生物质

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簡單的生物質燃料使用(燃燒木材產生熱).
可再生能源
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生物燃料
生物能

生物質(Biomass)是指能夠當做燃料或者工業原料,活著或剛死去的有機物。生物質能最常見於種植植物所製造的生質燃料,或者用來生產纖維、化學製品熱能的動物或植物。也包括以生物可降解的廢棄物(Biodegradable waste)製造的燃料。但那些已經變質成為煤炭石油等的有機物質除外。

許多的植物都被用來生產生物質能,包括了芒草柳枝稷玉米楊屬柳樹甘蔗棕櫚樹[1]。一些特定採用的植物通常都不是非常重要的終端產品,但卻會影響原料的處理過程。因為對能源的需求持續增長,生物質能的工業也隨著水漲船高。

雖然化石燃料原本為古老的生化質能,但是因為所含的碳已經離開碳循環太久了,所以並不被認為是種生物質能。燃燒化石燃料會排放二氧化碳至大氣中。

像是一些最近剛發展出來的生物質能製造的塑膠可以在海水中降解,生產方式也和一般化石製造塑膠相同,而且相較之下生產成本還更便宜,也符合大部分的最低品質標準。但使用壽命比一般的耐水塑膠還要短。[2]

處理和利用[编辑]

生物質能不單只用來當燃料使用,也有其他用途,例如玉米。

利用植物的生質能電池
生質柴油的加油站

低技術處理包括:[3]

更高技術的處理包括:

燃燒生物質能或是其所生產的燃料,可以用來生產熱能或是電能。

生物質能的其他用途,除燃料和堆肥包括:

  • 建材
  • 生物可降解塑膠和紙張(用纖維素)

環境影響[编辑]

生物質能是碳循環的一個環節。光合作用將大氣中的碳轉化成有機物質,而有機物質在死亡或被氧化後會再以二氧化碳(CO2)的形式回歸大氣。這循環相對的所需的時間較短,而用作燃料的植物可以很快地不斷地重複種植替代。因此使用生物質能作為燃料依然可以維持大氣中碳含量的水平。按重量計算,乾燥木材普遍的碳儲量大約在50%左右。[4]

雖然生物質能是一種可再生能源,有時也被稱為"碳中性"的能源,但還是可能會助長全球暖化。這情況會發生在碳中性平衡被破壞時,例如森林開伐都市化。使用生質燃料替代化石燃料仍會排放一樣多的CO2至大氣中。但用作燃料的生物質能還是被視為是碳中性的,或者是溫室氣體的淨消耗者,因為可以抵銷甲烷進入大氣。乾燥的生物質能中含量約50%的碳早已經進入碳循環中。在生物質能的生命中會從大氣吸收CO2,結束後再以CO2甲烷(CH4)的形式回歸大氣,而這取決於它最後的結果。CH4最後會再轉化成CO2並完成碳循環的週期。而化石燃料會將碳帶離循環並儲存起來,直到再回歸大氣中,增加大氣碳循環的碳含量。

生物剩餘物的產生的能源會取代化石燃料而讓化石燃料的碳繼續被留著,也交換循環中包括生物殘留的CO2和CH4的混和氣體還有大部分的碳的組成。但因為缺乏藉由生物剩餘物產生能量的應用,大部分剩餘物的碳還是以腐爛或燃燒的方式回歸大氣。腐爛過程中大約會產生50%的CH4,而燃燒會產生5-10%的CH4。發電廠會控制燃燒將大部分的生物質能轉換成CO2,因為CH4是比CO2更強大的溫室氣體。藉由利用生物質能產生能量的處理過程中將CH4轉換成CO2能夠大幅的減緩溫室效應。

美國現有的生物質能發電廠供應1700百萬瓦,佔全部約0.5%的電力。減少了約1100萬噸的CO2和200萬噸的CH4排放量。而減少排放的CH4量所產生的溫室效應威力是減少排放的CO2的20倍。生物質能生產能量所減少的排放溫室氣體的效率是其他碳中性能源生產技術的5倍。

目前Florida Crystals Corporation的New Hope Power Partnership是美國最大的生物質能發電廠。藉由回收甘蔗渣和廢棄木材所產生的140百萬瓦電力足夠提供它的大型研磨廠和提煉廠運作還有超過40000家庭的供電。每年約省下了80萬桶的石油,減少使用了許多在佛羅里達的垃圾掩埋地。[5][6][7]

人類生質能產量及消費[编辑]

這表顯示的是人類會生物質能的消費和利用,並不包括未收成和利用的。

生態系統類型 面積 平均淨總產量 世界總產量 平均生物質能 世界生物質能 最低更替率
(百萬立方公里) (dryC克/平方公尺/年) (億噸/年) (dryC公斤/平方公尺) (億噸) (年)
熱帶雨林 17.0 2,200 370.40 45.00 7650.00 20.45
熱帶季風森林 7.5 1,600 120.00 35.00 2625.00 21.88
溫帶常綠林 5.0 1,320 66.00 35.00 1750.00 26.52
溫帶落葉林 7.0 1,200 84.00 30.00 2100.00 25.00
寒帶森林 12.0 800 96.00 20.00 2400.00 25.00
地中海型開放森林 2.8 750 21.00 18.00 504.00 24.00
沙漠半乾燥灌木林 18.0 90 16.20 0.70 126.00 7.78
極端沙漠礫漠沙丘冰原 24.0 3 0.70 0.02 4.80 6.67
耕地 14.0 650 91.00 1.00 140.00 1.54
沼澤 2.0 2,000 40.00 15.00 300.00 7.50
湖泊溪流 2.0 250 5.00 0.02 0.40 0.08
整體陸地 149.00 774.51 1154.00 12.57 1,8734.20 16.23
開闊大洋 332.00 125.00 415.00 0.003 10.00 0.02
湧升流 0.40 500.00 2.00 0.020 0.10 0.04
大陸棚 26.60 360.00 95.80 0.010 2.70 0.03
藻床珊瑚礁 0.60 2,500.00 15.00 2.000 12.00 0.80
河口紅樹林 1.40 1,500.00 21.00 1.000 14.00 0.67
整體海洋 361.00 152.01 548.80 0.01 38.70 0.07
總和 510.00 333.87 1702.80 3.68 1,8772.90 11.02

來源:Whittaker, R. H.; Likens, G. E.. The Biosphere and Man. (编) Leith, H. & Whittaker, R. H. Primary Productivity of the Biosphere. Springer-Verlag. 1975: 305–328. ISBN 0-3870-7083-4.  ; Ecological Studies Vol 14 (Berlin)

參見[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ T.A. Volk, L.P. Abrahamson, E.H. White, E. Neuhauser, E. Gray, C. Demeter, C. Lindsey, J. Jarnefeld, D.J. Aneshansley, R. Pellerin and S. Edick. Developing a Willow Biomass Crop Enterprise for Bioenergy and Bioproducts in the United States. Proceedings of Bioenergy 2000. Adam's Mark Hotel, Buffalo, New York, USA: North East Regional Biomass Program. October 15-19, 2000 [2006-12-16]. OCLC 45275154. 
  2. ^ Oh, Chicken Feathers! How to Reduce Plastic Waste. Yahoo News, Apr 5, 2007.
  3. ^ Introduction to Renewable Energy Technology. 1996. John Sakalauskas. Northern Melbourne Institute of TAFE / Open Training Services.
  4. ^ Forest volume-to-biomass models and estimates of mass for live and standing dead trees of U.S. forests
  5. ^ How False Solutions to Climate Change Will Worsen Global Warming
  6. ^ Biofuel crops may worsen global warming: study
  7. ^ Biodiesel Will Not Drive Down Global Warming

EISFELDER, C., KUENZER, C. and DECH, S., 2011: Derivation of biomass information for semi-arid areas using remote-sensing data, International Journal of Remote Sensing, DOI:10.1080/01431161.2011.620034

外部連結[编辑]