視為玉米乙醇(即所謂“第一代”生物燃料)的替代品，后者之所以遭到詬病，是因為其生產(chǎn)和收獲中大量的能源消耗、巨大的灌溉用水需求以及目前生產(chǎn)生物燃料所用的玉米要占美國玉米總產(chǎn)量的40％。

這項研究中的一個關(guān)鍵概念就是它的考察對象只包括邊角土地，即所謂的廢地、退化或者不適于耕種的劣質(zhì)土地。研究小組負(fù)責(zé)人、伊利諾伊大學(xué)的環(huán)境工程學(xué)教授蔡錫銘接受了采訪。

研究小組主要考慮了三種生物燃料作物的培育：柳枝稷、芒草和一系列被認(rèn)為具有低影響、高多樣性(簡稱LIHD)屬性的多年生草本植物。

研究者們還設(shè)想了可利用土地的多元方案。第一個方案只包括生產(chǎn)力低下的閑置土地；第二個包括了退化或者貧瘠的耕地，用來種植柳枝稷和芒草；第三個又增加了在邊角草原上種植的LIHD草類；第四個則涵蓋了除去目前在用的耕地和牧場的所有土地。

但上述任何一個方案都沒有把林地計算在內(nèi)。在所有方案中，研究者們都認(rèn)為生物燃料作物的生長只靠自然降水就足夠了。他們還對各項自然指標(biāo)進行了評估，包括土壤性質(zhì)、土壤質(zhì)量、土地坡度和區(qū)域氣候等。

研究小組把研究的重點放在了第四種方案上。按此計算，他們發(fā)現(xiàn)全球可資利用的土地多達110。萬平方公里。其中單是非洲可提供的土地就占到三分之一，而南美洲和非洲加起來要占到一半以上。按照這種方案，如此廣袤的土地能夠滿足當(dāng)前世界液體燃料需求的26％～55％。蔡錫銘說，變化區(qū)間之所以這么大，是因為反映了生物燃料作物生產(chǎn)力、天氣以及勞動力和機械等其他要素的變量。

根據(jù)他提供的數(shù)字，美國能夠為種植這些作物提供的土地達到120萬平方公里，中國為150萬平方公里，歐洲為110萬平方公里，印度為150萬平方公里。他還指出，即使只實現(xiàn)最低影響的方案，美國的生產(chǎn)能力也能滿足聯(lián)邦指令中關(guān)于到2022年為交通部門提供360億加侖(約1360億升)生物燃料的要求。而目前美國的邊角土地中只有一半左右仍然用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

蔡錫銘說，中國的情況截然不同，因為大多數(shù)的邊角土地目前都被用來耕種。他說：“我們發(fā)現(xiàn)中國1.52億公頃(邊角)土地中有88％都被用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。也就是說，如果我們想要在中國進行生物燃料的生產(chǎn)，農(nóng)民們就必須用生物燃料作物換掉常規(guī)作物，這就面臨著一種取舍。生物燃料作物的利潤可能會比較高，但它會影響到中國的糧食生產(chǎn)。”

研究小組還對六個國家或地區(qū)的凈能量增益進行了計算，發(fā)現(xiàn)在第四種方案(即除去現(xiàn)有耕地和牧場的所有土地)下的凈能量積蓄將達到每公頃490億～1050億焦耳，相當(dāng)于每公頃產(chǎn)出約294～630桶石油。

研究人員們也指出了研究中面臨的幾，卜問題。一個是生物燃料的生產(chǎn)有可能加劇某些地區(qū)的水源壓力，這是因為提煉中需要大量的水。總的來說，第二代生物燃料比玉米乙醇需要更多的加工。另一個問題是現(xiàn)有可利用土地的分布。如果能夠按照研究中所設(shè)想的方案進行生物燃料的生產(chǎn)，一半以上產(chǎn)品將由非洲和南美提供，但與此同時最大的燃料需求地卻在美國、歐洲、印度和中國。蔡錫銘說：“這就意味著生物燃料的海運將成為一個重要問題。如果我們按照上述發(fā)展路徑前進，就要把大量的能源從非洲和南美運往其他地區(qū)，也就是說需要在基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展上進行巨大的投入?！?/p>

他還說，在邊角土地上發(fā)展生物燃料和種植多年生草本植物也會給土地本身帶來顯著的環(huán)境益處。除了對水、肥料和農(nóng)藥的需求非常低之外，這些多年生草本植物的根系還可以防止土壤流失和水系的淤積。

近年來，柳枝稷在美國已經(jīng)得到了逐漸的推廣。位于美國東南部亞拉巴馬州奧本大學(xué)的試驗田已經(jīng)獲得了最高達每英畝(約4000平方米)15噸生物質(zhì)的產(chǎn)量，五年中的平均產(chǎn)量為11.5噸，相當(dāng)于每年每英畝生產(chǎn)出4400升的乙醇，這種草可以長到3米多高，其根系也能鉆入土壤差不多的深度，這讓它成了一種遏制土壤流失的利器。人們還發(fā)現(xiàn)它能為熟土保持重要的養(yǎng)分。柳枝稷每年能收割一到兩次，每十年左右重種一次即可。

芒草是一種高大的多年生草本植物，人們發(fā)現(xiàn)它在種植和燃料生產(chǎn)方面的效率比柳枝稷更高。伊利諾伊大學(xué)在芒草的研究方面在美國處于領(lǐng)先地位。同時，美國能源部橡樹嶺國家實驗室的一個研究小組也在大力探索柳枝稷以及其他生物燃料的潛力。

比起柳枝稷和芒草，盡管LIHD作物的乙醇產(chǎn)量要低一些，但它們的環(huán)境影響最小，和草原的自然植被非常相近。據(jù)研究人員估計，LIHD生物質(zhì)的凈能量增益為每公頃178億焦耳(相當(dāng)于2.9桶石油)。根據(jù)他們給出的定義，所謂的凈能量就是“收獲的生物制產(chǎn)生的能量減去原料生產(chǎn)和乙醇加工中消耗的能量”。

柳枝稷和芒草的凈能量增益平均為每公頃600～1400億焦耳(相當(dāng)于9.8～23桶石油)，具體依土壤、氣候和農(nóng)業(yè)投入情況而定。圍繞玉米乙醇的凈能量增益有很大的爭議，原因在于包括化肥和農(nóng)藥生產(chǎn)消耗的能量等玉米種植過程中所需燃料的計算。一些研究者說它的凈能量增益徽乎其微，在碳減排上甚至是負(fù)值。蔡錫銘估計玉米的凈能量增益為每公頃16～23桶石油。2011年，美國的乙醇總產(chǎn)量有望達到約135億加侖(511億升)，相當(dāng)于3.21億桶石油。

篇5

生物能源既是可再生能源又是綠色能源，生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與能源植物的開發(fā)利用緊密相關(guān)[2-3]。我國人口眾多、總耕地面積僅1.2億hm2的現(xiàn)狀，使得生物質(zhì)能源不可能依靠占用耕地生產(chǎn)來解決原料問題。中國工程院院士王濤指出：我國生物質(zhì)液體燃料的前途在林業(yè)，如何充分利用森林能源，是解決我國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵問題[4-5]。林業(yè)生物質(zhì)能源作為國家替代能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，資源潛力大，不與人爭糧，不與糧爭地，在實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)與生態(tài)共贏的同時，可有效增加農(nóng)民收入，減少溫室氣體排放。我國有逾4 000萬hm2的宜林荒山、荒地可用于培育能源林，有近1億hm2的鹽堿地、沙地以及礦山、油田復(fù)墾地等可用于發(fā)展能源林。隨著國際社會對溫室氣體減排聯(lián)合行動《京都議定書》的實施，大力開發(fā)生物質(zhì)資源，對于改善我國能源結(jié)構(gòu)、提高可再生清潔能源在能源消費總量的比例具有十分重要的意義。

1河南省發(fā)展生物質(zhì)能源林的優(yōu)勢

1.1符合國家的政策導(dǎo)向

林業(yè)作為我國生物能源發(fā)展戰(zhàn)略中的重要行業(yè)，又將迎來新的發(fā)展機遇。按照國家林業(yè)局編制的《全國能源林建設(shè)規(guī)劃》，“十一五”期間，我國要建設(shè)能源林示范基地逾66.67萬hm2；到2020年，能源林面積達到1 333.33萬hm2，可以提供逾600萬t生物柴油，滿足逾1 100萬kW裝機容量發(fā)電廠的燃料需求。近期，國家林業(yè)局又部署開展《全國林業(yè)生物質(zhì)能源發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》的編制工作，以充分發(fā)揮林業(yè)在調(diào)整能源消費結(jié)構(gòu)、保護生態(tài)環(huán)境、推行節(jié)能減排中的積極作用。河南省把能源林的發(fā)展作為“十二五”林業(yè)工作的重要內(nèi)容，完全符合國家的政策導(dǎo)向。

1.2林業(yè)生物質(zhì)能源樹種資源豐富

木質(zhì)能源是燃性最強的固體燃料之一，其熱值比其他生物質(zhì)能高，據(jù)中國科學(xué)院能源研究所測定，木材熱值為18 418 kJ/kg，秸稈熱值為15 488 kJ/kg，牛糞熱值為15 070 kJ/kg[6]。按木質(zhì)能源林生產(chǎn)要求，理想的木質(zhì)能源樹種應(yīng)具有生存能力強、生長快、生物量高、萌芽更新能力強、可短輪伐作業(yè)、單位體積熱值高、燃燒時無味無毒、易干燥、易燃燒等特性[7-8]。據(jù)報道，我國有70多種熱值較高的木質(zhì)能源樹種。河南省主要木質(zhì)能源樹種有柳樹、楊樹、刺槐、櫟類、榿木、竹類、馬尾松、紫穗槐等喬木或灌木樹種，這些樹種大部分栽培技術(shù)比較成熟，大多是河南省主要造林樹種，有一定的種植規(guī)模。河南省主要的油料能源樹種有油茶、油桐、烏桕、黃連木、核桃等，重點分布于豫西伏牛山區(qū)及豫南大別山區(qū)，資源比較豐富。

1.3林業(yè)生物質(zhì)能源林發(fā)展空間廣闊

河南省生物質(zhì)能源林的發(fā)展主要方向：一是對現(xiàn)有林進行科學(xué)培育；二是利用無林地或疏林地重新造林。通過對現(xiàn)有林的培育，可為能源林的發(fā)展提供廣闊空間。河南省現(xiàn)有林地中，用材林面積87.73萬hm2，經(jīng)濟林面積70.80萬hm2，竹林面積1.78萬hm2，薪炭林面積5.97萬hm2。其中竹林和薪炭林都是很好的能源林，只需開展技術(shù)性培育就能達到很好的效果；經(jīng)濟林在改造過程中可以兼顧發(fā)展油料能源林；用材林間伐過程中可兼顧發(fā)展木質(zhì)能源林。河南省大面積的無林地和疏林地為能源林發(fā)展提供了可能。根據(jù)河南省林業(yè)廳2005年的森林資源現(xiàn)狀信息，當(dāng)時全省無林地面積78.54萬hm2，占林業(yè)用地面積的17.21%，其中宜林荒山荒地面積72.25萬hm2、采伐跡地面積3.55萬hm2、火燒跡地面積0.32萬hm2、宜林沙荒地面積2.42萬hm2；疏林地面積9.03萬hm2，占林業(yè)用地面積1.98%。近年來，通過造林綠化和實施林業(yè)生態(tài)工程，無林地和疏林地面積雖有所減少，但還有很大的可利用空間。

1.4林業(yè)生物質(zhì)能源林培育基礎(chǔ)較好

河南省生物質(zhì)能源林發(fā)展不僅有較好的人工培育基礎(chǔ)，而且有較厚實的科研基礎(chǔ)。油料能源林方面，科研部門開展油茶、油桐、核桃的豐產(chǎn)栽培技術(shù)研究較早，成果較多，人工栽培歷史較長。據(jù)初步調(diào)查，河南省現(xiàn)有油茶面積約1.7萬hm2，純林比重較小，集約化程度較高；混交林比重較大，多為粗放經(jīng)營。油桐在大別山區(qū)多與茶葉混交栽培，集約化程度較高。核桃是豫西山區(qū)的主要油料干果樹種，林業(yè)部門開展研究早，山區(qū)生產(chǎn)基礎(chǔ)好。烏桕在20世紀(jì)80—90年代開展過資源清查和豐產(chǎn)栽培技術(shù)研究，人工林較多，但因加工等環(huán)節(jié)沒有跟上，現(xiàn)在純林較少，丘陵山區(qū)散生分布較多。黃連木主要為散生狀態(tài)，也有小片集中分布，品種有待查清。木質(zhì)能源林方面，柳樹、楊樹、刺槐、櫟類（如麻櫟、板栗、栓皮櫟、青岡等）、榿木、竹類（毛竹、桂竹、淡竹、剛竹、哺雞竹等）、紫穗槐、馬尾松等重點樹種在河南省都有研究和栽培基礎(chǔ)。特別是楊樹、刺槐、竹子均有大面積栽培，紫穗槐廣泛用于水土保持灌木林建設(shè)，櫟類是河南省丘陵山區(qū)重點造林樹種。此外，20世紀(jì)80年代，全省林業(yè)部門還開展了大規(guī)模的樹木引種工作，還參加了全國薪炭林科技攻關(guān)項目，在丘陵山區(qū)建立了多個薪炭林試驗點，在優(yōu)良樹種選育、栽培技術(shù)、綜合效益、開發(fā)利用等方面取得了一些成果，為進一步開展能源林研究奠定了良好基礎(chǔ)。

2存在的問題

雖然發(fā)展生物質(zhì)能源林前景好，河南省各地發(fā)展的熱情也很高，但制約能源林發(fā)展的一些問題也不容忽視，歸納起來主要有以下3個方面。

2.1資源不清，缺乏生物質(zhì)能源林中長期發(fā)展規(guī)劃

截至目前，河南省還沒有開展專門的能源林資源清查工作，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)主要來源于全省森林資源清查結(jié)果，在資源分類和調(diào)查方法上都不全面，不能準(zhǔn)確反映能源林樹種資源分布區(qū)域、現(xiàn)有面積或數(shù)量、現(xiàn)有林分或林分生長情況以及可用于培育能源林的荒山荒地面積等真實情況。

2.2優(yōu)質(zhì)能源樹種的選育和高效培育工作滯后

目前，河南省生物能源樹種不少，但優(yōu)良品種不多。就油料能源林而言，在全國油茶產(chǎn)區(qū)中，唯獨河南省沒有自己的優(yōu)良品種。烏桕、油桐雖開展過種質(zhì)資源調(diào)查，但沒有進行系統(tǒng)的良種選育，也沒有通過審定或認(rèn)定的良種。黃連木資源尚不清楚。就木質(zhì)能源林來說，近年來，對楊樹、刺槐的良種選育及豐產(chǎn)栽培研究成果較多；20世紀(jì)80年代開展過馬尾松薪炭林研究?？傊幽鲜?yōu)質(zhì)生物質(zhì)能源樹種選育和高效培育工作滯后，不能滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。

2.3現(xiàn)有生物質(zhì)能源林利用率低

油料能源林大多采用傳統(tǒng)土法進行生產(chǎn)，加工剩余物基本廢棄不用。木質(zhì)能源林大多采用直接燃燒，熱能利用率低。

3對策

3.1依據(jù)國家政策及河南省實際，制定生物質(zhì)能源林中長期發(fā)展規(guī)劃

把生物質(zhì)能源林的發(fā)展納入林業(yè)“十二五”規(guī)劃及生態(tài)省建設(shè)規(guī)劃。先要摸清家底，實事求是，做好基礎(chǔ)工作，立足長遠發(fā)展。制定目標(biāo)要切實可行，不與別的省份攀比，不盲目跟風(fēng)。各項目標(biāo)要落實到田間地頭、科研院所，不能以規(guī)劃落實規(guī)劃。

3.2以鄉(xiāng)土生物質(zhì)能源樹種為基礎(chǔ)，加強良種選育、豐產(chǎn)培育及加工利用技術(shù)研究

產(chǎn)業(yè)要發(fā)展，資源是基礎(chǔ)，良種是關(guān)鍵。由于林木生物質(zhì)能源是新興行業(yè)，應(yīng)持審慎發(fā)展的態(tài)度。在沒有掌握培育技術(shù)的情況下，不宜大量無序發(fā)展。近年來，河南省林業(yè)部門相繼開展了麻瘋樹、光皮樹、文冠果等能源樹種的引種試驗研究，但效果均不理想。按照我國能源林發(fā)展區(qū)域規(guī)劃，河南省重點發(fā)展的樹種是黃連木。據(jù)調(diào)查，黃連木大部分是雌雄異株，由于雄花和雌花花期不一致，因此產(chǎn)量不穩(wěn)定，病蟲害也較嚴(yán)重。因此，加強黃連木良種選育及豐產(chǎn)培育技術(shù)研究是當(dāng)前的首要工作。應(yīng)積極與相關(guān)省份的研究部門開展合作，盡快解決區(qū)域性的技術(shù)問題，指導(dǎo)生產(chǎn)，提高效益。

3.3培植引進龍頭企業(yè)，以需求帶動投資，以投資促進生產(chǎn)

企業(yè)生產(chǎn)需要有穩(wěn)定的原料基地作保障，從現(xiàn)行的林業(yè)企業(yè)發(fā)展模式看，許多企業(yè)在投產(chǎn)之前，都會在項目投資區(qū)建設(shè)一定規(guī)模的原料林，進而帶動當(dāng)?shù)厝罕姷脑炝址e極性。因此，市場需求的引領(lǐng)往往比政府的政策引導(dǎo)更有效。

3.4大力培育生物質(zhì)能源林，注意多林種統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)展

河南省過去發(fā)展林地主要用作生態(tài)林、用材林、防護林，形成了配套的經(jīng)營管理技術(shù)，單一的能源林較少，因此現(xiàn)在單純地提倡能源林是行不通的。林地主要的任務(wù)還是保護生態(tài)，經(jīng)營林地主要是為了發(fā)揮其多功能、多效益，這意味著能源林的栽培技術(shù)也不相同，而且能源林不能是純林，必須是混交林。除保護生態(tài)外，能源林不僅能夠提供人們所需要的生物質(zhì)燃料原材料，還具有生產(chǎn)肥料等功能。要防止因發(fā)展能源林而出現(xiàn)生態(tài)不穩(wěn)定的問題[2]。因此，營造生物質(zhì)能源林時不要大面積營造，要盡量保持植林區(qū)域原有的生態(tài)系統(tǒng)，因地制宜，統(tǒng)籌發(fā)展。

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篇6

一、發(fā)展生物質(zhì)能的四大好處

(一)再造綠色大慶，增加能源供給。我國有大量以淀粉、油脂、纖維素、半纖維素及木質(zhì)素等為主要成分的生物資源。我國糧食年產(chǎn)量為4．5―5億噸，同時產(chǎn)生秸桿7億多噸；還有大量不易種農(nóng)作物的土地，可以作為能源等專用植物種植的土地約有1億公頃，再加上南方10億畝山坡和3億畝冬閑田的利用，每年可生產(chǎn)10―15億噸生物質(zhì)，可產(chǎn)酒精和生物柴油約1億噸左右，至少相當(dāng)于大慶油田的產(chǎn)量。

(二)減少二氧化碳排放，改善生態(tài)環(huán)境。目前，我國CO2的排放總量僅次于美國而居世界第二位。生物質(zhì)能不但在使用過程中不會大量產(chǎn)生CO2，而且綠色植物在進行光合作用時還要吸收大量CO2，從而大幅度減少CO2的排放量。

當(dāng)前，農(nóng)業(yè)廢棄物現(xiàn)象是我國最大的能源污染，每年有20―25億噸畜禽糞便造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和疾病傳播隱患。大量作物秸桿被遺棄在田間地頭，就地焚燒，煙氣污染十分嚴(yán)重。利用生物技術(shù)可使畜禽糞便、秸桿類木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化為沼氣、燃料乙醇或其它產(chǎn)品，既有利于根治“畜牧公害”和“秸桿問題”，又能緩解農(nóng)村能源短缺的問題。

(三)創(chuàng)造就業(yè)崗位，增加農(nóng)民收入。發(fā)展生物質(zhì)能的最大意義是有利于解決“三農(nóng)”問題，可以創(chuàng)造就業(yè)崗位，增加農(nóng)民收入，保持農(nóng)村社會的穩(wěn)定。創(chuàng)造一個綠色大慶就相當(dāng)于1500億元人民幣的石油進口費轉(zhuǎn)讓給了農(nóng)民和生物能源企業(yè)，而且可以創(chuàng)造上千萬個就業(yè)崗位。我國年產(chǎn)玉米1．2億噸左右，占世界玉米年產(chǎn)量的20％，居世界第二位。其中2／3沒有經(jīng)過深加工作為飼料使用，直接損失淀粉3000萬噸。若經(jīng)過深加工，利用3000萬噸淀粉可生產(chǎn)1300萬噸的燃料乙醇，替代等量的汽油并按現(xiàn)行油價計算，僅此一項可以節(jié)約195億元人民幣。種植高粱等生產(chǎn)乙醇，組織規(guī)?；a(chǎn)和加工也可增加農(nóng)民收入。

(四)發(fā)展生物化工，推動化工革命。延長生物質(zhì)能的產(chǎn)業(yè)鏈，利用生物乙醇生產(chǎn)乙烯、聚乙烯、環(huán)氧乙烷等生物化學(xué)材料，大幅度提高生物能源工業(yè)的附加值。據(jù)預(yù)測，到2010年我國乙烯需求量將達2500萬噸，部分依靠進口。若發(fā)展生物乙烯替代進口，將用于進口的費用轉(zhuǎn)讓給國內(nèi)的生物化工企業(yè)，這些企業(yè)向農(nóng)民收購原料，還可增加農(nóng)民收入上千億元人民幣。

二、發(fā)展生物質(zhì)能要消除的四大誤區(qū)

(一)消除與人爭糧的誤E。甜高梁、甘薯、木薯、秸桿、甘蔗都可以作為生產(chǎn)燃料乙醇的原料。各種廢油、油菜籽都可以用來生產(chǎn)生物柴油。所以不能誤解為生物質(zhì)能就是把糧倉變油箱。相反，生物質(zhì)能將起到一個糧食安全平衡器的作用。

(二)消除與糧爭地的誤區(qū)。生物質(zhì)能的原料生產(chǎn)，可以利用不宜種植農(nóng)作物的荒地、坡地、改良后的鹽堿地，還可利用休閑的土地，完全可以做到不與生產(chǎn)糧食爭地。

(三)消除生產(chǎn)成本高的誤區(qū)。生物質(zhì)能的技術(shù)進一步改進，有望成為成本最低的能源之一，而且比核能、煤炭安全得多。初步測算，三峽工程總投資約1800億元人民幣，2009年完成后，年發(fā)電860億千瓦時，相當(dāng)于一個大慶的能源當(dāng)量，而同當(dāng)量的發(fā)展生物質(zhì)能只需不到50％的投資就能創(chuàng)造一個綠色大慶。

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關(guān)鍵詞 生物工程 新型能源

中圖分類號：F206 文獻標(biāo)識碼：A

Application of Biological Engineering in New Energy

LV Ge

(Hubei University of Technology, Wuhan, Hubei 430068)

Abstract The main features of the new energy is clean and renewable. The new energy is an important direction for future development of energy industry. Bio-energy as a new technology, the development of the energy industry has a pivotal role. This article highlights the link between the bio-engineering and new energy, and study the role of biological engineering in promoting human energy exploration.

Key words biological engineering; new energy

1 什么是生物工程？什么是新型能源？

生物工程是上世紀(jì)70年代興起的一門具綜合型和應(yīng)用型一體的學(xué)科，到了90年代才誕生了系統(tǒng)性的生物工程?，F(xiàn)代生物技術(shù)主要是指對生物體進行基于個體、細(xì)胞甚至分子水平上通過技術(shù)手段根據(jù)我們的目的，進行設(shè)計和操作，從而達到設(shè)計期望的目的。這其中包括發(fā)酵工程、酶工程、細(xì)胞工程和基因工程。尤其是基因工程發(fā)展?jié)摿哟蟆Ｄ壳霸O(shè)計的生物工程技術(shù)將會為人類解決諸如環(huán)境、糧食等問題。

新型能源是指通過新技術(shù)進行開發(fā)的可以再生的能源。目前常見的包括太陽能、水能、潮汐能等，還有常見的甲醇、酒精等也是屬于新型能源的范疇。隨著石油、煤炭等不可再生常規(guī)能源的消耗和在使用過程中對環(huán)境的破壞，對新型能源的研究將得到各國的加倍重視。使用新型能源已經(jīng)成為了新時代的能源總趨勢。

2 為什么要開發(fā)新型能源？為什么要將生物工程應(yīng)用到新型能源的開發(fā)？

石油、煤炭等能源都是不可再生資源，用一點就少一點，這就造成了燃料成本的不斷提高，這樣顯然會影響到社會發(fā)展，而現(xiàn)代的社會對石油和煤炭能源的依賴又是有目共睹的；同時，石油煤炭等能源的使用過程中會對環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，這加劇了全齊變暖的趨勢，種種跡象表明，研究出來一種可以代替石油、煤炭的能源迫在眉睫。

根據(jù)多年的實驗室經(jīng)驗，從牧草、農(nóng)業(yè)廢物和其他非食品植物的纖維素物質(zhì)中提取的液態(tài)燃料，是最有潛力用來代替石油的。

現(xiàn)在，主流的生物燃料是乙醇。但是僅僅是適用于汽油發(fā)動機，而無法滿足航空用油和柴油機用油的需求。同時，大量使用乙醇也會對油罐、輸油管道造成腐蝕，所以一種新型的高級燃料呼之欲出。

有研究表明對酵母菌和大腸桿菌的基因進行修改后，經(jīng)過一系列的反映可以制造出沒藥烷。通過科學(xué)家們對沒藥烷的研究和性能測試，可以看出沒藥烷具有高級能源的潛能。

這是一個很具有標(biāo)志性的通過生物工程研究新型能源的案例，這樣一個案例也充分說明了生物工程將對新型能源的開發(fā)和利用起到關(guān)鍵的作用。

3 生物工程在新型能源中的發(fā)展前景

3.1 氫能

3.1.1 發(fā)展新型燃料電池

使用氫、甲烷等制造的燃料電池在使用過程中，直接和氧氣發(fā)成反應(yīng)，產(chǎn)生電能。特點是能源轉(zhuǎn)化率高，污染低。這是使用比較普遍的一種能源利用方式。傳統(tǒng)的氫氣的采集方法主要有水電揭發(fā)制氫、太陽能制氫和天然氣或者工業(yè)尾氣分離制氫。新型的生物制氫目前正在一步步的走向成熟。最近的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，90%的制氫工業(yè)是使用如天然氣等天然碳?xì)浠衔锓蛛x提取的方法；這樣的制氫方法壓迫消耗大量的礦物資源，這不能從根本上解決能源缺乏的問題。而利用秸稈等生物質(zhì)進行制氫則是頗有前景的方法。目前為止，生物制氫一般會使用的微生物喲藍綠藻、細(xì)菌、光合菌等。目前研究最多的就是藍細(xì)菌，但是他本身有弊端，就是在放氫的同時，伴隨氧的釋放，氫酶易失活。光合細(xì)菌可利用光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化從氫能，這個從理論上是最理想的制氫途徑。

3.1.2 開發(fā)軍民兩用的生物能源

現(xiàn)在，不論是民用汽車交通運輸工具還是兵用機動裝備，都是用柴油、汽油為燃料，這樣的話如果是將氫能最為燃料那將是一個大大的進步。這樣說是因為氫能作為燃料，有其自身的優(yōu)勢。首先，氫能的釋放過程是純凈的，（下轉(zhuǎn)第250頁）（上接第198頁）不會污染環(huán)境；其次氫能的熱效率極高，甚至是汽油的三倍；最有生物制氫有極大的潛力。

3.1.3 充分利用有機垃圾或有機廢水為原料生產(chǎn)氫能源

生活垃圾的處理困擾著人類，造成的環(huán)境問題也是不容忽視的。經(jīng)過研發(fā)，用生活垃圾為原料制取氫氣具有極大的開發(fā)潛力。這種方法產(chǎn)氫率很高。經(jīng)過實驗可得出結(jié)論，每一公斤生活垃圾可以獲取49升的氫氣，產(chǎn)氫后的殘渣，是無臭味的糊狀物體，依然有成為農(nóng)田有機肥料的價值。這樣一個工藝有下幾個特點：①制氫系統(tǒng)運行穩(wěn)定；②獲取氫氣的純度較高；③可持續(xù)產(chǎn)氫；④未采用純菌種。

3.1.4 微型綠藻是索取氫能的最廉價途徑

微型綠藻是一種低能植物，具有分布廣、繁殖快的特點。它只要是在滿足水、光照的條件下就可以制造氫氣。經(jīng)過試驗可以發(fā)現(xiàn)，人工控制可以使綠藻按照要求生產(chǎn)出氫氣。使用這種方法，要注意兩點：首先，通過細(xì)胞固定化技術(shù)，存在提高微型綠藻產(chǎn)生氫氣的持續(xù)能力；第二，通過基因工程技術(shù)，可以使微型綠藻生產(chǎn)氫氣的能力有大幅度的提高。這是一種最廉價的制氫途徑。

3.2 以CO2廢氣為原料開發(fā)新能源

CO2是造成溫室效應(yīng)等環(huán)境問題的主要原因。所謂溫室效應(yīng)，是指由于地球表面氣溫升高的現(xiàn)象。工業(yè)發(fā)展過程中燃燒太多的石油、煤炭和天然氣，這過程中釋放出來的大量CO2進入大氣，而CO2又有吸熱和隔熱的功能，這就像是在大氣中形成了一層玻璃罩，使得地球表面的熱量不能回到外層空間，所以地球表面的溫度就上升了。

從另外一個角度來講，CO2又是一種化工原料。我們可以采用生物方法通過化學(xué)反映將其變成能源?，F(xiàn)在較普遍的方式是這樣的：利用藻類植物，特別是單細(xì)胞藻類（無論是真核或原核），在光照條件下它們可以進行光合作用將CO2吸收，同時將太陽能儲存起來，這樣藻類植物就成了一個巨大的能量庫。

3.3 微生物發(fā)酵備制酒精

乙醇是又一種無污染的清潔能源，也是一種重要的再生能源。它有著無污染、效率高、燃燒完全的特點?，F(xiàn)在可以用到的就是用乙醇稀釋汽油，從而代替鉛汽油，這樣功效提高了15%左右，同時這樣還較少了污染。現(xiàn)在常用的制取乙醇方法有兩種，一是用廢棄農(nóng)業(yè)秸稈生產(chǎn)乙醇，二是用綠藻生產(chǎn)。在我國，有大量的廢棄農(nóng)作物秸稈，我們有能力也有技術(shù)將其轉(zhuǎn)化成能源。同時這樣的成本也低于使用糧食發(fā)酵乙醇。使用綠藻備制乙醇，也是很有潛力的。在光照條件下，它將CO2轉(zhuǎn)化為淀粉貯藏，在無光活弱光條件下將淀粉轉(zhuǎn)化為乙醇。這樣既不會造成環(huán)境污染，又能夠吸收造成溫室效應(yīng)的CO2。

4 結(jié)束語

隨著石油、煤炭、天然氣等不可再生資源的迅速減少，能源問題已經(jīng)成了社會發(fā)展的一道坎。能否找到可以代替石油等常規(guī)能源的新型能源已經(jīng)成為我們?nèi)祟惿鐣^續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。我們現(xiàn)在所知道的以可再生資源生產(chǎn)的生物柴油、氫氣和燃料酒精等，具有清潔、高效的特點。我們可以抓住這樣一個思路，沿著這樣一條路走下去。隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展，木聚糖酶、纖維素酶等關(guān)鍵酶有了極大突破，這標(biāo)志著我們通過纖維素發(fā)酵備制酒精的目標(biāo)將要實現(xiàn)了。我國可以以豐富的動物油脂、植物油脂資源為依托，大力發(fā)展生物技術(shù)備制新能源。還有飯店產(chǎn)生的煎炸油，也是一種豐富的原料，還可以解決地溝油的問題。生物工程應(yīng)用到新能源開發(fā)技術(shù)已經(jīng)有了一個清晰的思路，但是如果要投入到工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，還是有一個關(guān)鍵性問題亟待解決。

參考文獻

[1] 錢伯章,夏磊[J].現(xiàn)代化工,2002.22(9).

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[關(guān)鍵詞]生物質(zhì)能源開發(fā)；存在的問題；商業(yè)模式創(chuàng)新

對策與建議

開發(fā)利用生物質(zhì)能源是人類社會發(fā)展的必然，是緩解我國能源矛盾，改善和保護生態(tài)環(huán)境的戰(zhàn)略舉措，對維護我國能源安全，改善能源結(jié)構(gòu)、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟必將發(fā)揮重要作用，發(fā)展生物質(zhì)能源前景廣闊，方興未艾。然而，發(fā)展生物質(zhì)能源的道路是不平坦的，存在著許多制約因素。就開發(fā)湘西州永順縣生物質(zhì)能源，筆者認(rèn)為，必須破解難題，創(chuàng)新生物質(zhì)能源開發(fā)商業(yè)模式。

一、當(dāng)前生物質(zhì)能源開發(fā)存在的問題

生物質(zhì)能具有產(chǎn)量大、可再生、可儲存、碳中和等優(yōu)點。理論上生物質(zhì)是可行的替代能源，但實際應(yīng)用并不盡如人意。

(一)原料成本之困――原料漲價

一是能量密度低，原始成本高。與其他非水能的可再生能源相類似，生物質(zhì)的能量密度低，需要大量的土地。在倡導(dǎo)種植非糧作物和利用邊際性土地的“非糧”、“非耕地”路線下，產(chǎn)量和能量密度都低于普通糧食，原料成本還是很高。不管是否與民爭糧還是與糧爭地，目前的生物燃料的原料成本都很難控制，無法擺脫對補貼的依賴。

二是物流不經(jīng)濟，中間成本高。此外，生物質(zhì)物流也很不經(jīng)濟，需要耗費大量的人力、物力進行收集、儲存、運輸，在生產(chǎn)出潔凈能源的同時也要消耗大量的能源，甚至污染環(huán)境，很難形成閉合的能量循環(huán)系統(tǒng)。

(二)技術(shù)瓶頸之困――第二代技術(shù)仍存在不確定性

生物質(zhì)能源開發(fā)技術(shù)發(fā)展水平參差不齊，轉(zhuǎn)化成本高、效率低。液體生物燃料存在關(guān)鍵轉(zhuǎn)化技術(shù)不成熟、生產(chǎn)成本過高等問題，離產(chǎn)業(yè)化尚有一定差距；固體成型燃料加工設(shè)備的能耗較大，約在90-100千瓦小時／噸，原材料收購價格波動大，季節(jié)性因素導(dǎo)致收儲難；生物質(zhì)氣化集中供氣存在無成熟的生物質(zhì)類洗焦廢水凈化技術(shù)，燃?xì)鉄嶂档停瑲饣瘷C組運行連續(xù)性差，自動化水平低等問題；關(guān)鍵設(shè)備依賴進口，我國大中型沼氣、固體成型燃料以及生物質(zhì)直燃鍋爐設(shè)備的核心技術(shù)與國外先進水平還有很大差距。現(xiàn)有項目多停留在中試階段，且短期內(nèi)很難有大的突破。

(三)政策支持乏力――政策反復(fù)裹足不前

生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)化發(fā)展受原料高成本的影響，大部分生產(chǎn)企業(yè)需要額外的補貼、稅收優(yōu)惠才能贏利或生存。但目前政策補貼不夠完善。生物質(zhì)能源扶持政策缺乏系統(tǒng)性和配套性，在多種能源產(chǎn)品和規(guī)模上未給予明確的支持和指引。有些政策補貼起點過高，如財政部《秸稈能源化利用補助資金管理暫行辦法》(財建[2008]735號)僅支持注冊資本金1000萬元以上、年消耗秸稈量1萬噸以上的大中型企業(yè)，導(dǎo)致多數(shù)企業(yè)無法得到補貼；有些政策設(shè)計不完整，補貼僅針對直接生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對消費能源產(chǎn)品的終端用戶則沒有補貼。

(四)商業(yè)環(huán)境不成熟――銷售不暢、融資困難

一是缺乏系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)鏈。生物質(zhì)能的開發(fā)還需要高效率的商業(yè)生態(tài)鏈條。首先種植環(huán)節(jié)就是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，之后還需在收購、調(diào)配、銷售、技術(shù)服務(wù)等方面進一步整合。生物柴油的原料問題突出，廢棄油脂的收集、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)缺乏有效的組織，“地溝油”等廢棄油資源的利用率仍然較低。培育高含油量和高生態(tài)適應(yīng)性品種是生物柴油的關(guān)鍵。遺憾的是，中國的生物柴油產(chǎn)業(yè)在初期沒有打好基礎(chǔ)，各地盲目種植油料樹木，品種單一，形成“南方只有麻風(fēng)樹、北方只有黃連木”的局面。而大面積單一樹種增加了蟲害等問題，造成產(chǎn)業(yè)環(huán)境惡劣；而且，按照現(xiàn)有的信貸標(biāo)準(zhǔn)，樹木種植不能抵押，難以獲得銀行貸款。而木本植物種植周期長，投入大，若沒有商業(yè)銀行貸款支持，企業(yè)很難獨立承擔(dān)，造成融資困難。

二是商業(yè)模式難建立。生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式缺乏市場競爭力。目前，技術(shù)略為成熟的主要是糖淀粉制燃料乙醇、植物油或地溝油制生物柴油、農(nóng)林廢棄物制固體顆粒燃料、沼氣利用等，但其中真正具備市場競爭力(成本優(yōu)勢)的并不多。

二、創(chuàng)新永順縣凱迪陽光生物質(zhì)能源開發(fā)商業(yè)模式的建議

要解決生物質(zhì)能源開發(fā)存在的問題，就湘西州永順縣而言，要在湘西州永順縣農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社發(fā)展的基礎(chǔ)上有繼承、有發(fā)展、有創(chuàng)新，鞏固成效，解決問題，消除制約因素，創(chuàng)新生物質(zhì)能源開發(fā)的商業(yè)模式，把生物質(zhì)能源開發(fā)做大做強。

(一)以價值理念模式創(chuàng)新，實現(xiàn)企業(yè)、農(nóng)民、政府多方共贏

一是要樹立民生理念。湘西州永順縣凱迪陽光生物質(zhì)能源建設(shè)項目用凱迪獨有的“不與人爭糧，不與糧爭地，不與民爭利”的發(fā)展理念，用“規(guī)劃一個片區(qū)，培植一個產(chǎn)業(yè)，改善一片生態(tài)，致富一方民眾，發(fā)展一地經(jīng)濟”的系統(tǒng)工程，用“兩個農(nóng)業(yè)項目支持三個工業(yè)項目”的完美組合，用循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展模式，創(chuàng)造“地方有稅收，部門有作為，農(nóng)民有收入，員工有回報，企業(yè)有發(fā)展”的多贏商業(yè)模式。增加農(nóng)村就業(yè)機會，增加農(nóng)民收入，促進農(nóng)村社會的和諧穩(wěn)定，加快新農(nóng)村建設(shè)的步伐。

二是要樹立共贏多贏理念。湘西州永順縣凱迪陽光生物質(zhì)能源建設(shè)項目以市場經(jīng)濟為導(dǎo)向，以現(xiàn)代林業(yè)理論為指導(dǎo)，以林權(quán)制度改革為契機，以公司的高新技術(shù)、雄厚資本和當(dāng)?shù)刭Y源條件為基礎(chǔ)，以堅持有利于“增量、增收、增效”為原則，以實現(xiàn)互利雙贏、共同發(fā)展為目的，在平等合作、資源共享、優(yōu)勢互補的基礎(chǔ)上，建立以節(jié)能、降耗、減排為主的綠色能源環(huán)保型企業(yè)，實現(xiàn)生物質(zhì)能源的綜合利用，改善生態(tài)環(huán)境，促進農(nóng)民增收，推動永順經(jīng)濟社會和諧社會的全面發(fā)展。將凱迪陽光生物質(zhì)能源項目建設(shè)為互利多贏、協(xié)調(diào)一致、可持續(xù)滾動發(fā)展的有機統(tǒng)一體。

三是要樹立“兩型”企業(yè)理念。湘西州永順縣凱迪陽光生物質(zhì)能源建設(shè)項目以科學(xué)發(fā)展觀和建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)為目標(biāo)，以現(xiàn)有的薪炭林、農(nóng)林廢棄物等資源為切入點，以宜林荒山荒坡及現(xiàn)有灌木林、低效林等林地資源為發(fā)展平臺，進行資源整合以及高效開發(fā)，以示范基地建設(shè)聯(lián)動農(nóng)民參與，以工業(yè)反哺農(nóng)業(yè)實現(xiàn)初級產(chǎn)品利潤回歸農(nóng)民，促進工業(yè)原料保障以及農(nóng)民增收協(xié)調(diào)發(fā)展，實現(xiàn)生態(tài)、經(jīng)濟、社會持續(xù)發(fā)展，企業(yè)、農(nóng)民、政府、國家多方共贏。

(二)以發(fā)展模式創(chuàng)新，解決商業(yè)環(huán)境之困

湘西州永順縣凱迪電力的“低碳及循環(huán)經(jīng)濟+創(chuàng)新的經(jīng)營模式+高技術(shù)壁壘”發(fā)展模式，與傳統(tǒng)試點生物質(zhì)能電廠項目相比，凱迪生物質(zhì)發(fā)電具有更強的盈利能力，因為公司擁有較強的技術(shù)壁壘，采用全球領(lǐng)先的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“高超高壓循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)”，而使用該技術(shù)達到超高壓等級的企業(yè)全球僅有三家，因此凱迪電力是當(dāng)之無愧的國內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電的領(lǐng)跑者。

能否穩(wěn)定成本，是生物發(fā)電的關(guān)鍵，也是市場對公司最大，憂慮。凱迪生物質(zhì)電廠采用創(chuàng)新商業(yè)模式即“‘循環(huán)經(jīng)濟+低碳經(jīng)濟’的模式實現(xiàn)了‘能源植物和農(nóng)林廢棄物一電能和燃料一灰渣一有機肥一有機農(nóng)林產(chǎn)品’的完整的閉環(huán)流動循環(huán)經(jīng)濟體，公司不但符合目前國際 國內(nèi)低碳、環(huán)保、節(jié)能的趨勢，而且生物電廠盈利能力較高，內(nèi)部收益率達8％-12％?！薄叭壢剂媳Ｕ象w系”商業(yè)模式，能夠?qū)θ剂瞎?yīng)量、價格有較好控制力”。

(三)以技術(shù)模式創(chuàng)新，解決技術(shù)瓶頸之困

湘西州永順縣覬迪公司在廣泛消化吸收國內(nèi)外先進結(jié)晶煤燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上，進行了大量的循環(huán)流化床技術(shù)開發(fā)和研制工作，形成了一大批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心專利技術(shù)和專有技術(shù)，其中以循環(huán)流化床燃燒技術(shù)和防止設(shè)備堿金屬腐蝕技術(shù)為重點。技術(shù)的不斷成熟、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)和設(shè)備制造、適合中國資源狀況的技術(shù)經(jīng)驗積累，為生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了保證。

要加強與科研院所的合作。重點加強與中南林業(yè)科技大學(xué)、湖南省林科院的合作，加快生物能源良種及新技術(shù)的推廣速度，配合開展高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、多抗優(yōu)良新品種的選有，以及生產(chǎn)栽培技術(shù)的集成創(chuàng)新，大力推廣優(yōu)良品種和新技術(shù)，依托林業(yè)科技推廣網(wǎng)絡(luò)，推廣生物能源優(yōu)良品種，建立豐產(chǎn)栽培示范基地。加大科技支撐力度，突破關(guān)鍵技術(shù)裝備和核心裝備的制約，加強產(chǎn)學(xué)研組合，組織聯(lián)合攻關(guān)。

(四)以經(jīng)營機制模式創(chuàng)新，解決政策扶持之困

一是構(gòu)建管理機制。要實行科學(xué)規(guī)劃，穩(wěn)步實施，采用核心基地和周邊面上分散基地相結(jié)合，以萬坪鎮(zhèn)為中心，向周圍鄉(xiāng)鎮(zhèn)輻射，以能源林基地為中心的“一體化”模式，堅持政府推動、企業(yè)主導(dǎo)、農(nóng)戶自愿、鄉(xiāng)村牽頭的原則；堅持規(guī)?；?、基地化、集約化、高產(chǎn)化的原則；堅持統(tǒng)籌規(guī)劃、相對集中、用途不變、依法有償、互利雙贏的原則，全面推進我湘西州永順生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)經(jīng)濟、生態(tài)和社會效益同步增長。

二是構(gòu)建政策資金投入機制。政策投入機制方面，要進一步完善財政補貼政策，逐步從建設(shè)投資補貼為主轉(zhuǎn)向原料補貼、產(chǎn)品補貼、消費補貼和投資補貼四管齊下。一要加大生物質(zhì)資源開發(fā)補貼力度。二要完善生物質(zhì)能源產(chǎn)品的市場準(zhǔn)入、監(jiān)督和價格補貼。三要制定生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)專項稅收優(yōu)惠政策。鼓勵社會資本進入生物質(zhì)能源行業(yè)，扶持生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

三是構(gòu)建持續(xù)發(fā)展機制。堅持“不與農(nóng)爭地，不與民爭糧”的原則，分階段穩(wěn)步推進生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，探索適應(yīng)湘西州永順縣縣情的發(fā)展模式。前期，優(yōu)先利用有機廢棄物等生物質(zhì)資源，推進生物質(zhì)燃?xì)狻⑸镔|(zhì)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。中后期，合理開發(fā)邊際土地資源，積極穩(wěn)妥發(fā)展能源農(nóng)業(yè)和能源林業(yè)，擴大生物質(zhì)能資源基礎(chǔ)；推進纖維素液體燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，顯著增加生物質(zhì)能在清潔能源和交通燃料供應(yīng)中的比例。選擇適合湘西州永順縣縣情的產(chǎn)業(yè)化道路。一要支持和鼓勵企業(yè)努力創(chuàng)造出適合湘西永順縣縣情的、符合市場規(guī)律的商業(yè)模式，使生物質(zhì)能源企業(yè)能夠不依靠政府補貼而依靠自身的贏利能力發(fā)展壯大起來。二要根據(jù)湘西州永順縣不同地理環(huán)境、資源稟賦、能源需求等特征，擇優(yōu)、擇需、有重點地扶持和推廣相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)化工程，形成合理的生物質(zhì)能源發(fā)展布局。三要完善支持企業(yè)發(fā)展多層次金融體系，引導(dǎo)更多的金融資本投入生物質(zhì)能源的科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，激勵企業(yè)發(fā)揮創(chuàng)新積極性。四要全面推進集體林權(quán)制度改革。進一步明晰產(chǎn)權(quán)，引導(dǎo)林地使用權(quán)合理流轉(zhuǎn)，在維護生態(tài)效益的前提下，充分發(fā)揮其經(jīng)濟效益。積極探索一條適合永順實際的生物質(zhì)能源林基地建設(shè)商業(yè)模式，即農(nóng)戶+合作社+公司。從而確?；氐姆€(wěn)定、健康、可持續(xù)發(fā)展。

篇9

農(nóng)業(yè)遙感平臺包括航天平臺、航空平臺、地面平臺三種，地面平臺有三角架、遙感塔、遙感車等，主要用于近距離測量地物波普，獲得地物細(xì)節(jié)影像。遙感技術(shù)并不是完美的，受技術(shù)水平、天氣、地理位置、地形等方面的制約，存在著幾何位置和輻射能量上的誤差等問題。

1 遙感技術(shù)與能源作物

遙感技術(shù)已經(jīng)廣泛運用到精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中，給農(nóng)業(yè)管理帶來了革命性的改變。能源作物作為一種可再生能源，污染少、可再生等特點越來越受到國際社會的關(guān)注。針對能源作物的遙感技術(shù)也不斷的發(fā)展進步[1]。

1.1 農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)現(xiàn)狀

當(dāng)前農(nóng)業(yè)管理的內(nèi)容包括施肥、除蟲、產(chǎn)量、除草、質(zhì)量、作物生長狀態(tài)監(jiān)視等，都可以通過遙感技術(shù)進行監(jiān)測。遙感技術(shù)基于光譜信息的采集，可以發(fā)現(xiàn)人眼觀察不到的信息，比如蟲病感染、營養(yǎng)缺失、農(nóng)藥殘留等。隨著衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，遙感技術(shù)被廣泛運用于土壤調(diào)查、農(nóng)作物估產(chǎn)、水資源調(diào)查等領(lǐng)域。當(dāng)然遙感技術(shù)本身也存在著一些缺陷，如光譜范圍受限制、周轉(zhuǎn)時間過長、無法實時觀測、空間分辨率低等。

1.2 能源作物應(yīng)用現(xiàn)狀

生物能源指任何非化石生物材料所產(chǎn)生的熱能來源，可以來自海洋及陸地，包括從廢渣提取的甲烷、從玉米或甘蔗中提取的乙醇和柴火等。能源作物有三大類：糖類和淀粉作物、油類作物和木質(zhì)纖維作物。糖類和淀粉作物方面，小麥和玉米在我國主要用于生產(chǎn)乙醇，乙醇生產(chǎn)成本低，具有很強的市場競爭力；油類作物方面，油菜、蓖麻、向日葵和大豆是主要油脂作物。油料植物分為草本植物和木本植物兩種，我國對于生物柴油的研發(fā)比較晚，但發(fā)展速度較快。目前草本植物方面主要種植大豆和油菜，木本植物方面種植麻風(fēng)樹、綠玉樹、光皮樹、山楓子；木質(zhì)纖維作物方面，多數(shù)木質(zhì)纖維素類作物人處于開發(fā)和篩選階段，大規(guī)模種植技術(shù)和運輸問題也需要解決。Miscanthus由于養(yǎng)分需求少、不侵蝕環(huán)境、水量需求低等特點，已成為我國最具潛力的可再生能源來源[2]。

2 地面農(nóng)業(yè)遙感平臺在能源作物生物量監(jiān)測中的研究與應(yīng)用

2.1 地面遙感技術(shù)監(jiān)測能源作物應(yīng)用現(xiàn)狀

與其他農(nóng)作物監(jiān)測采用的方法一樣，能源作物遙感監(jiān)測的方法包括衛(wèi)星、小型飛機、地面遙感裝置三種，各有優(yōu)劣。衛(wèi)星拍攝范圍大但是分辨率低、周轉(zhuǎn)時間長；小型飛機工作環(huán)境靈活，時間靈活，但存在著地域局限性。

2.2 地面農(nóng)業(yè)遙感平臺在能源作物生物量監(jiān)測中的研究與應(yīng)用

地面平臺包括三角架、遙感塔、遙感車、遙感船、建筑物頂部裝置等，用于近距離捕捉地物細(xì)節(jié)影像和地物波普。目前地面遙感平臺的遙感塔搭建用的是高光譜分辨率的傳感器，放置在38m高的云臺上，可進行水平360°垂直90°的轉(zhuǎn)動，鋼塔一般設(shè)置在能源作物的中間，以方便進行全方位的觀測。相比于其他遙感方式的不足，一塔式的獨立遙感系統(tǒng)具有空間分辨率高、時間周轉(zhuǎn)快、光譜分辨率高的特點。

但地面遙感平臺也存在圖像幾何失真，遙感圖像輻射失真等缺陷。造成圖像幾何失真主要原因有以下幾點：遙感平臺的運行狀態(tài)；地球本身對遙感圖像的影響；傳感器內(nèi)部失真；平臺高度變化，軌道偏移和姿態(tài)變化等。造成圖像輻射失真的原因有：傳感器靈敏度特性引起的失真、太陽高度和地形引起的失真、大氣因素引起的失真等，可通過糾正輻射亮度來消除輻射誤差。

為了加強遙感圖像的精確性，必須消除這些誤差。消除幾何誤差有兩種方法：建立幾何失真的數(shù)據(jù)模型，利用數(shù)學(xué)模型消除幾何失真；收集實地地物的真實坐標(biāo)值，確定真實值與失真后圖像間的關(guān)系，以校正失真誤差。在實際操作中，通常會把兩者連起來用。首先建立一個幾何失真的數(shù)學(xué)模型，建立失真圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像之間的關(guān)系，實現(xiàn)不同圖像空間中象元位置變換；然后利用這種對應(yīng)關(guān)系把失真圖像中的象元轉(zhuǎn)化到標(biāo)準(zhǔn)空間中，主要有直接轉(zhuǎn)換法和重采樣法兩種手段。

篇10

好的科幻故事往往建立在現(xiàn)實世界的科技創(chuàng)新基礎(chǔ)上，并由此展開合理的想象，無怪乎美國杜克大學(xué)的神經(jīng)系統(tǒng)學(xué)家米格爾?尼古萊利斯感嘆：“《阿凡達》影片中展現(xiàn)的內(nèi)容與我們當(dāng)前正在實施的實驗有著驚人的相似之處?！?/p>

尼古萊利斯是一個有多國科學(xué)家參與的研究計劃“重新行走項目”的首席科學(xué)家。目前，該項目正嘗試將生物“濕件”融入機械硬件――外骨骼“神經(jīng)假體”裝置，當(dāng)它披掛在癱瘓者身上時，可從大腦接收行動指令。

前不久，訓(xùn)練猴子利用腦波活動控制它們自己的“化身”已獲得初步成功：在位于美國北卡羅來納的實驗室，研究人員訓(xùn)練一只獼猴在跑步機上直立行走。接著，他們從插在獼猴腦部的電極獲取神經(jīng)信號，通過互聯(lián)網(wǎng)將其連同視頻一起發(fā)給位于日本的一個實驗室，而該實驗室里的一個機器人接收信號后，可以隨獼猴做出同樣的動作。

可以想見，當(dāng)大腦(神經(jīng))信號能夠轉(zhuǎn)變成電子信號時，通過大腦控制電子裝置，進而控制肌肉就有可能實現(xiàn)。這類研究對于重度癱瘓者來說具有十分重要的現(xiàn)實意義。而且將人類的神經(jīng)系統(tǒng)直接與機器連接起來，對于理解神經(jīng)信號控制與移動的細(xì)節(jié)十分必要，對理解思想、情緒與神經(jīng)活動的關(guān)系也有不可忽視的影響。假如有一天，一位外科醫(yī)生能夠?qū)⒆约旱氖趾蜋C器人的手建立聯(lián)系，那么他就能夠在此基礎(chǔ)上實施遠程手術(shù)。

面向開放的未來，人類的電子化或許將會成為一種趨勢。事實上，想象中的電子人已經(jīng)進入科學(xué)研究的視野。電子人也叫半機械人，在英文中是控制論的生物體一詞的簡稱。一個電子人的誕生，意味著將人的神經(jīng)細(xì)胞、肌骨骼和其他系統(tǒng)與電子裝置產(chǎn)生聯(lián)系，使人體的各項功能得到提高或延展。

眼下歐美許多研究機構(gòu)正在開發(fā)“大腦一計算機接口”，企望它們能夠反映出大腦閃現(xiàn)的念頭，并將其轉(zhuǎn)化為計算機能夠理解的信號。例如，德國科學(xué)家研制的一套計算機軟件，可以識別大腦產(chǎn)生的與運動意念有關(guān)的神經(jīng)生理信號，也有望學(xué)會把所測到的信號與某種特定的運動掛鉤。