1．我國的生物質能資源情況
我國擁有豐富的生物質能資源，據測算，我國理論生物質能資源50×108t左右，是我國目前總能耗的4倍。生物質能資源按原料的化學性質分，主要為糖類、澱粉和木質纖維素類。按原料來源分，則主要包括以下幾類：（1）農業生產廢棄物，主要為作物稭稈。（2）薪柴、枝丫柴和柴草。（3）農林加工廢棄物，木屑、谷殼和果殼。（4）人畜糞便和生活有機垃圾等。（5）工業有機廢棄物、有機廢水和廢渣等。（6）能源植物，包括所有可作為能源用途的農作物、林木和水生植物資源等。其中來源最廣、儲量最大、利用前景最可觀的是農業生物質和林業生物質這兩大類。
1）農業生物質
農業生物質資源包括農產品加工廢棄物和農作物稭稈，如圖7.13所示。農產品加工廢棄物有花生殼、玉米芯、稻殼和甘蔗渣等；農作物稭稈包括水稻稭稈、小麥稭稈和玉米稭稈等。據統計，我國各地區主要農業生物質的可利用總量約為5.6×108t，排名前三的地區分別是山東、河南、河北，而稭稈類農業生物質資源利用的主要方向為24%用於飼用，15%用於還田，2.3%用於工業，剩余的約60%用於露地燃燒或薪柴。因此，我國的農業生物質資源的應用潛力非常大。
圖7.13 農業生物質
2）林業生物質
我國現有森林面積約1.95×108hm2，林業生物質總量超過180×108t，其中可利用的林業生物質資源有以下三類：壹類是木本澱粉類資源，如櫟類、果實、橡子等；二類是木本油料資源，如油桐、油茶、黃連木、文冠果、麻瘋樹等；三類是木質燃料資源，如灌木林、薪炭林、林業“三剩物”等。而且，我國還有近4000×104hm2的宜林荒山、荒地可用於種植能源林，還有近600×104hm2疏林地和5000×104hm2郁閉度（指森林中喬木樹冠遮蔽地面的程度）低於0.4的低產林地可用於改造。
目前世界上已有20多個國家在種植“柴油樹”。我國河北省武安市馬家莊鄉連綿起伏的青山上，滿山遍野生長著枝繁葉茂的黃連木樹，這種樹木的果實可以提煉柴油，當地群眾將它稱為“柴油樹”。現在武安市***有這樣的“柴油樹”10萬畝，年提煉柴油產量可達1000×104kg。據介紹，到2012年，武安市計劃將“柴油樹”發展到20萬畝，年產柴油量達到2000×104kg。
2．生物質能資源的利用
主要應用在生物乙醇、生物柴油、生物質固體成型燃料和生物質能發電行業。
1）生物乙醇的應用
生物乙醇是指通過微生物的發酵將各種生物質轉化為燃料酒精。它可以單獨或與汽油混配制成乙醇汽油作為汽車燃料。我國生產生物乙醇的原料有甘蔗、甜高粱、木薯等高能品種，並建立了年產能力達5000t的甜高粱莖稈生產乙醇的工業示範裝置。因傳統糧食生產乙醇價格昂貴，為降低生產成本，我國已轉向對微生物混合發酵法的研發。國家發展和改革委員會稱，到2020年，我國15%生物質燃料將應用在汽車、輪船等行業。
2）生物柴油的應用
可從動植物油，如大豆、油菜、動物油脂以及餐飲垃圾中提煉生物柴油，因其環保性、潤滑性、安全性能良好，可與石化柴油混合作為燃料。2005年6月，我國使用自主研發的生物酶法生產生物柴油，技術指標達到歐美生物柴油標準，標誌著我國生物柴油研究取得了突破性進展。2010年生物柴油產能達300×104t/年，主要用於交通運輸行業。我國提出了在2020年，生物柴油產能達200×104t的目標，已在海南建立了6×104t/年裝置，產量居我國首位。
3）生物質固體成型燃料的應用
生物質固體成型燃料是將城市垃圾或農林廢棄物，通過外力作用，壓縮成型來增加其密度的可燃物質，具有高效、清潔、無汙染等優點。圖7.14為生物質捆裝壓縮示意圖。我國的生物質成型燃料生產設備有螺旋擠壓式、活塞沖壓式、模輥碾壓式，燃料形狀主要有塊狀、棒狀、顆粒狀三種。北京奧科瑞豐公司生物質固體成型燃料年產量為60×104t，居全國首位，主要應用在直接燃燒取暖與工業鍋爐等方面。
圖7.14 生物質捆裝壓縮
4）生物質能發電的應用
生物質能發電是利用生物質所具有的生物質能進行的發電，是可再生能源發電的壹種，包括農林廢棄物直接燃燒發電、農林廢棄物氣化發電、垃圾焚燒發電、垃圾填埋氣發電、沼氣發電。為推動生物質能發電技術的發展，2003年以來，國家先後核準批復了河北晉州、山東單縣和江蘇如東三個稭稈發電示範項目，頒布了《中華人民***和國可再生能源法》，並實施了生物質能發電優惠上網電價等有關配套政策，從而使生物質能發電，特別是稭稈發電迅速發展。
2008年，蒙牛建成全球最大的生物質能沼氣發電廠，得到聯合國開發計劃署環保基金的大力支持。圖7.15為蒙牛生物質能沼氣發電廠。
圖7.15 蒙牛的全球最大生物質能沼氣發電廠
3．生物質能開發利用的主要技術
生物質能開發利用在目前階段的主要技術有三大類：物理轉化、化學轉化和生物轉化。涉及壓縮成型、氣化、液化、熱解、發酵、水解等具體技術，具體情況如圖7.16所示。
1）物理轉化
生物質的物理轉化是將農林廢棄物，如稭稈、鋸屑、稻殼、蔗渣等，幹燥後在壹定壓力的作用下，壓制成棒狀、粒狀、塊狀的成型燃料或飼料。農林廢棄物主要由纖維素、半纖維素和木質素構成，生物質壓縮成型主要是靠木質素的膠結作用。木質素為光合作用形成的天然聚合體，具有復雜的三維結構，是高分子物質，在植物中含量約為15%～30%。當溫度達到70～100℃時，木質素開始軟化並具有壹定的黏度，當溫度達到200～300℃時，木質素呈熔融狀態，黏度變高，此時施加壹定壓力就能使木質素與纖維素黏結，使植物體積大量減少，密度顯著增加，取消外力後，由於非彈性的纖維分子間的相互纏繞，其仍能保持給定形狀，冷卻後強度進壹步增加，大大降低農林廢棄物的體積，便於運輸和儲存。
圖7.16 生物質能開發利用的主要技術
2）化學轉化
生物質的化學轉化涉及氣化、液化和熱解等三個方面。
（1）氣化：
生物質氣化是指在壹定的溫度條件下，借助氧氣或水蒸氣的作用，使高聚合的生物質發生熱解、氧化、還原等反應，最終轉化為CO，H2和低分子烴類等可燃氣體的過程。在我國，應用生物質氣化技術最廣的領域是生物質氣化發電（BGPG）。生物質氣化發電的成本約為0.2～0.3元/（kW·h），已經接近或優於常規發電，其單位投資約為3500～4000元/kW，僅為煤電的60%～70%，具備進入市場競爭的條件，發展前景非常廣闊。
（2）液化：
生物質液化技術是指在高溫高壓的條件下，進行生物質熱化學轉化的過程。通過液化，可將生物質轉化成高熱值的液體產物，即將固態的大分子有機聚合物轉化成液態的小分子有機物，生物柴油就是利用生物質液化技術生產出的可再生燃料。油料作物如大豆、油菜、棕櫚等在酸性或堿性催化劑和高溫的作用下發生酯交換反應，生產相應脂肪酸甲酯或乙酯，再經過洗滌幹燥後得到生物柴油。與傳統的石化能源相比，其硫和芳烴含量低，十六烷值高，閃點高，具有良好的潤滑性，可添加到化石柴油中。
（3）熱解：
生物質熱解是指利用熱能將生物質的大分子打斷，從而轉化為含碳原子數目較少的低分子化合物的過程，即生物質在完全缺氧條件下，經加熱或不完全燃燒後，最終轉化成高能量密度的氣體、液體和固體產物的過程，而木炭就是利用生物質熱解技術生產出的重要產物。木炭產品包括白炭、黑炭、活性炭、機制炭四大類，其中應用範圍最廣的是活性炭。活性炭是具有發達孔隙結構、強吸附力、比表面積巨大等壹系列優點的木炭。在我國，活性炭廣泛應用於葡萄糖、味精和醫藥等產業的生產。
3）生物轉化
生物轉化技術是指依靠微生物發酵或者酶法水解作用，對生物質進行生物轉化，生產出乙醇、氫、甲烷等液體或氣體燃料的技術。生物轉化的生物質原料包括澱粉和木質纖維素兩大類。玉米、木薯、小麥等澱粉類糧食作物是生物轉化的主體，但是以農作物為原料轉化的產品成本較高，且易受土地和人口的因素限制，產量無法大幅度增加。因此以廉價的農作物廢料等木質纖維素為原料的生物轉化技術才是解決能源危機的有效途徑。然而，木質纖維素的結構和組分與澱粉類原料有很大的不同，解決高效、低成本降解木質纖維素原料的問題是木質纖維素轉化產物取代化石燃料的根本途徑。