秸秆制油：化污染为能源
2007年9月26日晚8时许，山东省济南市城区到处弥漫着浓浓的烟雾。浓烟不仅阻碍了道路，还钻进学校、家庭，呛得人无处躲藏，酿成各界关注的“926”烟雾事件。
类似由秸秆焚烧引起的烟雾所导致的高速公路封闭、航班延误事件，在济南，在山东，在全国各地时有发生。治理秸秆焚烧，已成为全国上下关注的社会问题。
与此同时，日益高涨的国际石油价格，把人们的目光吸引到与能源有关的所有领域。最近，青岛福波思新能源开发公司和青岛科技大学共同研发的生物质快速裂解工艺见诸报端，引起各界的关注。记者为此采访了公司技术总监、青岛科技大学教授李建隆。
记者：石油和煤炭是不可再生能源，终有枯竭之日。能源短缺已经成为世界各国普遍关注的问题。我想，这可能是福波思公司开发该项技术的动力吧。
李建隆：生物质能是一种可再生且环境友好的能源，其能量载体的碳元素来自大气中的CO2，燃烧或裂解后又以CO2形式返回到大气，从而构成碳的生态循环链。
生物质快速热裂解液化技术是当今世界可再生能源发展领域中的前沿技术之一。我们开发的热解技术可将秸秆、稻壳、锯末、蔗糖渣等转化成生物油，所产生的气体可作热解时的燃料，固体物为高质量木炭。生物油可替代柴油用于农用机械或用作燃料以供热和发电。所产木炭可用于冶金制造业和有色金属生产中，亦可用来制造渗碳剂、黑火药、固体润滑剂等。
目前该公司已建立了每小时热解一吨原料的生产装置，且已成功开车试产。计划在实现设备和站房的标准化设计基础上，两年内与合作伙伴投资建设生产本装置的基地，在国内大面积推广。
记者：把造成城市环境污染的秸秆转变成目前紧缺的能源产品，这真是“化腐朽为神奇”的技术革命，请您介绍一下生物质热裂解的原理。
李建隆：生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素三种主要组成物以及一些可溶于极性或弱极性溶剂的提取物组成。生物质热裂解是指生物质在与氧隔绝的条件下热降解，最终生成炭、可冷凝气体(生物油)和可燃气体(不可冷凝)的过程。生物质热裂解是复杂的热化学反应过程，包含分子键断裂、异构化和小分子聚合等反应。生物质热分解时，半纤维素和纤维素主要产生挥发性物质，而木质素主要分解成炭。实验表明纤维素在325℃时开始热分解，随着温度升高降解逐步加剧，至623—643℃时降解为低分子，其反应方程式可概括为：生物质→快速热裂解→生物油+炭+气。
记者：对于很多人来说，生物质能还是一个新名词。请您介绍一下国内外在这方面的研究进展情况。
李建隆：生物质快速裂解技术始于20世纪70年代。北美洲首先开展了这项技术的研究，80年代初期，加拿大滑铁卢大学研制出流化床反应器快速热裂解技术。随后美国国家可再生能源研究室开发出涡动烧蚀热裂解反应器，对该项研究起到了推进作用。目前，这项技术备受欧洲一些发达国家关注，发展较快。许多科研机构和公司在生物质快速裂解领域中开展了研究，并开发出不同类型的快速热裂解和闪速热裂解反应器。目前存在的问题是快速裂解的条件较难控制，条件控制不好，对产率影响较大。
生物油是一种液体含氧混合物，主要包括酸、碱和醛酮等含氢与碳的化合物，性能不稳定，尤其是它的热不稳定性，限制了其应用。正因如此，不同于原油馏分及煤液化组分的精制，生物燃料油精制比较困难。故生物油精制方法的研究仍然是一个亟待解决的难题之一。
从总体来看，生产生物质液体燃料的技术还不够成熟。目前，世界相关国家正在从以下几个方面加大研发力度：提高生物质燃料产品的产出率和品质；开发更经济高效的转化设备和技术；拓展生物油应用领域的研究，开发以生物油为原料的高附加值下游产品（化学中间体等）。
我国开展这方面研究较晚。生物质快速热裂解的产品（生物油和木炭）在国内市场中尚属空白。最普通的用途是作为燃料用于热电厂，供热供暖的锅炉站房等。由于燃料的短缺，需求这些产品的潜在客户无疑会很多。
记者：生物质快速裂解技术的主要原料是秸秆，如果实现产业化生产，秸秆的来源如何?又如何解决秸秆的分散问题？
李建隆：我国农作物秸秆的产量很大，达到了7亿吨6年。但目前的利用率仅为7%，多数秸秆就地焚烧，即造成了大气污染又浪费资源。
开发利用秸秆的途径很多，诸如热化学转化技术，包括气化、液化技术和裂解技术等。生物化学转化技术，包括厌氧发酵技术、水解发酵技术、生物制氢技术等。其中热裂解制油技术被认为是热化学转化技术的前沿课题。
我国农业秸秆的产量与分布特点是分散不集中。秸秆的比重小，体积大，不便于长途运输。因此，宜建立小型生产装置。公司研究的生产装置可利用周围半径10km的农业秸秆，适合中国国情。除此之外，对林业生产废弃物（锯末、枝条等），以及蔗糖渣、橡胶籽渣等，都可作为本装置的生产原料。
为解决原材料供应问题，可以在热裂解制油站房附近，由乡镇政府投资建设草粉厂。草粉厂负责向农民收购秸秆，进行粉碎、烘干，压缩打包销售给制油站房。在站房集中（6—8个）的区域建设1个生物油精炼厂。这样既可增加农民收入，同时也解决了运输问题。从调查情况看，地方政府对建立草粉厂的积极性很高。
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