生物质,一个老百姓曾经陌生的词汇,而这几年,和身边的行外的朋友说“生物质”这个词,朋友会问你“是面膜吗?”在业内,提到“生物质”大家想到的是“秸秆发电”、“垃圾发电”、“沼气”……其实不止于此,“生物质”是世界上最大的“储能装置”,也是地球上“能源”的鼻祖!这话从何说起呢?小编带您一起进入生物质神奇的世界。
01 世界最大的储能
先看看什么是“生物质”和“生物质能”。
生物质,是指由光合作用而产生的各种有机体,一切有生命的可以生长的有机物质统称为生物质。包括植物、动物、微生物,各种生物之间存在着相互依赖和互相作用的关系。
从广义上说,一切生物质都源于绿色植物的光合作用,光合作用是绿色植物吸收日光还原CO2并释放氧气的过程。
绿叶出现前,辐射能散失于大气,唯有绿色植物可利用日光能将它吸收的CO2和水合成有机物——碳水化合物,将光能转化为化学能储存下来。
绿色植物是光能转换器和能源之源,碳水化合物就是光能储藏库。
生物质是光能循环转化的载体,连煤炭、石油和天然气也是地质时代的绿色植物在地质作用影响下转化而成的。
在各种可再生能源中,生物质是独特的,它储存的是太阳能,也是唯一的可再生的碳能源,可转化为常规的固态、液态和气态燃料。
地球上每年植物光合作用固定的碳达2?1011t(2千亿),含能量达3?1021J。
每年通过光合作用储存在植物的枝、茎、叶中的太阳能,相当于全世界每年消耗能量的10倍。
为什么光合作用能储存太阳能?
化合物的能量实际上可以看作是形成化合物时原子之间的化学键所储藏的。
从光合作用的反应式看出来,反应前后,碳原子、氢原子和氧原子的数目没有变化,只是三种元素进行了重新排列,原子结构不同了。
氢氧原子间键(H-O)460KJ/mol,氧氧原子间键(O-O)485KJ/mol,氧碳原子间键(O-C)795KJ/mol,碳氢原子间键(C-H)385KJ/mol,算出光合反应前CO2和H2O的总键能是2510KJ,而反应后O2和碳水化合物的总键能是2050KJ。
反应后O2和碳水化合物里面的键能比反应前CO2和H2O里面的键能小,表示所处的化学势位高,容易向化学键能大、势位低的方向转化,这种转化趋势就是化学能提供的。
光合作用所得到的化学能是460KJ/mol,如果将有机物燃烧,把1mol的碳水化合物和1mol的O2结合起来,变成更稳定的1mol的CO2和1mol的H2O,就能够得到460KJ的能量。
生物质是太阳能最主要的吸收器和储存器,太阳能照射到地球以后,一部分转化为热能,另一部分被植物吸收,转化为生物质能。
地球上每年生长的生物质能总量约1400亿~1800亿t(干重),相当于世界总能耗的10倍。
中国生物质能极为丰富,每年农村的秸秆量达到7亿t。薪柴和林业废弃物数量也很大,林业废弃物(不包含炭薪林)每年约达3700万m3,相当于2000万t标准煤。
如果考虑日益增多的城市垃圾、生活污水、畜禽粪便等其他生物质资源,可开发为能源的生物质资源达6亿t标准煤以上,扣除一部分作为饲料和其他原料,可开发为能源的生物质资源达3亿t标准煤以上。
这就是世界上最大的储能装置,生物质。
02 能源鼻祖
生物质是光能循环转化的载体,连煤炭、石油和天然气也是地质时代的绿色植物在地质作用影响下转化而成的。
地质时代,是地质学专业术语,可分为太古代、元古代、古生代、中生代和新生代5个时期。是指只能用地质学方法来测定的冰期和冰期以前的时代。煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎,在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质,由于地壳的变动不断地埋入地下,长期与空气隔绝,并在高温高压下,经过一系列复杂的物理化学变化等因素,形成的黑色可燃沉积岩,这就是煤炭的形成过程。海洋或湖泊中的动植物死亡后,它们的遗体、残骸被迅速埋藏免遭细菌的分解,当沉积到一定厚度后,在温度压力适宜的条件下,便转变成石油、天然气。
石油、天然气、煤炭是地球上最重要的能源,从它们的形成过程看来,离不开生物质的存在。可以说“生物质是能源鼻祖”,当之无愧。
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