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燃烧生物质时的碳排放

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燃烧生物质时的碳排放

发布日期:2019-05-17 作者: 点击:

生物质是用于能源生产、热能生产,是将植物或动物材料,作为一系列产品的原材料。它可以是木材或森林残留物、粮食作物(麦草、甘蔗渣)、园艺(庭院废弃物)、食品加工,畜牧业(粪肥,富含氮和磷),或来自污水厂的人类废物。


燃烧植物源生物量释放二氧化碳,但在欧盟和联合国的法律框架中,它仍然被列为可再生能源,因为光合作用将二氧化碳循环回到新的作物中。在某些情况下,从植物到大气再回到植物体内的二氧化碳循环甚至可能是负二氧化碳,因为在每个循环过程中,相当大一部分的二氧化碳被转移到土壤中。


在火力发电厂中,使用生物质燃烧发电的情况有所增加,因为这样可以减少二氧化碳的排放,而无需与新建基础设施相关的成本。


从历史上看,自从人们开始燃烧木材燃料以来,人类就利用了生物质能。甚至在2019年,生物质能还是许多发展中国家国内唯一的燃料来源。所有生物量都是以碳、氢和氧为基础的生物生产物质。据估计,世界上每年的生物质产量约为1000亿吨,约一半在海洋,一半在陆地上。


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木材和木材残渣,例如云杉、桦树、桉树、柳树、油棕,仍然是当今最大的生物质能源。它直接用作燃料或加工成颗粒燃料或其他形式的燃料。生物量还包括植物或动物物质,可以转化为燃料、纤维或工业化学品。植物种类繁多,包括玉米、柳枝稷、杂草、大麻、高粱、甘蔗和竹子等。


主要的废物能源原料是木材废料、农业废料、城市固体废物、人为制造废料和废气。污水污泥是另一种生物量来源。目前正在进行的研究涉及藻类或藻类生物量其他生物量原料是来自不同来源的酶或细菌,在细胞培养或水培中生长。


根据生物量的来源,生物燃料大致分为两大类:

第一代生物燃料来自食物来源,如甘蔗和玉米淀粉。这种生物量中的糖被发酵产生生物乙醇,一种作为汽油添加剂的酒精燃料,或者在燃料电池中产生电能。

第二代生物燃料利用非食品类生物质资源,如多年生能源作物(低投入作物)和农业/城市废物。第二代生物燃料潜力巨大,但目前资源利用不足。


燃烧时,生物质中的碳以二氧化碳的形式释放到大气中。经过几个月到几十年的时间,燃烧产生的二氧化碳被植物或树木从大气中吸收。但是,如果采用破坏性林业技术,森林的碳储存能力可能会整体降低。


所有生物和作物都会吸收碳。例如,观察到柳枝稷作物下方的土壤有机碳比耕地下方的土壤有机碳更大,尤其是在30 厘米以下的深度处。据国外学者发现累积率从每年每公顷0.42吨到3.8吨不等,平均累积率为每年1.84吨,或每年占总收获碳的20%。草在其不断增加的根生物量中吸收碳,并与落叶中的碳结合在一起。一般来说,多年生作物比一年生作物吸收更多的碳,因为根系的积累可以在多年内保持原状。此外,多年生作物避免了与种植一年生作物相关的年度耕作程序。耕作通过刺激土壤微生物种群,诱导土壤通气,加速土壤碳分解速率。此外,耕作使大气中的氧原子更容易附着在土壤中的碳原子上,产生二氧化碳。


一些环境组织,包括绿色和平组织和自然资源保护委员会,批评森林生物质能项目未能有效缓解温室气体排放。环保组织还认为,燃烧生物质释放的碳可能需要几十年才能被新的树木重新捕获。生物质燃烧会产生一氧化碳、挥发有机化合物、微粒和其他污染物等形式的空气污染。


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关键词:温室气体,生物质能源,可再生能源

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