在人類大規模開發利用化石燃料之前,生物質一直是人類賴以生存和發展的主要燃料,為什麼後來逐漸“沒落”了le呢ne?認ren真zhen研yan究jiu一yi下xia人ren類lei能neng源yuan發fa展zhan史shi,相xiang信xin可ke以yi得de出chu多duo種zhong答da案an。最zui根gen本ben的de原yuan因yin在zai於yu生sheng物wu質zhi沒mei有you及ji時shi適shi應ying人ren類lei生sheng產chan和he生sheng活huo方fang式shi的de變bian革ge和he發fa展zhan。工gong業ye革ge命ming以yi來lai,工gong業ye化hua的de生sheng產chan方fang式shi和he城cheng市shi化hua的de生sheng活huo方fang式shi需xu要yao集ji中zhong消xiao耗hao大da量liang的de燃ran料liao,這zhe要yao求qiu燃ran料liao應ying具ju備bei兩liang個ge基ji本ben特te點dian:一是便於集中獲取;二是便於運輸和儲存。而這兩個方麵恰恰是生物質的“軟肋”。
為了彌補生物質自身的這些天生缺陷,在工業革命時期人們就開始探索通過壓縮來改變生物質的燃料性能。早在1880年美國人William Srruth發明了一項專利,將加熱到66℃的鋸末和其他廢木材利用1945錘加工成致密的成型塊,這應是有記載的最早的“生物質固體成型燃料”了;1945年(nian)日(ri)本(ben)人(ren)發(fa)明(ming)了(le)生(sheng)物(wu)質(zhi)螺(luo)旋(xuan)擠(ji)壓(ya)成(cheng)型(xing)技(ji)術(shu)。這(zhe)些(xie)發(fa)明(ming)在(zai)當(dang)時(shi)為(wei)何(he)沒(mei)能(neng)挽(wan)救(jiu)生(sheng)物(wu)質(zhi)能(neng)的(de)頹(tui)勢(shi)呢(ne)?隻(zhi)能(neng)歸(gui)因(yin)於(yu)它(ta)們(men)生(sheng)不(bu)逢(feng)時(shi)。工(gong)業(ye)革(ge)命(ming)時(shi)期(qi),人(ren)類(lei)正(zheng)陶(tao)醉(zui)於(yu)化(hua)石(shi)能(neng)源(yuan)帶(dai)來(lai)的(de)便(bian)捷(jie),充(chong)分(fen)享(xiang)受(shou)著(zhe)由(you)化(hua)石(shi)能(neng)源(yuan)開(kai)發(fa)利(li)用(yong)提(ti)供(gong)的(de)舒(shu)適(shi)生(sheng)活(huo),因(yin)此(ci),這(zhe)些(xie)“不合時宜”的發明被淹沒在飛速向前的曆史車輪中也就不足為奇了。
然而,進入21世紀以來,人類愈發清醒地認識到這種對化石能源過度依賴是不可持續的,英美兩國的14位科學家聯合在《科學》雜誌七撰文,發出了“在還沒有被凍僵在黑暗中之前,人類必須實現由對不可再生的碳基資源的依賴向生物基資源轉變”的呼籲。目前,生物燃料的開發利用在世界許多國家被提上了重要議程,成為了一個時代潮流,那麼,背後的推動力是什麼呢?
二、人類憂患意識的增強
在支撐了人類200多年的強勁發展之後,地球上的化石能源資源漸近枯竭。根據《BP世界能源統計2011》(圖1.5),全球石油的儲產比僅剩下46.2年,天然氣58.6年,煤118年(BP,2011),石油和天然氣的剩餘年限是很多當代人可以親眼見證的時間長度,這迫使當代人不得不考慮40多年後該如何應對化石能源的枯竭。

而且,當我們頻繁遭受“厄爾尼諾”現象侵襲的時候,當代人真真切切體會到了“人類同住一個地球”的含義,當充斥在各種媒體上的“低碳”、“京都議定書”、“哥本哈根宣言”這些詞彙衝擊著我們眼球和耳膜時,許許多多普通人開始明白了小小的C02氣體分子的神通和威力。在工業化以來,短短250餘年間人類就排放了大約1.16萬億t的CO2,這可能是全球大氣CO2濃度由280 ppm①升高到379 ppm的最主要原因。
當然,對於燃燒化石能源釋放的CO2shibushidaozhiquanqiuqihoubiannuandeyuanyinhaiyouyixiezhenglun,futongxinnengyuanwuyitaolunzhexiezhenglun,duidaizheyiwenti,womenyinggaixuexuebafeitedetaidu。yici,youweijizhewenbafeiteCO2是否是導致全球氣候變暖的原因,巴菲特說了這樣一段話:“氣候變暖看來的確是這麼回事,但我不是科掌家。我不能100%或90%地(di)肯(ken)定(ding),但(dan)如(ru)果(guo)說(shuo)氣(qi)候(hou)變(bian)暖(nuan)肯(ken)定(ding)不(bu)是(shi)個(ge)問(wen)題(ti)也(ye)是(shi)很(hen)愚(yu)昧(mei)的(de)。一(yi)旦(dan)氣(qi)候(hou)變(bian)暖(nuan)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)越(yue)來(lai)越(yue)明(ming)顯(xian)時(shi),那(na)時(shi)再(zai)采(cai)取(qu)措(cuo)施(shi)就(jiu)太(tai)晚(wan)了(le)。我(wo)覺(jiao)得(de)人(ren)們(men)應(ying)該(gai)在(zai)雨(yu)下(xia)來(lai)之(zhi)前(qian)就(jiu)做(zuo)好(hao)防(fang)護(hu)準(zhun)備(bei)。如(ru)果(guo)犯(fan)錯(cuo)的(de)話(hua),也(ye)要(yao)錯(cuo)在(zai)和(he)大(da)自(zi)然(ran)站(zhan)在(zai)一(yi)邊(bian)。”
這種憂患意識,應該是人類推動具有CO2零排放特性的生物燃質料發展的一個根本性的原因之一。
三、能源供應方式的變革
長chang期qi以yi來lai,被bei大da型xing能neng源yuan企qi業ye或huo集ji團tuan控kong製zhi的de集ji中zhong式shi的de供gong能neng方fang式shi統tong治zhi著zhe世shi界jie各ge國guo的de能neng源yuan供gong應ying市shi場chang,這zhe種zhong被bei國guo家jia集ji團tuan或huo大da型xing企qi業ye所suo壟long斷duan的de能neng源yuan供gong給gei方fang式shi長chang期qi以yi來lai由you於yu缺que乏fa民min主zhu屬shu性xing而er廣guang受shou詬gou病bing,從cong而er催cui生sheng了le“分布式能源”這一新的能源供應方式的誕生。分布式能源的發展為資源具有分散性特點的生物質能的發展提供了重要機遇。
四、能源安全觀念的改變
美國、中國、印yin度du這zhe些xie能neng源yuan消xiao耗hao大da國guo,由you於yu自zi身shen化hua石shi能neng源yuan資zi源yuan均jun難nan以yi滿man足zu本ben國guo發fa展zhan需xu求qiu,因yin此ci,都dou要yao依yi賴lai能neng源yuan進jin口kou,而er由you於yu影ying響xiang能neng源yuan進jin口kou的de不bu確que定ding性xing因yin素su太tai多duo,這zhe些xie國guo家jia普pu遍bian麵mian臨lin著zhe能neng源yuan安an全quan問wen題ti。在zai這zhe種zhong形xing勢shi下xia,立li足zu於yu通tong過guo增zeng強qiang能neng源yuan自zi給gei來lai提ti高gao本ben國guo的de能neng源yuan安an全quan就jiu成cheng為wei這zhe些xie能neng源yuan?消xiao耗hao大da國guo不bu約yue而er同tong作zuo出chu的de選xuan擇ze。與yu化hua石shi能neng源yuan分fen布bu存cun在zai著zhe巨ju大da的de區qu域yu性xing差cha別bie不bu同tong,生sheng物wu質zhi對dui世shi界jie各ge個ge國guo家jia和he地di區qu而er言yan,基ji本ben上shang可ke以yi說shuo是shi一yi視shi同tong仁ren。上shang述shu這zhe些xie能neng源yuan消xiao耗hao大da國guo都dou有you豐feng富fu的de生sheng物wu質zhi資zi源yuan可ke供gong轉zhuan化hua和he利li用yong。
正是在上述背景下,近年來,以木屑為原料的生物質顆粒燃料(主要通過木屑顆粒機、秸稈壓塊機壓製生產而成)在歐美等地得到了快速發展。目前,顆粒燃料的最大市場在歐美,世界上大顆粒燃料生產國分別是瑞典、加拿大、美國、德國、奧地利、芬蘭、意大利、波蘭、丹麥和俄羅斯,這十個國家2007年的生物質顆粒燃料生產量達到了850萬t。多年來,Bioenergy international每年都發布顆粒燃料地圖(pellets map),圖1-6是2008/2009nianduouzhoudekeliranliaoditujiruidianhefenlankeliranliaogongchangjiqichannengfenbuqingkuang,congzhongkeyikanchukelichengxingranliaojiagongchangyibianbuouzhou。jinnianlaikeliranliaozairuidiandedaolekuaisufazhan(圖1. 7),目(mu)前(qian)已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)歐(ou)洲(zhou)顆(ke)粒(li)燃(ran)料(liao)最(zui)大(da)的(de)生(sheng)產(chan)和(he)消(xiao)費(fei)國(guo),緊(jin)隨(sui)其(qi)後(hou)的(de)是(shi)德(de)國(guo)和(he)奧(ao)地(di)利(li)。瑞(rui)典(dian)之(zhi)所(suo)以(yi)能(neng)夠(gou)領(ling)跑(pao)顆(ke)粒(li)燃(ran)料(liao)的(de)發(fa)展(zhan),主(zhu)要(yao)得(de)益(yi)於(yu)三(san)個(ge)因(yin)素(su):充足的便於利用的原料,有利於生物燃料發展的稅收體係,以及廣泛的區域供暖網絡。

顆粒燃料之所以在歐洲得到快速發展,固然得益於其高森林覆蓋率所能提供的豐富的原料資源。例如,瑞典的森林覆蓋率達到66%,是世界上人均森林麵積最多的國家之一,德國的森林覆蓋率也在30%以上。同時,另外一個不容忽視的重要原因就是歐洲對開發利用生物質燃料的重視。作者2006年(nian)在(zai)參(can)觀(guan)德(de)國(guo)的(de)一(yi)個(ge)生(sheng)物(wu)質(zhi)成(cheng)型(xing)燃(ran)料(liao)廠(chang)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)恰(qia)好(hao)遇(yu)到(dao)一(yi)對(dui)夫(fu)婦(fu)利(li)用(yong)自(zi)家(jia)花(hua)園(yuan)修(xiu)剪(jian)下(xia)來(lai)的(de)樹(shu)枝(zhi)拉(la)到(dao)燃(ran)料(liao)廠(chang),並(bing)放(fang)在(zai)原(yuan)料(liao)堆(dui)上(shang),這(zhe)從(cong)一(yi)個(ge)側(ce)麵(mian)反(fan)映(ying)了(le)普(pu)通(tong)民(min)眾(zhong)良(liang)好(hao)的(de)資(zi)源(yuan)節(jie)約(yue)和(he)環(huan)境(jing)保(bao)護(hu)意(yi)識(shi)。
在生物質成型燃料產業發展過程中,歐美國家非常重視標準的建設。美國材料與試驗協會(ASTM)在1985年成立E48生物技術委員會,其生物轉化子委員會製定了包含生物質燃料特性測試和分析方法的9個標準;美國農業和生物工程協會製定了生物質
產品收割、收集、儲運、加工、轉化、應用術語和定義標準;生物質顆粒燃料研究所製定了產品標準,這些標準形成了美國生物質成型燃料標準體係。歐洲標準化委員會(CEN)自2000年設立了生物質固體燃料技術委員會(CEN/TC335),並委托瑞典標準委員會開始建立涉及生物質成型燃料生產、樣品測試、產品儲存和銷售及質量保證的30個技術條件的固體生物質標準體係,並存歐洲各國試行。此外,歐洲很多國家,如瑞典、德國、意人利等國各自也都建立了生物質成型燃料的相關標準。
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