黑龙江省农林生物质能资源

黑龙江省农林生物质能资源（精选3篇）

1.黑龙江省农林生物质能资源 篇一

整体来说, 《纲要》中部署的农林生物质综合开发利用的各个方向均有相关任务部署, 并得到了全面贯彻落实。今后, 根据社会经济发展需要、特别是生态环境改善的需要, 应在农林生物质资源的系统培育和生产, 生物质航空燃油、车用燃料及纤维素乙醇等农林生物质综合炼制产品上进一步加大支持力度。

一、《纲要》颁布后, 农林生物质综合开发利用优先主题技术方向的任务落实

《纲要》颁布以来, 得到了各级政府、各部门的积极响应, 纷纷出台相关规划与部署, 在实践中积累了丰富的经验。

1. 各部门地方的政策响应情况

国家有关部委、各级地方政府制定中长期科技发展规划、部署科技计划项目、出台财税补贴政策等响应并落实《纲要》的实施, 同时也引导了部分国有大型企业、民营企业的产业战略规划、项目部署、工程建设与发展模式探索。

(1) 在发展规划方面, 国家科技部、发改委、农业部、能源局、林业局等部门及各省市地方政府在中长期发展规划、“十一五”及“十二五”科技规划中均对农林生物质技术进行部署, 如国家《可再生能源中长期发展规划》、科技部《生物质能源科技发展“十二五”重点专项规划》、国家能源局《生物质能“十二五”规划》、农业部《农业生物质能产业发展规划 (2007—2015年) 》、中科院《创新2050:科技革命与中国的未来》等, 中石油、中石化、中粮集团、国能集团等也制定了农林生物质发展规划, 并进行战略性研发任务和产业示范工程部署, 《纲要》中规划的任务, 得到了全面适度的落实。

(2) 在扶持政策方面, 国家财税部门、农林生物质产业主管部门对农林生物质发电上网、燃料乙醇、成型燃料等给予价格补助, 对生物质发电、生物质成型燃料及生物柴油等进行财政税收减免, 并制定生物质发电厂布局规范原则等。

2. 任务部署和落实情况

科技部、农业部、中科院、地方省市等设立了该领域的重大、重点、国际合作及科技成果转化项目, 并积极推动重点实验室和研发平台建设, 引导企业积极参与, 配套项目示范资金等。

据不完全统计, 从2006年至今, 在农林生物质综合利用领域, 重点部署了生物质发电、生物质成型燃料、生物质燃料乙醇、沼气产业化、生物质气化发电等方项的科技计划项目, 共资助项目近500项。其中, 科技部各司共资助项目百余项, 农业部资助项目326项, 中科院资助项目34项。中石油在生物燃料领域的科技孵化上投资3亿、其他国资企业也进行了项目部署投资等。各地方政府也部署资助了相关科技计划项目, 例如, 广东、江苏、内蒙古等7省 (区) 在农林生物质综合利用领域立项。农林生物质综合利用优先主题确定的所有技术方向都部署了科技计划任务。今后, 将根据社会经济发展的需要, 以及技术进步升级的实际情况, 继续深入部署和进一步落实《纲要》中的任务, 并适度加强向农林生物质资源、新兴生物质能源产品和生物基化学品方向的倾斜。

在人才和平台建设方面, 科技部组建了近10个国家重点实验室和中程中心, 教育部、中科院设置了多个重点实验室和工程研究中心, 农业部成立生物质工程中心, 各高校及科研单位纷纷加大该领域的研究力度, 设立相应的学科并逐步完善建设。经过近10年的工作, 在落实农林生物质综合利用领域的各个技术任务上, 培养出了各专业技术方向的领军人才和优秀青年骨干, 并组建了产业技术创新战略联盟, 凝聚了产学研团队, 具备了深入落实《纲要》中该优先主题的人才和条件。

3. 任务部署和落实中的经验

在落实农林生物质综合开发利用优先领域主题过程中, 通过宏观引导、全产业链系统部署项目, 借鉴市场拉动和科技推动的双重合力, 突破产业瓶颈, 快速推进了农林生物质产业的发展, 积累了丰富的经验。

(1) 科技创新驱动了生物质战略性新兴产业的快速发展。以科技部为首的科技主管部门, 依据《纲要》精神, 结合社会经济发展需求, 以科技创新驱动为抓手, 系统部署科技项目, 带动企业积极参与, 迅速突破产业发展的技术瓶颈, 建设农林生物质开发和综合利用的标志性示范工程, 推进农林生物质产业快速发展, 使得农林生物质工程从小试、中试, 逐步进入到产业化和商业化阶段, 成为能源战略性新兴产业的重要组成部分;生物质发电和成型燃料产业已经初步形成, 具备盈利的商业模式, 生物燃气和非粮液体燃料产业化工程已建成, 正在形成商业模式, 社会效应作用越来越明显。

(2) 产学研紧密结合机制推进了《纲要》任务的有效落实。以生物质能源产业技术战略联盟等产学研创新机制为抓手, 紧密围绕社会经济发展中需求、凝聚科研院所、大学、企业的科技创新力量, 搭建公共平台, 推进生物质产业的整体科技创新, 打通了产业链发展技术瓶颈, 逐步完善产业链的技术、设备、工程、模式等, 优化整合了原始创新、引进消化吸收再创新和集成创新的综合体系, 有效落实了规划中任务, 形成系列自主知识产权, 带动产业科技发展, 在国际上具有相当影响力。

二、《纲要》实施后, 农林生物质综合开发利用任务的实施进展与成效

《纲要》实施以来, 我国农林生物质综合开发利用技术得到了快速发展, 相关技术取得突破性的进展, 一系列标志性成果产生在此过程中产生, 并取得了一定的社会效应。

1. 总体进展及科技进步比较分析

以2006年为基准, 本优先主题科技进展良好, 取得大量成果, 我国的一批农林生物质综合开发利用技术已进入商业化早期发展阶段, 具有一定的经济竞争力, 如生物质发电、固体成型燃料、生物燃气技术等。但是国内农林生物质综合开发利用整体水平偏低, 各种技术的成熟度和商业化水平很不平衡, 许多新兴生物质能源技术仍处于研发示范阶段, 可望在未来20年内逐步实现工业化、商业化应用:主要是以纤维素生物质为原料的生物液体燃料技术、能源藻类、微生物制氢等, 如纤维素液体燃料、生物质合成燃料和裂解油、微藻生物柴油等。农林生物质整体技术仍需要进一步通过补贴等经济激励政策, 将公益性效益转化为经济效益, 促进农林生物质的商业化发展, 如生物液体燃料、固体成型燃料、生物燃气、生物基材料等。

调研组初步分析判断, 与2006年相比, 我国农林生物质综合利用优先领域科技水平明显提高 (见图1) , 与国外的差距进一步缩小。其中, 在生物基化学品、催化合成等方向上, 目前已达到国际先进水平。

以2006年—2012年的世界授权专利为例, 2006年, 中国与美国、欧盟的生物质技术国内外授权专利数量持平, 2012年我国生物质技术专利接近美国与欧盟的2倍, (见表1、图2) 。

2006年以来, 国内在生物柴油领域专利数量始终比欧美多20%左右, 生物乙醇知识产权在2006年—2012年间, 欧美专利数量是国内的3倍多, 但2012年国内专利数量约为欧美专利的3倍, 在2006年—2012年间生物质液态烷烃领域国内专利是欧美的2倍多, 国内外技术水平的差距逐步在缩小, 甚至部分技术我国已超过欧美处于国际领先水平。但是生物质能源整体技术仍然与德国、瑞典、美国、巴西等国家有较大差距, 我国农林生物质综合开发利用的不同主导产品发展不平衡 (见图3) 。

目前, 我国的生物燃气、生物液体燃料、生物基化学品等, 尽管包含预处理技术、转化和提质技术的单元过程均可实现, 但能耗高、成本高、效率低下、品质不高、技术工艺的稳定性不足或者设备连续运行能力与国际水平相距较大, 如沼气利用方式仍以农村户用为主, 缺乏推进现代化高质化利用沼气工程的配套体系。生物柴油原料供应限制了国内的商业化示范生产, 农林生物质综合利用在目前的技术水平下, 仍然需要在核心关键技术上有突破性进展。

2. 技术提升或突破的进展

(1) 生物质气化发电、直燃发电技术发展迅速, 形成了一定的产业规模。我国自主研发和改进了中小型生物质气化发电, 研发了6MW以上大型气化发电系统及关键技术, 混燃及直燃发电在引进技术的前提下, 逐步吸收和模仿创新。但由于受原材料等因素制约, 国家支持开发出适合国情的中小型生物质气化发电系统, 技术指标达到国际先进水平 (2006年度、2008年度国家科学技术进步奖二等奖各一项, 2007年度国家技术发明二等奖一项) 。

(2) 生物质成型燃料形成一定的产业规模。开发了适合我国国情的、具有国际先进水平的农作物秸秆成型燃料技术, 建成了多个万吨级示范基地, 年产量已达300万吨。

(3) 生物质液体燃料方面取得明显进展, 一些技术达到世界先进水平。该技术以燃料乙醇、合成燃料、生物质裂解油与生物汽油/柴油/航空燃油为代表。燃料乙醇技术已由最初以陈化粮玉米为原料的生产工艺转向木薯、甜高粱茎秆、纤维素等不同原料的生物柴油技术, 并已取得了一定的突破。以生物质气化为原料的费托合成甲醇、二甲醚等液体燃料技术以趋完善, 并已建成千吨级二甲醚示范工程。生物质快速热解制备生物油技术在生物油产率、高含水量方面有大幅度改进, 对生物油产品的性能有较大提升。以木质纤维素为原料的生物汽油/柴油/航空燃油制备技术作为亮点, 在创新性与技术性均有较大突破, 技术指标为国际领先水平, 预计将会在“十三五”取得重大突破。以小桐子为原料制备航空生物燃料在首都机场成功完成中国首次航空生物燃料的“试飞”试验。非粮乙醇、纤维素乙醇、生物柴油等生物质液体燃料均建成了千吨级以上的示范基地 (2008年度国家科技术发明二等奖一项, 2011年度国家科学技术进步二等奖一项) 。

(4) 生物质燃气技术稳步发展, 产业雏形已经呈现。沼气技术实现了高效规模化生产及利用, 用户达4000万以上。生物燃气技术已从支撑产业化发展阶段进入到支撑商业化推广应用阶段, 特别是特大型生物燃气热电联产工程技术已与欧洲的技术趋同, 投资更低, 更适应在中国的产业化推广应用, 已获得温室气体减排交易, 年收入约700万元, 并且部分以技术已开始在国外进行商业化的合作交流与应用 (2012年度国家科学技术进步二等奖一项) 。

(5) 生物质资源培育技术、生物基材料及化学品技术弥补国内空白。筛选并培育出多种可适合特殊地区的如黄河三角洲地区边界性土地种植的速生种植的培育, 包括农作物、草本和木本植物、淡水藻类、海藻、浮萍、小桐子种质, 并建立多个培育基地。已开发出性能优异的可生物降解地膜、热塑性淀粉和生物降解聚酯共混材料、无醛生物胶粘剂等多种化学品, 为替代我国目前大量使用的石化塑料增塑剂开辟了一条新途径 (2006年度国家技术发明二等奖两项, 2011年度国家技术发明二等奖一项) 。

3. 应用成效与影响分析 (支撑经济社会发展、保障国家食物及生态安全方面的成效)

农林生物质综合利用在沼气气化技术、生物质发电技术、成型燃料技术、液体燃料技术、生物基材料与化学品及生物质种质培育技术等均有突破, 并在沼气、发电、成型燃料等方向形成一定的产业规模, 在液体燃料方向、生物基材料及化学品与种质培育方向, 完成示范基地建设。实现二氧化碳减排2300多万吨, 产生一定的社会效益。

4. 标志性成果

《纲要》实施以来, 本领域在各方面的技术任务上均取得了一定的成果, 其最具标志性成果在沼气及生物基材料方面。

(1) 生物燃气热电肥联供及废弃物综合利用技术:

针对我国沼气工程发酵效率低、冬季产气少、沼气净化成本高等难题, 通过科技计划项目课题支撑, 开发了规模化沼气发酵贮存一体化成套装置, 高浓度厌氧发酵工艺生产生物燃气技术, 突破了高氨氮原料的高效厌氧发酵技术、厌氧罐低能耗搅拌与增温保温技术、沼气高效生物脱硫技术、净化沼气热电联产关键技术、发酵残余物综合循环利用技术等, 将原料氨氮耐受度从常规的3, 000 mg/L提升至6, 000 mg/L, 新型搅拌系统比传统的机械搅拌节省能耗50%, 生物脱硫比传统化学脱硫成本降低70%, 生物燃气制备、净化、热电联产、发电上网等整体工程造价比目前分体式装置降低15%, 占地面积节省30%, 建设周期缩短50%, 有效解决了我国农业废弃物污染, 并生产出高品质能源, 预示了良好的经济前景, 且社会和环境效益巨大。

以山东民和示范工程为例, 形成了国内最大的农业领域生物燃气发电工程, 日产沼气32000 m3, 日发电量65, 000 k W·h, 并入电网, 每年可获得卖电收益1400万元。发酵液用于周边著名的烟台苹果和张裕葡萄的种植基地, 既减少了化肥的使用量, 又实现了资源的循环利用和污染物的零排放, 沼肥收入700万元/年。本项目实现温室气体减排70, 000吨二氧化碳当量/年, CDM碳交易收入近700万元/年。

在知识产权方面与获奖方面, 获得发明专利授权60项, 发表SCI/EI收录论文130篇, 获国家科技进步二等奖2项。

(2) 生物基材料制造关键技术与产品技术:

突破了生物基PVC热稳定剂、增塑剂产品的工程化制备技术, 研制出油脂/松香基液体钙锌复合热稳定剂, 热稳定性高于国外同类产品40%以上, 售价仅为国外同类产品的1/2~1/3, 完成5000吨/年生物基热稳定剂产业化示范装置设备安装, 通过该装置的建立, 将传统的皂化反应和复分解反应工艺一步完成, 使生产时间从4~6小时缩短为2~3小时, 降低能耗, 节约生产成本。环氧脂肪酸甲酯增塑剂的环境友好工程化制备技术, 形成年产2万吨生物增塑剂生产线及配套设施, 应用单塔复合分离切割技术, 结合清洁臭氧氧化工艺, 替代传统双氧水氧化法, 解决了传统方法闪点偏低 (170℃左右) 、碘值不可控等问题, 提高产品性能, 减少了三废排放。

以江苏卡特新能源示范工程为例, 形成了国内最大的脂肪酸甲酯增塑剂示范工程, 该示范基地与100多家废油脂回收企业建立了合作关系, 不仅保证了原料供应, 而且利用废弃油脂制备高科技产品, 变废为宝, 是国家产业政策鼓励的环保型循环经济。基地年产生物增塑剂约1.5万吨, 实现产值1.5亿元, 利润1500万元。在社会效益方面, 示范基地参与2010年4月《国家清洁发展机制项目审核理事会第七十四次会议》, 正式参与国际碳排放交易 (年减排量约176044吨二氧化碳当量) 。

在知识产权方面与获奖方面, 获得发明专利授权50余项, 发表SCI/EI收录论文约160篇, 获国家科技进步二等奖1项。

(3) 生物质发电关键技术与装备:

针对生物质发电规模效应与原料分散特性的矛盾, 在生物质直燃发电、混燃发电、气化发电技术及装备方面进行了系统研发, 生物质锅炉和小型蒸汽轮发电机初步具备独立建设生物质直燃发电项目的能力, 锅炉负荷在20~50MW, 系统发电效率在20%~30%, 开发了许多种类的木柴 (木屑) 锅炉、甘蔗渣锅炉、稻壳锅炉等应用于生物质直燃发电及供热的系统。同时, 开发了生物质-煤混合燃烧和生物质燃料-煤混合燃烧等技术与装置, 固定床、流化床气化炉和内燃机/燃气轮机等, 气化发电规模从几k W到10MW, 完成了5MW规模的生物质气化发电示范工程, 系统效率已提高到28%, 进入产业化阶段, 在国内外推广应用30多套, 在示范应用中逐步完善了生物质发电技术设备的成套性和稳定性, 提高了经济性, 形成适合我国资源特点的生物质发电及综合利用成套工艺技术设备。目前, 在科技支撑下, 我国生物质发电装机容量已达550万k W, 有效解决了秸秆焚烧、丢弃带来的污染, 产生了良好的社会和环境效益巨大。

以江苏兴化示范工程为例, 形成了国内最大的生物质气化联合循环发电工程, 采用循环流化床气化炉+内燃发电机和余热锅炉+汽轮发电机联合发电, 以稻壳、稻草和棉秆等生物质为燃料, 日处理量150吨, 发电装机容量5.5MW, 气化效率78%, 发电效率28%, 年发电量可达3600万k W·h, 并入电网可获收益约2000万元。每年可分别减少5万吨CO2和1000吨SO2的排放量。

在知识产权方面与获奖方面, 获得发明专利授权60余项, 发表SCI/EI收录论文约130篇, 获国家科技进步二等奖1项。

三、我国农林生物质综合开发利用面临的问题与挑战

《纲要》实施以来, 我国农林生物质综合开发利用技术取得了重要成绩, 但在实施过程中依然面临一些问题与挑战。

1. 实施中的问题

该领域虽然在技术与产业方面取得了一定的突破和进展, 但是在实施与执行过程中, 存在以下问题:

一是对国家能源需求增长和环境恶化加速估计不足。中国社会经济的持续快速发展, 进一步加剧中国的能源需求, 能源形势对外依存度也进一步加大, 生物质有效补充传统化石能源需求的市场容量增长迅速。同时, 农林业废弃物随意丢弃带来的污染在加剧, 车辆快速发展带来的空气污染影响越来越严重, 对生物质产业发展应发挥的公益效应和影响期望值大大提升。

二是对生物质综合利用的全产业链复杂性估计不足。生物质能源产业涉及到第一、第二、第三产业, 与农业生产、工业利用、社会服务、人民生活紧密结合。生物质综合利用的全产业链包括原料培育、收集、加工转化、产品应用及后续服务等, 直接衔接土地利用、水土保持、农民增收、城镇化发展、生态环境保护等, 每一个环节都影响到产业规模和商业盈利模式。在执行《纲要》推进生物质产业逐步形成的过程中, 对全产业链复杂性的认识需更加全面和系统。正是由于生物质能源产业链涉及多部门的工作, 任何一个部委工作的缺失或者不足, 都将导致产业链的瓶颈或者断裂, 导致生物质产业链的不完善或者工作推进滞后, 以生物质发电与生物质燃气为例, 就存在生物质发电难以入网、生物燃气难以进入天然气管网等问题。

三是生物质能源财税补贴政策的条款需要细化和调整。国内外生物质产业的发展都离不开财税补贴政策的支持, 我国在支持生物质能源发展方面, 各相关部门制订了较完善的政策, 希望将公益性的效益转变成企业的经济效益。但是具体、可操作的条款不足, 在执行过程中, 其贯彻力度与实施力度存在一定的脱节, 存在补贴不到位的现实问题, 仍然需要进一步细化和完善。

四是科技创新和支撑能力建设需要进一步加强。生物质能源产业健康发展, 仍然需要科技创新的持续支持, 也只有科技的支撑才能使我国生物质能源产业赶上国家先进水平, 并逐步领先世界。近年来, 我国生物质能源产业的快速发展, 也主要是在科技支撑的引领下取得的成果, 今后应继续发挥生物质能源产业技术创新战略的作用, 加强生物质能源重点实验室和工程中心的建设, 推进产学研的进一步合作, 推进生物质能源产业健康发展。

2. 面临的挑战

生物质能源产业是可再生清洁能源的重要组成部分, 是当前世界上主要大国发展低碳技术的重点, 生物质能源在推进城镇化进程、建设生态文明、改善化石能源结构、消除环境污染、促进社会经济可持续发展上的作用明显。虽然, 农林生物质产业发展进程公益效益明显, 但未能从经济效益中体现出来, 导致农林生物质产业发展过程中的商业模式难以盈利, 阻碍生物质产业发展, 也是生物能源快速、健康发展面临的挑战。

我国农林生物质资源丰富、潜力大, 今后的发展方向是在现有传统生物质原料的基础上, 按照“不与粮争地、不与人争粮”的原则, 拓展边际土地资源, 实现产业与生态的共赢, 既有效增加农民收入, 又减少温室气体排放。充分利用生物资源, 并加强科技创新, 逐步将生物质能源的公益效益有效转化为经济效益, 将有助于吸引资本, 发展生物质能源产业, 改善生态环境、发展生产力。

四、新形势下农林生物质综合开发利用调整与实施建议

农林生物质综合开发利用是我国经济社会健康发展的重要保证, 为保证《纲要》实施过程中取得更大的收益, 结合实践经验和未来发展方向, 许多领域专家建议如下:

1. 推进本优先主题任务实施的措施及政策建议

一是推动可再生能源产业与已有能源产业间的衔接。解决生物质发电可上网, 生物质气可进管网、液体燃料如生物柴油与石化柴油之间的衔接等问题, 同时, 更需可以加强即将完善的生物质能源产业与已成熟的传统产业之间的链接和并轨问题。

二是加大资金投入, 探索合适的财税补贴和科技后补助方式。对生物燃气制备与利用、秸秆发电、非粮燃料乙醇制备技术以及秸秆收集储运等关键技术和设备研发、生物柴油技术和应用给予适当补助。将农林生物质开发的相关设备纳入农机购置补贴范围, 并给予信贷支持, 鼓励和引导社会资本投入。

三是继续加大科技支撑支持。继续加大对于农林生物质产业的支持力度, 继续支持开发高效、低成本、大规模农林生物质的培育、收集与转化关键技术的研发, 重点支持生物燃气、固体成型燃料、生物质航空燃料、非粮燃料乙醇、生物柴油等生物质能以及生物基新材料和化工产品等生产关键技术的研发, 支持农村垃圾、污水资源、生活垃圾等的利用技术, 开发相关的成套装备等。

2. 优先主题及其重点技术方向的补充和调整建议

在近10年的《纲要》实施中, 在生物质成型燃料、生物质发电、户用沼气等方面已投入大量项目与资金的支持, 建议在《纲要》实施的后几年, 对优先主题的其他技术任务加大支持力度, 加快其产业化进程, 特别是在缺乏系统性支持的农林生物质培育方向、航空燃油、纤维素乙醇及车用燃气、生物基材料和化学品等方向应加大支持力度。构建完善的生物质能源利用及资源综合利用技术体系, 建设生物质能源科技创新平台, 培养生物质能源研发人才队伍, 实现能源替代、保护环境、促进农村经济社会健康快速发展。

注释

2.黑龙江省农林生物质能资源 篇二

气化技术是生物质能源的一种利用方式，是指生物质在高温、无氧或缺氧条件下加热产生可燃气的过程。气化技术是一项古老的技术，早在1883年就问世于欧洲。但是，在长达一个多世纪的岁月中，气化技术并没有很好地被人类加以利用。究其原因，不仅在于气化技术问世以来便是便捷的油、气年代，更在于这项技术本身存在的一些缺陷。气化技术仅产生可燃气这一单一产品，经济效益不显著。更致命的是可燃气中焦油的含量高，污染机具，影响设备正常运行，并且在净化可燃气过程中，产生的生物质提取液未能很好利用，造成环境污染。同时，气化设备产能太小（一般为200～300kw的发电量），也是它未能引起工业界关注的一个重要因素。

生物质气化多联产技术正是针对生物质气化技术的提质与升级，它是指利用气化成套设备将农林生物质热解生成燃气、生物质提取液和生物质炭、热能的技术。它可获得多种产品，可以解决因单一产品造成的效益低下问题，提高生物质气化的综合效益；它采用科学、高效的气液分离技术，使可燃气中焦油含量满足用气设备的要求，解决了污染问题，确保发电机长期稳定运行。在创新应用中，生物质多联产技术可以开发出1MW大功率的燃气发电机和配套的气化炉。同时，生物质气化多联产技术可以解决工业化规模问题，并利用可燃气、生物质炭、生物质提取液、焦油的多种应用途径和余热的回收利用技术，建设综合的电、热、炭联合工厂。

应用生物质气化多联产技术，可同时获得气、炭、液、热，它们各有特性、各有用途、各具效益。

可燃气。不同的生物质原料，可燃气的成分有差别，热值也有差别。1Kg生物质燃料，可以产生2.5～3m3可燃气。可燃气可用于发电。1kg木片产生的可燃气可发电0.9～1.0度、1.5kg稻壳产生的可燃气可发电1.0度。可燃气也可用于锅炉燃料，1500m3可燃气每小时可产生2吨中低压饱和蒸汽。

生物质炭。炭是地球上化学成分最稳定的物质，用途非常广泛。木炭含碳量高、灰分少，可制成活性炭，作为优良的吸附、净化材料，也可作为催化剂或催化剂载体，是工业、农业、国防、交通、医药卫生、环保事业和尖端科学不可或缺的重要材料。每吨活性炭可售价6000～8000元，经济效益非常可观。秸秆炭含有钾、氮、磷、镁、铜、铁、锌等矿物质，因灰分含量高，不适宜用来制活性炭，主要用于改良土壤和制作炭基复合肥。秸秆中的钾、硅、镁等多种大量、中量、微量元素可回田，其中钾元素约为5%，硅为3～10%。硅的回田对农作物抗倒伏意义非凡，水稻吸收硅以后，秸秆的强度就会得到提高，谷穗也会长得饱满。炭回田可以增加土壤的孔隙度，改善土壤的通气、透水状况；抑制土壤对磷的吸附，改善作物对磷的吸收；修复被重金属污染的土壤；提高土壤地温1～3℃，使作物成熟期提前3～5天；提高土壤的持水能力，对土壤中的肥料和农药均有缓释作用，使肥料成为缓释肥。

生物质提取液。生物质材料热解气化时产生的液体成分经冷凝、分离可得到含有酸类、醇类、酯类、酮类、酚类等多种有机化学成分的生物质提取液。生物质提取液中许多有机化合物都具有生物活性，可以促进作物生长，并起到抑菌、杀菌的作用。如生物质稻壳提取液对白色念珠菌、大肠杆菌的抑菌率可达90%以上。此外，生物质提取液可以作为基质，加上农作物生长必需的一定数量的大量元素、中量元素、微量元素，制成活性有机叶面肥，显著提高作物的产量和品质。

热能。气化过程中，为净化可燃气，获取生物质提取液，冷凝器需使用冷却水；发电机高速运行需使用冷却水冷却电机；为使气化炉保持适当炉温，并使生物质炭冷却，需对气化炉进行冷却。这几个过程的冷却水出来都是具有温度的。1MW功率的气化炉每小时可产生10T60～80度热水；发电机尾气达600℃高温，每小时可产生1T余热蒸汽。蒸汽和热水都是很重要的有价值的资源，1T蒸汽约250元，1T热水约80元。一座5MW的电厂，每小时可产生5吨蒸汽和50T的热水，其一天产生的蒸汽和热水达12万多元。

除了获取各种具有效益的产品外，生物质多联产技术的应用还可以起到很好的节能减排效果。一个5MW的生物质多联产电厂，与传统煤发电相比，每年节约标准煤12600T，减排SO2300T，NOX66T，CO232760T。

3.黑龙江省农林生物质能资源 篇三

1 以农林高校资源为平台, 教育教学同时抓

长期以来, 受传统观念和社会习俗偏见的影响, 人们总爱将农林高校专业与综合性大学或工科大学同专业作比较。以我校开设的生物工程专业为例, 即便我们使用的教材、设置的专业课程与学时、所授的学位与综合性大学或工科性大学完全一样, 也很难让学生在思想上产生认同感。一些学生在学习专业课时信心不足, 兴趣不浓, 缺乏学习热情, 上课时不认真听讲, 不做笔记, 课后不交作业。针对这些现象, 学院组织学生参观了学校农博园、农业高新技术产业示范园、设施农业工程园以及教师的科研成果。学校还邀请了国内知名校友和国外杰出校友来校讲学作报告。通过参观学习和分享校友的经验体会, 学生逐渐感悟到农林高校的学生同样可以大有作为。在了解了学校办学特色后, 学生深感我们农林高校就像一个生物大磁场, 在这个磁场中不仅有传统的农业、林业、园艺、植物保护、农化、畜牧、兽医等国家一级学科, 而且还有很多的二级学科。各个生物类学科与专业不仅齐全, 而且各生物类专业的实验室、科研条件、师资力量都具有相对的优势, 这对农林高校开设生物工程专业提供了有利的条件和保障, 也为生物分离工程课程的教学与实验搭建了一个良好的平台。在认识了农林高校办学特色和优势后, 学生转变了观念, 热爱学校、热爱专业、认真学习的风气在学生中悄然兴起。

2 以农林高校资源为支撑, 教好学生教师需先行

2.1 不断学习, 完善自我

教师是教育之本。对于毕业于综合大学, 有着工科教育背景的青年教师来说, 要想站好农林高校的讲台, 就得不断学习, 提高自己的文化素质, 完善自我。依托大农科生物背景, 有意识地补充相关学科的知识, 并将这些知识与本专业知识有机整合, 融会贯通, 只有这样才能在讲课时游刃有余, 得心应手[1]。当然这个过程也是教师教学能力的体现和自我展现与提高的过程。常言道“给学生一碗水, 自己就要有一桶水”。因此只有不断充实自己, 才能站稳讲台, 在教育教学实践中探索一种适合农林高校学生发展的生物分离工程课程教学模式。另外, 教师应该用自己的创新能力和爱岗敬业精神去影响学生, 起到潜移默化的作用。

2.2 努力钻研, 认真备课

生物分离工程是一门理论和实践结合比较强的课程。要教好这门课, 教师应对所讲内容十分熟悉, 为此, 笔者除了选定孙彦主编的《生物分离工程》为该课程教材外, 还选了一些相关的参考书籍, 如普通高等教育“十一五”国家级规划教材《现代生物分离工程》《生化分离技术》, 俞俊棠等主编的《生物工艺学》, 严希康主编的《生化分离工程》以及我校教师编写的《生物分离工程》 (普通高等学校“十一五”规划教材) 。对以上每部分内容认真钻研, 从各书中取长补短, 使教学内容更为充实和完善。对遇到的疑问和难点一方面查阅相关文献资料, 一方面与学院在该领域有实践经验的教师探讨, 同时积极参与学院教师在生物分离方面的相关课题研究, 通过实验加深对书本知识的理解, 在讲课时做到言之有据, 论之有理, 句句经得起推敲, 堂堂讲得精彩。

3 依托农林高校优势, 优化教材内容, 改革教学方法

3.1 加强兴趣培养, 注意互动教学

歌德有句名言“哪里没有兴趣, 哪里就没有记忆”。兴趣是学习的最大动力, 起着举足轻重的作用[2]。为了培养学生对该门课程的兴趣, 在讲《绪论》时, 首先, 指出生物分离过程贯穿于人们的日常生活以及社会的生产实践, 在化学工业、生物工业、资源开发和环境保护等领域发挥着重要的作用, 是生化产品能否产业化的关键。自然界中很多生物是可以被人们所利用的, 而有用物质的最终产品需要较高的纯度, 而有害物质需要充分净化和妥善处理, 这些都必须借助各种分离技术加以实现[3]。我校植保学院张兴教授等人研制开发并投入生产的生物农药, 就是利用植物或微生物为原料 (如雷公藤、放线菌) , 采用生物分离的方法 (如有机溶剂沉淀、柱层析等) 得到的。生物农药的成功研制产生了极大的经济效益与社会效益。借助我们身边的人和事很快调动了学生的学习兴趣, 他们认识到该门课程并非是空泛的理论, 而是具有很强的实践意义[4]。其次, 选择得当的教学手段, 做到与学生互动, 在传授知识的同时, 引导学生积极思考, 如讲固液分离这一部分内容时, 设置问题:“为什么要先进行发酵液的预处理?”通过提问的形式, 鼓励学生大胆发言, 给予肯定或纠正。这样学生在讨论中学到了许多知识, 也锻炼了思考的能力。

3.2 丰富教学内容, 注意教学效果

为了让学生在有限的时间里收获最多知识和技能, 在讲解《萃取》一章时, 我们将重点放在原理及影响因素上, 对有关萃取的计算略讲, 让学生课后自己推导, 这样既保证了对全章内容的学习, 也锻炼了学生自学的能力, 同时避免与其他课程 (如化工原理、物理化学等) 内容重复。在讲课时不一定按教材的章节顺序, 可按照生物质分离的基本工艺流程顺序讲解。将学过的一些技术方法进行比较, 哪种最好, 它们之间的先后顺序怎样最合理, 这样, 学生的思路很自然地跟着教师的讲解走, 不但使学生熟悉了生物质分离的整个流程, 还对每个技术方法印象深刻。讲课中还可穿插一些学科前沿知识及最新研究进展, 将热点研究的新型分离手段引入课堂教学, 如双水相萃取, 它作为一种新型分离方法, 与其他方法比较有哪些优点, 目前还存在哪些问题需要解决, 以后的发展方向及应用领域等, 让学生了解国际一流的技术和信息。这对本科毕业班的学生很有吸引力, 而且对学生考研或就业也有一定的指导意义。在教学过程中, 注意将学院教师的科研工作, 如发酵、分离提取具有抑菌活性的新物质, 建立双水相体系等方面的工作内容带入课堂, 用科研的实例加强学生对抽象理论知识的理解。鼓励学生参与科研, 将国内外有关生物分离工程与设备的经典书籍与期刊推荐给学生阅读, 以提高学生的兴趣和拓展学生的知识面。这种多样化、丰富的教学内容不仅活跃了课堂气氛, 提高了教学质量, 也提高了教师自身的教育素质和教学水平。

3.3 适当使用多媒体, 培养学生自学能力

多媒体教学是当今大学课堂教学的主要方法之一。它的出现与应用使得一些在传统教学手段下很难表达的教学内容或无法观察到的现象生动、形象地显示出来, 把抽象的理论具体化, 从而加深学生对问题的理解, 提高了学习效率[5]。在简介分离操作单元时, 为了防止由于学生对分离生产设备及生产工艺的感性认识不足而对大量的分离操作单元学习感到枯燥乏味。笔者用多媒体课件, 将复杂的分离操作单元通过动画或视频的方式表达出来, 使其简单化、实际化、生动化, 让学生得到了充分的感性认识, 对所学内容印象深刻。但教学中如果完全采用多媒体授课, 也会让学生有时跟不上教师的速度, 因此要配合适当的板书, 对于重点知识可以在黑板上书写以示强调, 使教师与学生的思维同步。对于一些需要重点讲解的公式推导等内容, 在运用多媒体时以板书补充为佳, 这样更利于学生理解掌握。另外注重培养学生的自学能力, 将传授知识与能力培养两者有机结合。在教学过程中, 结合课堂讲解内容, 给学生布置一些课程论文, 通过让学生查阅文献资料, 锻炼学生检索文献以及撰写论文的能力, 引导学生自主分析问题和解决问题, 培养自学能力。

4 发扬农林高校的教学传统, 理论教学与实践教学相结合

理论与实践相结合的教学方法是农林高校的优良教学传统。实践教学能够培养学生理论联系实际及分析和解决问题的能力。在该课程的讲授过程中, 为配合理论课教学, 学院多年来不断进行探索与改革, 开设了一些与理论紧密结合的实验课程, 亦配有发酵、生物分离等实验室, 为实验课的开展提供保障。在开设的生物工程综合大实验中贯穿了从发酵到产品的分离提取的内容, 在教师指导下通过让学生亲自进行菌种活化、接种、发酵以及发酵产物的后续分离与提取, 使学生对生物分离工程知识有了全面的认识, 提高了学生的动手能力和对各种技术的应用能力。需要注意的是, 任课教师在正式实验之前, 首先应做好预实验, 熟悉实验流程, 保证实验课的顺利进行。在实验课开始后督促学生预习实验及填写实验报告, 在实验过程中帮助学生分析并解决实验中遇到的问题。实验课结束后, 还应安排学生到相关企业参观实习, 让学生了解和接触生产实际, 将专业理论同生产实践密切结合, 增加生产知识和提高操作技能, 为踏入工作岗位或继续深造打下坚实的基础。从学生做实验以及去工厂实习的情况来看, 学生对典型生物产品的生产原理、工艺过程、主要设备及构造等理解和掌握情况都比较好, 达到了生物分离工程教育教学的目的。

参考文献

[1]杨淑子, 吴昌林, 吴波.再论要真抓课堂教学质量[J].高等工程教育研究, 2008 (2) :6.

[2]贾俊敏.浅谈新课程教学中激发学生学习地理的兴趣[J].科技资讯, 2007 (20) :168.

[3]孙彦.生物分离工程[M].北京:化学工业出版社, 2005.

[4]李剑君, 生物分离工程教学过程中研究前沿知识的引入和学生创新能力的培养[J].西北医学教育, 2007, 15 (2) :296.