1、能源植物 Energy Plant,赵景威,前言：,然而在我国，现存可利用植物资源丰富，据60年代初的普查，按单项用途一种一次计，共2411种，尚不及全国植物种类的1/10。中国是一个人口大国，人均耕 地不到0.1hm2，要完全以农产品为原料生产生物质燃料是不可能的。但中国有广大的山区、沙区可供栽种乔灌木油料植物。作为生物质燃料油的原料，油料植物不仅可以为我国的生物质燃料油工业提供丰富的可再生原料，还有利于农村产业结构调整，可增加农民收入，解决部分农村剩余劳动力，对保障能源安全、保护生态环境、促进农业和加工业发展、繁荣农村经济，将产生重要和深远的影响。,目前世界各国生物质燃料油的用量都在100
2、万t以下，所用原料各不相同。美国以大豆为原料，欧洲以油菜籽为原料，巴西以蓖麻籽为原料，日本和中国以废食用油为原料。与发达国家相比我国新能源开发利用时间相对较晚，新能源生产技术相对较低。由于技术和设备国产化程度不高，导致我国新能源开发利用成本高，相对于同类产品，其市场竞争能力弱。,一，能源植物概述,所谓的能源植物，是经专门种植，含糖类(碳氢化合物)较高，用于提供能源原料的草本和木本植物。主要是某些农作物及有机残留物，林木、森林工业残留物，藻类、水生植物也是有待开发的能源植物。使用植物作为能源，可以作为固体燃料，或借助科学方法转换为炭、可燃气或生物原油等。,能源植物油是一类贮存于植物器官中，经加工
3、后可以提取植物燃料油的油性物质。它通过植物有机体内一系列的生理生化过程而形成，以一定的结构与形式存在于油脂或挥发性油类等物质中。它不断地在植物器官中积累，可被人们用多种方式对其进行不断地采集，具有可再生性。其中种子含油量在40%以上的植物为154种。能源油料植物是一类含有能源植物油成分的植物种（或变种），是一类可再生资源。植物燃料油是通过油料植物油的提取加工后生产出的一种可以替代石化能源的燃料性油料物质。,富含类似石油成分的能源植物续随子、绿玉树、西谷椰子、西蒙得木、巴西橡胶树等均属此类植物。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。
4、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。,依据其能源植物在不同用途上的分类可以划分为：,富含高糖、高淀粉和纤维素等碳水化合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。,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64.4%，樟科植物
5、黄脉钓樟种子含油率高达67.2%。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1.35万吨。集中分布于内蒙、陕西、甘肃和宁夏的白沙蒿、黑沙蒿，种子含油16%23%，蕴藏量高达50万t。水花生、水浮莲、水葫芦等一些高等淡水植物也有很大的产油潜力。,用于薪炭的能源植物这类植物主要提供薪柴和木炭。如杨柳科、桃金娘科桉属、银合欢属等。目前世界上较好的薪炭树种有加拿大杨、意大利杨、美国梧桐等。近来我国也发展了一些适合作薪炭的树种，如紫穗槐、沙枣、旱柳、泡桐等，有的地方种植薪炭林35年就见效，平均每公顷薪炭林可产干柴15t左右。美国种
6、植的芒草可燃性强，收获后的干草能利用现有技术轻易制成燃料用于电厂发电。,现当今已经发展起来的能源植物主要有：麻疯树、油楠、油菜、向日葵、棕榈、花生菊芋、甘蔗、甜高粱 。,下面主要对以上9种能源植物进行描述。,麻疯树（Jatropha curcas L ）,麻风树为喜光阳性植物，根系粗壮发达，具有较强的耐干旱瘠薄能力，枝、干、根近肉质，组织松软，含水分、浆汁多、有毒性而又不易燃烧，抗病虫害。,原产美洲，现广泛分布于亚热带及干热河谷地区，我国引种有300多年的历史。野生麻风树分布于两广、琼、云、贵、川等省，以及非洲的莫桑比克、赞比亚等国，澳大利亚的昆士兰及北澳地区，美国佛罗里达的奥兰多地区、夏威夷
7、群岛地区等均有分布。干热河谷野生状态下的种子，一般一年一熟，少有一年两熟，枝、干具再生能力，种子发芽率在90%以上。麻疯树生长迅速，生命力强，在部份地方可以形成连片的森林群落。由于该树种植可用杆插法繁殖，而且成活率高，生长速度快，头年就有收成，产量逐年增加，果实采摘可达50年。近年来，由于退耕还林的推动，各地大量种植。目前仅四川一地的麻疯树资源量即在26万亩以上，可产种籽17万吨，可提炼麻疯树油6万吨。,麻风树有很高的经济价值，是国际上研究最多的能生产生物柴油的能源植物之一，是世界公认的最有可能成为未来替代化石能源的具有巨大开发潜力的树种，则被认为是极具炼柴油开发潜力的一种。同化石柴油相比，麻
8、疯树油是一种绿色柴油，它对环境友好（麻疯树油硫含量低，SO2和硫化物排放量比0#柴油低10倍），低温启动性能好（无添加剂冷凝点达-20），润滑功能强（喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低，使用寿命长），安全性能高（闪点高，不属于危险品，运输、储存方便），燃料性能佳（十六烷值高，燃烧性能好于柴油，燃烧残留物呈微酸性，使催化剂和发动机机油的使用寿命加长），而且具有可再生性。最近用麻风树油作燃油的研究取得了较大进展，经改性的麻疯树油可适用于各种柴油发动机，并在闪点、凝固点、硫含量、一氧化碳排放量、颗粒值等关键技术上均优于国内零号柴油，达到符合欧四标准的生物柴油，成分接近石化柴油，油流动性好，其中含有油
9、酸、亚油酸、棕榈油酸等不饱和脂肪酸。,油楠（Sindora glabra Merr. ex de Wit ）,油楠是常绿阔叶乔木，高2030米，胸径1米以上，树干挺拔，高大魁梧。一般从树苗到成品树需要5年左右的时间。叶子为偶数羽状复叶，小叶210对；小叶对生而微偏斜，革质，椭圆形或长椭圆形，长510厘米，宽2.55厘米，先端急尖或骤尖，基部钝形或圆，无毛。 油楠的花期为45月，花排成顶生的圆锥花序，长1520厘米，密生黄色毛；花较小，雌雄同体；萼片4片, 两片2合生，最上面的阔卵形，其他3片椭圆状披针形，长约78毫米，外面密生黄棕色绒毛，萼片外面常有软刺（国产种），有一极短的管和基生的花盘，裂
10、片4片，上面2枚合生；花瓣通常为一片，很少2片，被包于最上面萼片内，外面密生长柔毛；雄蕊10枚，上面1枚稍短而无花药，其他9枚合生成一束，花丝基部连合，上面1枚的最长，突出；花药丁字着生，花柱长，拳卷。子房近卵形，密生毛，具有短柄，有胚珠27颗； 油楠的荚果成熟期为68月，荚果扁平，斜圆形，长48厘米，阔3.84.7厘米，果瓣坚硬，有散生、短的直刺，很少无刺，刺在受到损伤时常有胶汁流出；种子12颗，含油量较高，可入药。,油楠是热带、亚热带的能源树种，其树干木质内含有丰富的一种淡棕色可燃性油质液体，气味清香，颜色如同煤油，用棉花蘸上一点火就着，可燃性能与柴油相似，经过滤后可直接供柴油机使用，可作
11、为柴油的代用品。当油楠长到1215米高，胸径4050厘米时，油楠树的心材部位就能形成黄色油状树液，分泌出树脂。当削开它的韧皮部或砍断枝丫时，油脂就会从伤口自行溢出。林业工人和当地居民常用来点灯照明，叫它“煤油树”。 根据资料记载，油楠出油率高达90%以上。人们在采集油楠的树脂时，一般采用两种办法。一是在树干上钻个5厘米大小的孔，然后插入竹筒，经过23小时后，从孔中即可流出510升的油液，这样下来一株成年油楠一年可产50斤油，最多可产100斤。而是直接将油楠伐倒取油，一株伐倒后的油楠可从树心中流出几十斤油状物。在采伐过程中，有的植株锯到心材时，“柴油”就顺流而出，树液溢如泉涌；有的则在伐倒的树干
12、断面上，渐渐分泌出“油”来。一棵大树采集一次就能流出78斤油，一天能产“柴油”1015千克。1981年初，华南植物研究所的科研人员，从吊罗山林区采集了油楠树脂的样本，经过过滤、蒸馏、化验，发现油液中75%左右是无色透明具有清淡木香香气的芳香油，25%是棕色树脂类残渣。芳香油中有11种化合物，其中依兰烯含量40.8%，丁香烯30.5%、杜松烯6.4%，其他华拔烯、蛇麻烯等都在4.4%以下。 油楠在我国海南岛还有一定的蕴藏量，在石油等矿物资源不断枯竭的今天，人们再次把注意力转向可再生资源森林，而生长在海南岛的油楠，是我国未来很有希望的能源植物。为此，我国政府和有关部门已制定了保护和发展计划，在广东
13、、广西和福建等省区已成功引种栽培。,油菜（Brassica campestris L. ）,油菜为十字花科，芸苔属，一年生草本。直根系。茎直立，分枝较少，株高30-90cm。叶互生，分基生叶和茎生叶两种。基生叶不发达，匍匐生长，椭圆形，长10-20cm，有叶柄，大头羽状分裂，顶生裂片圆形或卵形，侧生琴状裂片5对，密被刺毛，有蜡粉。茎生叶和分枝叶无叶柄，下部茎生叶羽状半裂，基部扩展且抱茎，两面有硬毛和缘毛；上部茎生时提琴形或披针形，基部心形，抱茎，两侧有垂耳，全缘或有技状细齿。总状无限花序，着生于主茎或分枝顶端。花黄色，花瓣4，为典型的十字型。雄蕊6枚，为4强雄蕊。长角果条形，长3-8cm，宽2
14、-3mm，先端有长9-24mm的喙，果梗长315mm。种子球形，紫褐色。细胞染色体：2n=20。,北方小油菜原产中国西部，分布于中国的西北、华北、内蒙古及长江流域各省（区）世界各地也广泛分布。,菜油直接作为工业用油主要用于以下几个方面： 润滑油与脱模剂 菜油在高温下不易挥发，是良好的润滑油和脱模剂；而且芥酸含量越高，润滑性能越好，使用寿命愈长。原因是高芥酸油中含有链型聚甲烯，有显著的润滑特性。一般每1000万亩铸钢需1400吨高芥酸油 淬火油 淬火油是使金属迅速散热而得到一定结构的加工方法。菜油宜作为金属热处理的淬火油和淬火油的添加剂，因为高芥酸菜油沸点、闪点高。热容量大，淬火冷却速度为160
15、/秒，而矿物油仅为100/秒。 燃料油 目前世界上能源短缺，利用菜油作燃料油已在很多国家进行了试验，如瑞典用菜油与矿物混合（50：50）作拖拉机燃料油，其功率不变，又无其他不良影响。但菜油作柴油机油在长期使用中，喷油器容易积碳，润滑油易被燃烧产物污染，引起零件损坏，尚有待进一步研究解决。,棕榈（Trachycarpus fortunei(Hook.) H.Wendl ）,棕榈树属常绿乔木。树干圆柱形，高达10m，干茎达24cm。常残存有老叶柄及其下部的叶崤，叶簌竖干顶，形如扇，近圆形，茎50-70cm，掌状裂深达中下部；叶柄长40-100cm，两侧细齿明显。雌雄异株，圆锥状肉穗花序腋生，花小而
16、黄色。核果肾状球形，茎约1cm，蓝褐色，被白粉。花期4-5月，10-11月果熟。,油棕榈是棕榈科两种产油植物的统称，属于经济作物。分为两种，一种是原产于西非的非洲油棕榈，分布范围为安哥拉至冈比亚的西非地区、以及马来西亚和印度尼西亚。另一种是中美洲和南美洲北部的美洲油棕榈（又称黑果棕榈）。西非地区传统的棕榈油提取方法是先将果实捣碎、煮熟，破坏其果肉内的脂解酶，再加热后即可取下析出的凝皮状油脂。这种方法可以提取果实内50%至55%的油脂，称为“软式加工法”。后来对这种方法加以改进，加入酵母并用沸水煮，利用更高的温度提取更多（可达65%）的油脂，这一方法被称为“硬式加工法”。这两种方法都只能提取果肉
17、内的油脂。欧洲人引入榨油机以及汽油溶脂等方法后，油脂提取率升至90%以上。油棕榈的果仁和果壳纤维富含油脂，可以提取果仁油和囊果被油，但其成分与果肉中所含油脂不同。油棕榈是油料作物种产油量最高的一种，经济种植平均每公顷产油约1吨。,花生（Arachis hypogaea ）,花生的果实为荚果，通常分为大中小三种，形状有蚕茧形，串珠形和曲棍形。蚕茧形的荚果多具有种子2粒，串珠形和曲棍形的荚果，一般都具有种子3粒以上。果壳的颜色多为黄白色，也有黄褐色、褐色或黄色的，这与花生的品种及土质有关。花生果壳内的种子通称为花生米或花生仁，由种皮、子叶和胚三部分组成。种皮的颜色为淡褐色或浅红色。种皮内为两片子叶
18、，呈乳白色或象牙色。,花生为豆科作物，优质食用油主要油料品种之一，又名“落花生”或“长生果”。落花生源于山东乳山，花生是一年生草本植物。起源于南美洲热带、亚热带地区。约于十六世纪传入中国，十九世纪末有所发展。现在全国各地均有种植，主要分布于辽宁、山东、河北、河南、江苏、福建、广东、广西、贵州、四川等地区。 种子含油4555%，少数品种可达60%左右，是植物油提取的良好植物资源。在纺织工业上可用作润滑剂，机械制造工业上用作淬火剂。,菊芋（Jerusalem Artichoke ）,菊芋是多年生草本植物，高1-3m。具块状地下茎。茎直立，上部分枝，被短糙毛或刚毛。基部叶对生，上部叶互生；有叶柄，叶
19、柄上部有狭翅；叶片卵形至卵状椭圆形，长10-15cm，宽3-9cm，先端急尖或渐尖，基部宽楔形，边缘有锯齿，上面粗糙，下面被柔毛，具3脉。头状花序数个，生于枝端，直径5-9cm，有1-2个线状披针形的苞叶；总苞片披针形或线状披针形，开展；舌状花中性，淡黄色，特别显著；管状花两性，阴云育，花冠黄色、棕色或紫色，裂片5。瘦果楔形；冠毛上端常有2-4个具毛的扁芒。花期8-10月。,耐寒抗旱，块茎在-30的冻土层中可安全越冬。早春幼苗能忍受轻霜，秋季成叶能忍受短期-4-5。温带1822，光照12小时，有利于块茎形成。耐瘠薄，对土壤要求不严，除酸性土壤，沼泽和盐碱地带不宜种植外，一些不宜种植其他作物的土
20、地，如废墟、宅边、路旁都可生长。1、抗逆性强：在年积温2000以上，年降水150毫米以上，-40至-50的高寒沙荒地只要块茎不裸露均能生长。 2.、抗旱抗风沙：菊芋块茎在沙下30厘米内均可利用本身的养分、水分及强大的根须正常萌发；块茎、根系储存水分能力强，待干旱期维持生长所需；随着根茎发达，起到固沙作用。 3.、再生性极强：一次种植可永续繁衍。大旱时，地上茎叶全部枯死，但一旦有水，地下茎又重新萌发；每一复生块茎，都分蘖发芽，年增殖速度可达20倍。菊芋籽落地扎根，四处繁衍； 4.、无病虫害：在生长期内，无须施肥、打药、除草、管理。一旦形成连片，人、畜都很难破坏其繁衍发展。,全球油价上涨及能源危机
21、的背景下生物柴油技术引人注目。菊芋块茎中富含系列多聚果糖-菊粉，而经提取后的菊粉（多聚果糖）经过复杂的化学过程，可以转化为果寡糖，果寡糖中含有的高果寡糖加入大肠杆菌后经过细胞工厂的作用，即可转化为生物柴油。2007年中科院在这项技术有了突破，课题组的科学家们正在寻求更为经济、便捷、简单的转化过程和方法，从而最大限度的降低成本，最终实现商品化、产业化，让机动车真正能够告别天然柴油或汽油，让人类摆脱能源危机的威胁。,甘蔗（Saccharum ）,甘蔗是一种一年生或多年生宿根热带和亚热带草本植物，属C4作物。甘蔗秆直立，粗壮多汁，表面常披白粉。叶为互生，边缘具小锐齿状，花穗为复总状花序。甘蔗为喜温、
22、喜光作物，年积温需55008500，无霜期330d以上，年均空气湿度60%，年降水量要求8001200mm，日照时数在1195小时以上。甘蔗对土壤的适应性比较广泛，以粘壤土、壤土、砂壤土较好。土壤pH值在4.58.0,甘蔗都能生长，但以土壤pH值6.57.5为适宜。 甘蔗下半截甜。这是因为在甘蔗的生长过程中，它吸取的养料除了供自身生长消耗外，多余的部分就贮存起来了，而且大多贮藏在根部。甘蔗茎秆所制造的养料大部分都是糖类，所以甘蔗根部的糖分最浓。除此之外，甘蔗的叶子和梢头部分要积聚充分的水分，以供叶的蒸腾作用所需，根部的水分相对来说就很少，梢头的大量水分冲淡了糖分，所以梢头没有根部甜。,甘蔗原产
23、于印度，现广泛种植于热带及亚热带地区。甘蔗种植面积最大的国家是巴西，其次是印度，中国位居第三，种植面积较大的国家还有古巴、泰国、墨西哥、澳大利亚、美国等。中国蔗区主要分布在广西（产量占全国60%）、广东、台湾、福建、四川、云南、江西、贵州、湖南、浙江、湖北等省(自治区)。,甘蔗可制成蔗糖酯、果葡糖浆等。蔗渣、废蜜和滤泥等可制成纸张、纤维板、碎粒板、糠醛、饲料、食用品培养基、酒精、干冰、酵母、柠檬酸、赖氨酸、冰醋酸、味精、甘油、水泥、肥料等。蔗梢、蔗叶、蔗渣糠、废糖蜜或酒精废液作牛、羊等可作反刍动物的饲料；把糖蜜、滤泥掺到谷物类饲料中可制成颗粒饲料；糖厂排出的废渣、废液又可作甘蔗的肥料。 甘蔗是
24、中国制糖的主要原料。在世界食糖总产量中，蔗糖约占65%，中国则占80%以上。糖是人类必需的食用品之一，也是糖果、饮料等食品工业的重要原料。同时，甘蔗还是轻工、化工和能源的重要原料。因而，发展甘蔗生产，对提高人民的生活、促进农业和相关产业的发展，乃至对整个国民经济的发展都具有重要的地位和作用。,甜高粱（Sorghum bicolor (L.) Moench ）,是禾本科高粱属一年生草本植物，为高粱的一个变种。亦名甜高粱或芦粟。中国北方叫甜秫秆，南方叫芦穄。是一种糖料作物，也是优良的饲料作物和能源作物。植物学性状与高粱相似。不同之处是苗期分蘖力强，叶脉有蜡质。呈青灰色，茎髓部含有甜的生汁。再生力强
25、，籽粒较小。,甜高粱秆生产燃料乙醇，如今在黑龙江省大庆讪即将成为现实，一个利用甜高粱秸秆年产50万吨乙醇的万亩“甜高粱”绿色能源生产基地将在哈大齐工业走廊经济区呈现出生机盎然的活力。 随着世界能源危机和生态环境恶化问题的日益严峻，生物能源的开发与利用愈显紧迫。燃料乙醇是无限闭路循环的清洁能源，是永恒的可再生能源。作为燃料乙醇的一种原料，甜高粱在可再生能源发展“十一五”规划中，被列为生物液体燃料的第一个来源。甜高粱是普通粒用高粱的一个变种，具有抗旱、耐涝、耐盐碱、适应性强、生物学产量高、糖分含量高等特点，是名副其实的高效能植物。 国内唯一的甜高粱育种和技术推广单位，北京桑梁技术发展中心的雅津系列
26、甜高粱，自1965年开始，45年来，已经推广到30多个国家和地区。,向日葵（Helianthus annuus ）,1年生草本，高1.03.5米，对于杂交品种也有半米高的。茎直立，粗壮，圆形多棱角，被白色粗硬毛。叶通常互生，心状 卵形或卵圆形，先端锐突或渐尖，有基出3脉，边缘具粗锯齿，两面粗糙，被毛，有长柄。头状花序，极大，直径1030厘米，单生于茎顶或枝端，常下倾。总苞片多层，叶质，覆瓦状排列，被长硬毛，夏季开花，花序边缘生黄色的舌状花，不结实。花序中部为两性的管状花，棕色或紫色，结实。瘦果，倒卵形或卵状长圆形，稍扁压，果皮木质化，灰色或黑色，俗称葵花籽。性喜温暖，耐旱。原产北美洲，世界各地
27、均有栽培。,二，通过能源植物发展生物质能源的必要性,众所周知，能源是现代经济发展的基石。随着全球经济的快速发展和石化能源的不断开发利用，有限的传统的石化资源逐渐减少，能源危机已逐渐显现。世界上许多国家都大力开展生物再生性替代能源的研究、开发、利用。其中德国发展最快、生物柴油年总产量约为150万吨，占世界生物柴油总产量的90。我国经济快速发展，需要能源保障供应。但我国属于能源储量相对较低的国家，人均拥有量较低，国内能源不能满足生产生活需要，2006年全国石油消3.2亿吨，年进口石油50以上，已成为世界第二大石油进口国。目前，我国石油进口一半来自中东地区，14来自非洲，其它来自俄罗斯、中亚等地。按
28、国际惯例，当一国的石油进口量超过一亿吨时，往往需动用外交，经济手段来保证石油安全，能源外交已成为中国外交战略中仅次于大国外交，周边外交的第三环节。对此，能源问题专家普遍认为“存在相当大的风险”，能源已上升到关平国家战略的层次。国内石油进口的依赖度越来越大，迫切需要寻找新的能源保障国民经济又好又快发展的需要。,1.可改善现有能源消费结构,降低石油进口依存度目前, 我国的能源形势十分严峻, 资源短缺，消费结构单一，石油的进口依存度高。我国石油储量仅占世界总量的2%，消费量却是世界第二，且需求持续高速增长，预计2010 年我国将进口石油2.5 亿吨，进口依存度将超过50%2。能源安全令人担忧。因此，
29、必须改变目前的能源消费结构，向能源多元化和可再生清洁能源方向发展。在众多的可再生能源和新能源中，生物质能源的规模化开发无疑是降低石油进口依存度、保障能源安全的重要途径。生物质能源原料供应充足，成本低廉且相对稳定，具有巨大的发展潜力和广阔的市场前景。从能源当量上看，生物质能仅次于煤炭、石油和天然气, 存量丰富且可再生。在所有新能源中，生物质能与现代工业化技术和现代化生活有很大的兼容性，对常规能源有很强的替代能力9。 2.减少二氧化碳排放，解决环境恶化 作为人类社会主要能量来源的煤炭、石油和天然气等化石能源，经过数百年的过度开采和巨大消耗，已经不可逆转地走向枯竭，而与之伴生的生态环境也呈现出不断恶
30、化的太势，温室效应、沙尘暴、干旱与洪灾等问题已严重威胁着人类的生存10。而发展新能源是减排温室气体，应对气候变化，保护生态环境的有效途径。 目前，我国二氧化碳的排放总量仅次于美国而居世界第二位，二氧化硫的排放量居世界第一位。我国二氧化碳排放量的70%、二氧化硫排放量的90%、氮氧化物排放量的66.7%均来自燃煤。生物质能源，不但在使用过程中不会大量产生二氧化碳，而且绿色植物在进行光合作用时还要吸收大量二氧化碳，可明显降低空气污染和减少酸雨现象的发生。发展生物质能源，以生物质燃料替代煤炭，可减少二氧化碳排放；以生物燃油替代石化燃油，可减少碳氢化物、氮氧化物等对大气的污染，将对改善能源结构、提高能
31、源利用效率、减轻环境压力作出巨大的贡献11。,3.发展生物质能源林，有利于促进经济社会可持续发展，保障能源安全 我国全面建设小康社会，能源需求量持续增长，能源安全不仅是经济问题，更是政治问题，保证能源安全，要多条腿走路，林木生物质能源是能源替代的重要组成部分。我国人多地少的国情决定了不能以农作物为主生产生物质能源，而丰富的林地资源可以培育生产液体燃料的原料林，以油料林果实为原料制取生物液体燃料已被国家列为能源发展的重点领域。发展生物质能源林是新时期赋予林业的新使命，也是保障国家能源安全的战略需要，同时建设生物质能源原料林对坚持以人为本、转变经济增长方式、发展循环经济、建设资源节约型环境友好型社
32、会、扩大增加可再生能源、构建安全经济清洁能源供应体系、促进社会可持续发展等都有不可估量的影响。,4.充分利用边际土地, 增加农民收入 我国是农业大国，生物质能源的蕴藏量很大，每年可用总量折合约5亿吨标准煤。我国有不宜种植粮食作物、但可以种植能源植物的土地约1亿公顷，可人工造林土地有311万公顷。这些土地多位于老、少、边、穷地区。当地农民缺少致富途径，依靠种植粮食作物收入很低。通过合理利用这些地区的盐碱地、荒地和冬闲田等未利用或利用不充分的土地资源，种植甘蔗、甜高粱、薯类、油菜等能源作物，可以为这些地区的经济发展和农民增收开辟一条途径,能源是经济和社会发展的重要物质基础。随着经济持续稳定增长和人
33、民生活水平的日益提高，我国能源需求和能源消费呈现快速上升趋势。目前，在国内消费的化石能源中，除煤炭尚能够实现自给自足外，国内石油供给缺口非常巨大，石油进口量逐年上升，石油的对外依存度迭创新高。2008年我国石油对外依存度已接近50%，2020年预计将超过60%。在化石能源不可逆转地走向枯竭和未来化石能源供需矛盾日益突出的情况下，不得不寻找替代能源来维持经济的可持续发展。 现在世界能源结构中所利用的化石能源主要包括煤炭、石油、天然气，非化石能源主要包括水电、核电等。其中，化石能源具有不可再生性。据2008年7月8日跨国能源巨头BP在北京发布的BP世界能源统计2008报告称，全球石油探明储量在20
34、07年基本未出现显著变化，保持在1124万亿桶水平，以目前的开采速度可开采41年，天然气和煤炭可分别开采60多年和150多年。前几年我国出现的“油荒”、“煤荒”和“电荒”以及国际市场上的高油价，加重了人们对能源危机的担心，促使我们更加关注国家的能源供应安全。大力开发利用生物质能、太阳能和风能等新能源，从国家战略高度和长远发展角度，可以解决能源供给安全问题。,三，能源植物的发展现状,能源问题是21世纪人类面临的严峻挑战之一，能源问题成了世界各国共同面临的难题。石化能源不仅不可再生，储量有限，而且燃烧后释放出大量的C02、S02、N02等有害气体，严重污染了环境，导致温室效应、全球气候变暖、生物物
35、种多样性降低、荒漠化等诸多生态问题，严重影响着国家的资源安全和社会经济持续发展，威胁着人类的生存，因此矿物燃料的日趋枯竭和生态环境的日渐恶化，使人们日益重视研究和利用新能源，以可再生能源来替代有限的石化资源成为必然。从可持续发展的角度来考虑，开发可再生能源，发展能源植物是人类未来的理想选择。 随着社会与经济的发展，中国对能源的需求将会不断增加，我国能源安全已面临严重挑战。因此，加强生物能源的研究与开发，筛选和种植优质、高效的能源植物，并将之转化为气体或液体燃料，既可以弥补石化燃料的不足，缓解过分依赖大量进口石油的被动局面，实现我国能源安全战略，又能发挥其保持水土和对低效土壤改良的作用，达到保护
36、和建设生态环境的目的，并且建立中国能源植物种质资源开发基地和生物燃油生产技术体系，对于中国能源植物资源的培育与利用，以及储备后备能源都具有十分重要的意义。,1，国外能源植物研究现状 20世纪70年代，国际上出现了两次石油危机，给世界经济带来巨大的影响，使全球加大对新能源的关注。自美国的诺贝尔奖获得者卡尔文在加利福尼亚种植能源植物获成功后，在世界各地相继发现了一些“柴油树”、“酒精树”和“蜡树”，迅速在全球掀起了一股开发研究能源植物的浪潮，许多国家都制定了相应的开发研究计划，如日本的新阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等。,2，我国能源植物研究现状 我国能源植物的研
37、究与开发工作起步较晚，主要集中在用于生产生物柴油和生物醇类燃料两类上。中国科学院植物所的试验表明，甜高粱是生产乙醇的最佳原料。近年来，沈阳农业大学、中国科学院植物所等许多科研院校对甜高粱的品种改良及栽培技术方面进行了深入研究，并且培育出一些新品种。科技部将甜高粱茎秆制取乙醇产业化示范分别列入了“国家重点科技攻关计划”和“国家863计划”。在“十一五”期间，国家高粱改良中心将围绕“超高产、高糖分、高转化率、高效栽培技术”的“四高”目标进行攻关，选育出超高产甜高粱杂交种。,目前，我国用于生产生物柴油的主要能源植物有油菜籽、小桐子等。我国是最大的油菜籽生产国，经多年的研究发现，油菜是生产柴油的理想原
38、料。1974年我国开始引进国外品种，并在青海、甘肃、黑龙江等地大面积种植。1980年前后正式开始油菜育种工作。目前，中国农业科学院武汉油料所已培育出含油量高达51.9的油菜品系。华中农业大学也在着力选育高产量、高含油量和与生物柴油的脂肪酸组成相适应的脂肪酸组成高的“三高”油菜新品系，并取得了显著进展。我国共有盐渍土地大约15108hm2，约相当于可耕地的总面积。如此庞大的盐溃土地是我国发展生物质能源极为重要的土地资源，充分利用盐渍土地和咸水，引种适合盐土环境的高产含油耐盐能源植物，是符合国家战略和能源战略的重要举措。中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所的张洪霞研究员已经利用转基因技术
39、，将耐盐、抗旱基因导入到油菜中，使其能在盐碱地上生长，从而大量生产“燃料油”。,我国幅员辽阔，地域跨度大，水热资源分布多样，能源植物资源种类丰富，约有3万种维管束植物，仅次于印尼和巴西，其中有经济价值的植物约15000种，具有能源开发价值的约4000种。属于可再生资源，能有计划地种植和开采 能源植物通过光合作用固定二氧化碳和水，将太阳能以化学能形式储藏在植物中，这种能量形式是可再生的。绿色洁净资源不会污染环境 “酸雨”、“温室效应”等已给人们赖以生存的地球带来了严重的后果。生物质能燃料燃烧所释放出的C02大体上相当于其生长时通过光合作用所吸收的C02，几乎没有S02产生。因此几乎不产生污染，这
40、是气、油、煤等常规能源所无法比拟的。 种檀面积大，适应性强 我国南方约有0.2108hm2荒山荒坡，北方有1108hm2盐碱地，利用荒山荒坡和盐碱地、荒滩、沙地种植能源植物既不占用宝贵的耕地资源，又可提供大量的生产原料，还有利于改善生态环境、增加农民收入。,四，能源植物现存的诸多问题及其发展前景,1，问题 1.1能源植物资源不清 总体上我国能源资源总量较大，但人均拥有量低。对能源植物缺乏长期，系统，深入地研究，因此获得自主知识产权的项目少，能源植物资源评估相对滞后。目前，我国对能源植物资源分布情况还未进行全面调查。因此，要大力开发能源植物，现阶段就需要对其进行资源普查，加速能源利用技术的更新换
41、代。 1.2能源植物品种良莠不齐，缺乏高品位的生物石油植物优良品种。 1.3我国能源植物发展起步晚，处于发展初期。 1.4研究不够，投入少，效益落后。 1.5生态环境恶化，成本高。,2，发展前景,能源植物是一种可再生的资源,开发能源植物作为现有能源的补充和替代品,一方面能逐步缓解能源危机,为寻找新能源走出一条新路;另一方面生产成本低,生产和使用不仅不污染环境,而且对保护生态系统具有重要意义,同时也符合可持续发展的要求和趋势。具体地说,开发和利用能源植物有如下优点:,2.1能源植物物种资源丰富 我国幅员辽阔,地域跨度大,水热资源分布多样,能源植物资源种类丰富,约有3 万种维管束植物,仅次于印尼和
42、巴西,其中有经济价值的植物约15000种,具有能源开发价值的约4000 种。 2.2属于可再生资源,能有计划地种植和开采 能源植物通过光合作用固定二氧化碳和水,将太阳能以化学能形式储藏在植物中,这种能量形式是可再生的。 2.3绿色洁净资源,不会污染环境 “酸雨”、“温室效应”等已给人们赖以生存的地球带来了严重的后果。生物质能燃料燃烧所释放出的CO2 大体上相当于其生长时通过光合作用所吸收的CO2 ,几乎没有SO2 产生。因此几乎不产生污染,这是气、油、煤等常规能源所无法比拟的。,2.4种植面积大,适应性强我国南方约有012 108 hm2 荒山荒坡,北方有1 108 hm2 盐碱地,利用荒山荒坡和盐碱地、荒滩、沙地种植能源植物既不占用宝贵的耕地资源,又可提供大量的生产原料,还有利于改善生态环境、增加农民收入。为此,各国政府应在能源植物方面继续加大投入,加强研究和开发力度,使缓解能源压力和保护环境双赢,为开辟一条可持续发展能源的道路, 解决本国乃至世界的能源短缺做出贡献。,Thank you for your attitude!,
