第11题:
问答题
什么是生物质?生物质作为原料与能源的优点与限制有哪些?
正确答案:
定义:生物质是指由光合作用产生的所有生物有机体的总称,包括植物、农作物、林产物以及农林产物的废弃物等。其中含有淀粉、纤维素、木质素等成分,其中最主要的成分是纤维素和木质素。纤维素是由葡萄糖基组成的线形大分子;半纤维素是一群复合聚糖的总称,不同植物的复合聚糖的组分也不同;木质素是自然界最复杂的天然聚合物之一,它的结构中重复单元之间缺乏规则性和有序性。木质素是可再生的植物纤维资源中蕴藏太阳能最高的部分。生物质的主要组成元素为C、H和O,或称为碳水化合物,而化石资源的主要化学组成为C和H。
一、生物质作为原料和能源的优点:
1.可再生,储量丰富
仅每年再生的纤维素和木质素达到1.64×1012吨,折合成能量相当于目前石油年产量的15~20倍。这是多么丰富的一个资源宝库。如果生物质能得到有效利用,那就相当于人类拥有了一个取之不尽、用之不竭的资源宝库。
2.大部分已高度氧化
作为化工原料可避免氧化步骤,减轻了对环境的污染和对人类健康的危害。
3.比矿物原料更清洁
生物质来源于CO2,燃烧后不增加大气中CO2的含量。
二、生物质作为原料和能源所存在的不足
1.在经济上还不具备竞争力
石油工业已相当成熟,从石油开采到从原油中提取出各种有用的烃类,再将其加工成为中间产物或最终化学品,已形成了大规模的、高效的生产系统。许多得到高纯单一产品过程的操作及其机理均已被人们掌握。这些都是石油工业在经济上具有相当的竞争力。而利用生物质作原料的化学工业系统仍处于研究开发之中,经济上还没有竞争力。
2.土地的使用
传统的化石燃料(石油、天然气、煤)可从“三维”获取,即在一个小面积范围内就可集中获取大量的化石原料。生物质需要土地来种植,而种植生物质则是“二维”的,不可能在一小面积区域内集中种植获得大量的生物质原料。这就产生了一个突出的矛盾,土地是有限的,土地种植出来的生物质既要满足人和牲畜的口粮还要满足工业生产的需要,就会造成工业生产与人、牲畜争夺生物质的矛盾。
3.生产季节性
生物质的生产季节性很强。植物的生长有季节性,在一年中,一定时间种植,一段时间之后才能收获,这就要求使用生物质作原料的工厂要很好地制定生产计划。另外,现在的化工企业要求天天有相同质量的原料供应,改换为生物质之后,很可能年初和年底得到的原料质量就不尽相同,无疑将对生产产生很大的影响。
4.生物质的组成极为复杂
不同种类的物质,其组成和性质都可能不尽相同,若对每一类生物质有针对性地修建工厂,这将使生物质的利用变得十分困难。同时,传统的化学品生产装置可能还不能处理由生物质提取得到的结构单元,这就要求生产企业再投资。
虽然生物质原料作为资源有这样那样的不足,但从可持续发展的角度看,现在和将来我们人类都必须用可再生资源代替枯竭性资源,这是大势所趋。生物质原料作为资源毕竟有着化石原料所不具备巨大优势,生物质原料作为资源的不足也正是我们人类将要克服的,也一定能够攻克这些科技难关的。
解析:
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