典型喀斯特山区农业生物质能潜力估算——以贵州省为例

喀斯特山区生态环境脆弱,能源利用模式低值粗放,开展该区域的农业可利用生物质能潜力研究,对喀斯特山区农村能源建设和生态环境保护具有重要意义。以贵州省为例,在考虑土壤生态保留前提下,利用草谷比、土壤生态保留系数、收集系数、折标系数、副产物系数估算农村地区可利用农业生物质能资源总量。结果表明:(1) 2009—2015年间,贵州省年均可利用生物质能资源量达5191.50×10~4t标准煤,地均和人均农业生物质能资源量分别达到295 t标准煤/km~2和1.48 t标准煤/人,其中年均可能源化利用的达到1974.05×10~4t标准煤,占贵州省同期能源消费总量的21.84%。(2)贵州省生物质能储量结构比例分布不均,畜禽粪便资源利用潜力巨大,贡献值高达85%;其中,牛粪资源蕴藏量达年均3009.78×10~4t标准煤,贡献值达到68.39%,是贵州省最重要的农业生物质能资源。(3)从时序变化特征看,2009—2015年间贵州省生物质能资源量呈现U形结构,2011年达到最低值,这与2010年的西南大旱重要事件耦合。最后,针对贵州省农业生物质能现状,论文提出喀斯特山区应该合理布局秸秆电厂和秸秆固化成型燃料生产企业,提高畜禽的规模化养殖水平并加强农业生产防灾减灾工作,农村生活能源推广以沼气、节柴灶与节能秸秆气化炉高效利用相结合的能源利用结构等建议。     

江苏省能源农业发展的资源现状与发展潜力

在讨论江苏省农村生物质类型和资源总量的基础上,利用已有统计资料和数据,对江苏省能源农业发展的资源基础现状进行定量的估算,并通过对发展能源农业的种质和可利用土地、江苏省农业和畜牧业发展态势的分析研究,对江苏省能源农业的发展潜力进行了预测.研究表明,2006年江苏省农村生物质能总蕴藏量和可利用量折合标准煤分别达到14238.06万t和2311.54万t.到2010年和2015年,江苏省农村生物质能资源量折合标准煤将分别达到5390万t和6109万t.     

生物质能发展十二五规划解读:总体空间大幅拓宽

事件:国家能源局近日发布了《生物质能发展"十二五"规划》,具体目标包括:到2015年,生物质能年利用量超过5 000万t标准煤;生物质发电装机容量1 300万kw、年发电量约780亿kw.h;生物质年供气220亿m3;生物质成型燃料1 000万t;生物液体燃料500万t。     

西部七省区作物秸秆资源分布及利用现状

基于统计数据和农户调研数据,估算了西部七省区农作物秸秆资源量、秸秆资源密度、人均占有秸秆数量和秸秆养分资源量,分析了秸秆资源量变化趋势(1997—2011年)及资源分布利用现状,讨论了制约秸秆综合利用的因素和提高秸秆利用率的途径.结果表明:2009年西部七省区农作物秸秆资源理论数量达到8.82×107t,谷物类秸秆占总量的63.1%;秸秆养分还田总量达1.20×106t,还田率达50.5%.西部七省区秸秆资源密度低于全国平均水平,人均秸秆占有量略高于全国平均水平.秸秆资源主要用作燃料、饲料、工业原料、基质和直接还田,分别占资源总量的33.8%、29.3%、5.2%、1.8%和13.5%,焚烧和废弃的秸秆分别占秸秆资源的11.1%和5.3%.     

我国农作物秸秆能源化利用产业现状与展望

<正>过度依赖化石能源使我国同时遭遇了能源安全、生态环境以及气候变化问题。生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的可再生能源,是唯一可替代化石能源转化成气态、液态和固态燃料以及其他化工原料或者产品的碳资源。作为较易获得的生物质能原料——农作物秸秆资源丰富,能源化利用方式     

农作物秸秆利用现状与采取的措施

农作物秸秆是农业生产的副产品,也是一项重要的生物质资源,可用作肥料、饲料、燃料及工业生产的原料等。搞好秸秆综合利用,既可缓解农村肥料、饲料、能源和工业原料的紧张状况,又可保护农村生态环境、促进农业农村经济可持续协调发展。现就我县农作物秸杆综合利用现状和搞好综合利用的对策作一扼要分析。     

中国未来20亿t生物质能为油市“降火”

国家发展改革委员会副主任王金祥在日前召开的第二届中国生物产业大会高层论坛上称,中国生物能源等一批新兴产业正在形成,木薯、甜高粱等非粮原料制燃料乙醇产业化加快,一批生物柴油、秸秆发电项目正在建设,投资快速增长。在未来的30a,中国至少可以发展约20亿t的生物质能源,合10亿t标煤。     

碳中和视角下秸秆处置方式对碳源汇的贡献

探明农作物秸秆在不同处置方式下的碳源汇时空变化特征,对优化我国秸秆资源利用政策、实现碳减排最大化、实现碳中和目标具有重要意义。本研究以国家统计年鉴数据为基础,对我国31个省农作物秸秆不同处置下的碳排放、碳减排、碳增汇及其价值量的变化趋势进行研究。结果表明: 2008—2019年间,我国秸秆焚烧年均碳排放量为874万t CO₂e,2014年以来碳排放年均减少率为17.3%;能源化利用年均碳减排量为3982万t CO₂e,其中,秸秆生产固体成型燃料碳减排贡献最大,约占能源化碳减排总量的98%;秸秆还田碳汇量总体呈逐年上升趋势,年均碳汇量为2.71亿t CO₂e;我国秸秆处置存在碳生态盈余,净碳减排量年均增长率为9.8%,净碳减排强度及其价值量均呈增长趋势,2019年分别高达2.62 t·hm^-2和76.19元·hm^-2。我国秸秆年均碳排放、能源碳减排、秸秆还田碳汇以及净碳减排大致呈“东高西低”的空间分布规律,且地区差异及空间聚集性是三者的最主要外部特征。     

中国作物秸秆资源评估研究现状

文中分析了中国的农作物秸秆资源量,对实现秸秆资源化具有重要意义。首先明确了秸秆的概念,即收获作物主产品之后所有大田剩余的副产物及主产品初加工过程产生的副产物,根据不同产出环节将秸秆分为田间秸秆和加工副产物。其次,阐述了秸秆评估的计算方法,给出了各种作物秸秆计算方法。第三,总结了近10年发表文献和作者近期研究对1991年以来中国秸秆资源量评估结果,对1991-1999年中国作物田间秸秆资源量评估的值多数为6.0～6.8亿t,对加工副产物资源量未见报道;对2000-2007年田间秸秆产量的评估的值多数为5.9～7.3亿t,作物加工副产物量为0.9～1.1亿t。第四,分析了对中国秸秆资源量评估值差异的原因等问题,包括以往研究作物秸秆的概念不明确,草谷比取值差异大而不符合当前作物生产现状,以及对于农作物产量的统计指标和产量构成认识不清楚等。第五,报道了作者以最近5年测定的各省作物收获指数,采用完全统计方法评估了2006-2007年中国作物秸秆量及其在8个地区的分布,结果表明秸秆资源总量为7.4亿t,包括6.5亿t田间秸秆和0.9亿t作物加工副产物。     

2015生物能源专刊序言

生物能源领域的研究和产业开发在近年得到了快速发展,呈现出系统性和多元性的趋势。2014年10月17–19日,第四届生物质能源技术国际会议-暨第八届国际生物能源会议(ICBT/WBS 2014)在长沙市举行。本次会议由中国可再生能源学会生物质能专业委员会、生物质能源产业技术创新战略联盟、欧洲生物质能产业协会、美国化学工程师学会和联合国开发计划署主办,由湖南省林业科学院和清华大学中国-巴西气候变化与能源技术创新研究中心承办。在会议优秀论文基础上,结合征稿出版了"生物能源"专刊。本专刊以综述和研究论文的形式介绍了国内在生物能源及相关领域的最新研究成果,包括生物质资源分析、预处理、燃料和化学品制备、副产品利用和策略研究等。     

Food and processing residues in California: resource assessment and potential for power generation

The California agricultural industry produces more than 350 commodities with a combined yearly value in excess of $28 billion. The processing of many of these crops results in the production of residue streams, and the food processing industry faces increasing regulatory pressure to reduce environmental impacts and provide for sustainable management and use. Surveys of food and other processing and waste management sectors combined with published state data yield a total resource in excess of 4 million metric tons of dry matter, with nearly half of this likely to be available for utilization. About two-thirds of the available resource is produced as high-moisture residues that could support 134 MWe of power generation by anaerobic digestion and other conversion techniques. The other third is generated as low-moisture materials, many of which are already employed as fuel in direct combustion biomass power plants. The cost of energy conversion remains high for biochemical systems, with tipping or disposal fees of the order of $30-50Mg(-1) required to align power costs with current market prices. Identifying ways to reduce capital and operating costs of energy conversion, extending operating seasons to increase capacity factors through centralizing facilities, combining resource streams, and monetizing environmental benefits remain important goals for restructuring food and processing waste management in the state.     

木质素的微生物解聚与高值转化

木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源。我国每年产生约9亿吨农业秸秆,因得不到有效利用,不仅造成资源浪费,也产生了诸多严峻的环境问题。缺少木质素的高效降解和资源化利用技术是限制木质纤维素产业化的主要瓶颈之一。虽然木质素的降解与转化多年来一直都受到关注,但是由于木质素结构的复杂性及异质性,使其高效利用受限。近年来,微生物具有的“生物漏斗”式转化特性为木质素的高值转化和利用提供了新方向。本文就生物质利用研究以来,微生物在木质素解聚与转化方面的研究历程与最新进展进行了简要的回顾与总结,并初步讨论了目前木质素高值转化面临的机遇与挑战。     

城市住宅建筑系统流量-存量动态模拟——以北京市为例

地面建筑物的累积与更新是城市化过程的结果与显性特征之一。城市建筑系统在不同层面上与外部环境系统进行着物质能量交换,对这种交互产生的资源压力与环境胁迫的关注,使其成为城市代谢研究领域中的热点问题。系统分析与模拟城市建筑物流量-存量的动态变化过程及其资源环境响应,对于揭示城市建筑系统代谢机理,提高城市总体规划精准性、强化资源系统韧性管理、提升废弃物处置效率等宏观战略具有重要意义。以北京市为例,基于Stella建模平台,构建了城市居民住宅建筑系统流量-存量的动态模拟模型,定量模拟了不同管理情景下钢材需求量与建筑拆除垃圾产生量的变化区间。结果表明:(1)基准情景下,北京住宅建筑新建流量前期增速较快,2005年达到峰值3024.1万m~2,而拆除流量约于2057年达到峰值,拆除面积为2073.14万m~2;城市住宅建筑存量最高值出现在2075年左右,面积为7.51亿m~2;(2)与基准情景相比,如果人均住宅建筑面积提高到45 m~2,从现在到模拟期结束(2019—2100)将增加钢铁需求量3251.65万t;而如果延长住宅建筑寿命至设计值,同期可减少钢铁需求量3022.9万t;(3)基准情景、大面积情景以及长寿命情景下,北京市城镇住宅建筑拆除垃圾峰值产生量分别为0.29亿t、0.39亿t、0.20亿t,政府管理部门应采取有针对性的应对措施,提前做出综合利用和处理处置方案。     

Supply of cellulosic biomass in Illinois and implications for the Conservation Reserve Program

We developed a mathematical programming model to estimate the supply of cellulosic biomass in Illinois at various biomass prices and examine the implications of biomass production for the maintenance costs of the Conservation Reserve Program (CRP). We find that Illinois has the potential to produce about 38.4–54.5 million dry metric tons (MT) of biomass in 2020 at a biomass price of $150/MT, depending on the production costs of cellulosic feedstocks, residue collection technology, and rates of yield increases of conventional crops. Corn stover will account for more than 65% of the total biomass production across biomass prices and the scenarios considered, while the roles of wheat straw and energy crops are quite limited. Given biomass prices of $50/MT‐$150/MT, many landowners would convert their expiring CRP lands to croplands. To maintain the size of the CRP during the 2007–2020 period at the 2007 levels in Illinois, total program maintenance costs would be $104.6–176.5 million at a biomass price of $50/MT, depending on biomass production conditions and crop yields on CRP lands. This would increase to $155.2–245.4 million at a biomass price of $150/MT.     

Bioconversion of Gibberellin Fermentation Residue into Feed Supplement and Organic Fertilizer Employing Housefly (Musca domestica L.) Assisted by Corynebacterium variabile

The accumulation of a considerable quantity of gibberellin fermentation residue (GFR) during gibberellic acid A3 (GA3) production not only results in the waste of many resources, but also poses a potential hazard to the environment, indicating that the safe treatment of GFR has become an urgent issue for GA3 industry. The key to recycle GFR is converting it into an available resource and removing the GA3 residue. To this end, we established a co-bioconversion process in this study using house fly larvae (HFL) and microbes (Corynebacterium variabile) to convert GFR into insect biomass and organic fertilizer. About 85.5% GA3 in the GFR was removed under the following optimized solid-state fermentation conditions: 60% GFR, 40% rice straw powder, pH 8.5 and 6 days at 26°C. A total of 371g housefly larvae meal and 2,064g digested residue were bio-converted from 3,500g raw GFR mixture contaning1, 400g rice straw in the unit of (calculated) dry matter. HFL meal derived from GFR contained 56.4% protein, 21.6% fat, and several essential amino acids, suggesting that it is a potential alternative animal feed protein source. Additionally, the digested GFR could be utilized as an organic fertilizer with a content of 3.2% total nitrogen, 2.0% inorganic phosphorus, 1.3% potassium and 91.5% organic matter. This novel GFR bio-conversion method can mitigate potential environmental pollution and recycle the waste resources.     

Weedy lignocellulosic feedstock and microbial metabolic engineering: advancing the generation of ‘Biofuel’

Lignocellulosic materials are the most abundant renewable organic resources (~200 billion tons annually) on earth that are readily available for conversion to ethanol and other value-added products, but they have not yet been tapped for the commercial production of fuel ethanol. The lignocellulosic substrates include woody substrates such as hardwood (birch and aspen, etc.) and softwood (spruce and pine, etc.), agro residues (wheat straw, sugarcane bagasse, corn stover, etc.), dedicated energy crops (switch grass, and Miscanthus etc.), weedy materials (Eicchornia crassipes, Lantana camara etc.), and municipal solid waste (food and kitchen waste, etc.). Despite the success achieved in the laboratory, there are limitations to success with lignocellulosic substrates on a commercial scale. The future of lignocellulosics is expected to lie in improvements of plant biomass, metabolic engineering of ethanol, and cellulolytic enzyme-producing microorganisms, fullest exploitation of weed materials, and process integration of the individual steps involved in bioethanol production. Issues related to the chemical composition of various weedy raw substrates for bioethanol formation, including chemical composition-based structural hydrolysis of the substrate, need special attention. This area could be opened up further by exploring genetically modified metabolic engineering routes in weedy materials and in biocatalysts that would make the production of bioethanol more efficient.