从高中生角度探究科技创新与生物能源的发展

许凌杰

摘 要：随着科学技术的进步，目前不少国家大力研发生物能源，以促进国家健康长远发展。文章首先分析了我国能源利用现状和存在的问题，其次指出了生物能源的研究发展方向，最后阐述了几点发展意见，以供参考。

关键词：科技创新;生物能源;研发平台

一、我国能源利用的现状和问题

1.化石能源人均消耗量低

据统计，在我国能源总消耗中，煤炭消耗量占比约为70%，天然气和石油占比约为23.8%，水电、核电占比约为6.2%。从数值上看，虽然煤炭、原油的总产量位居世界前列，但人均消耗量远低于发达国家;石油、天然气的储备量较少，尤其是石油的进口依赖性高。

2.单位能耗较高

我国能源单位消耗量一直较高，近年来国家提出节能降耗的发展路线，虽然单位能耗有所降低，但依然高于世界平均水平。

3.破坏生态环境

环境监测数据显示，大量煤炭在燃烧的同时，其一增加了二氧化碳排放量，继而引起暖冬效应，全球平均气温升高;其二增加了二氧化硫排放量，二氧化硫是形成酸雨的主要原因，每年因酸雨带来的经济损失在GDP中占比1%～2%。

二、生物能源的研究发展方向

1.生物沼气

生物沼气的获得，依赖于甲烷发酵技术，使用原料是生活垃圾、禽畜粪便等，将这些有机物置于厌氧条件下，经微生物分解、沼气菌发酵，最终得到主要成分为甲烷的沼气。在发酵过程中，有机物转化为甲烷和二氧化碳，转化效率能达到90%以上。作为一种洁净的可燃气体，沼气可以用来发电，也可以当作工业燃料或生活燃料使用，具有良好的环境效益。在未来，生物沼气的研发方向包括三点：一是扩大系统规模;二是厌氧菌的培养和筛选;三是优化厌氧发酵反应器。

2.生物制氢

生物制氢操作简单，只需在常温、常压下作业即可。从制备工艺来看，主要分为以下三种：一是生物质气化制氢法，以生物质为原料，采用热化学工艺将其转化为合成气;二是生物制氢法，利用微生物进行酶催化反应，直接制取氢气;三是光合生物法，以藻类和细菌为原料，经阳光照射产生氢气。

3.生物柴油

生物柴油是利用植物油、地溝油、动物油等各种油脂，经加工处理生成液体燃料，可以替代柴油、汽油使用。目前国内制备生物柴油主要采用化学法，即在动植物油脂加入酸性、碱性催化剂，然后在生物酶的催化作用下，动植物油脂和低碳醇发生交换反应，从而生成脂肪酸甲酯、乙酯，也就是生物柴油。

三、推进科技创新与生物能源发展的相关意见

1.建设研发平台

第一，应该将研究重点放在生物质热利用、液体能源开发、能源作物基因改造等方面，针对原材料的单位能源含量进行基础研究。第二，加大酶工程投入力度，研发出高效生物酶和催化酶，前者用于分解纤维素、木质素，后者用于交换生物柴油脂。第三，在生物能源企业中，应该从热利用、生物液体燃料、生物制氢、生物质发电等方面入手，构建完善的研究平台。

2.突破瓶颈技术

第一，规模化热利用技术，以生物质固化成型燃料为核心，尽快完善产业链。第二，沼气—发电—肥料热电联产技术以农作物秸秆为原料，要优化秸秆在运输、储存等环节的加工技术。第三，生物质资源规划和评价，以荒漠、海洋为战场，开展生物质资源研究。

3.创新管理体制

目前生物能源研发工作应该创新管理体制，一方面科学设置管理机构，明确管理部门和人员的责权利，实现管理的全面性和动态化。另一方面将产学研结合在一起，加强高校、企业、社会之间的沟通交流，提高科技成果的转化效率。

总之，我国应建设研发平台，突破瓶颈技术，加强人才培养，创新管理体制，以推动生物能源快速发展。

参考文献：

[1]王岚，赵启红，陈洪章.生物能源固态发酵应用的研究进展[J].生物产业技术，2018（3）.

[2]李伯兴.生物能源产业发展的路径分析[J].企业科技与发展，2014（8）.