加強對生物質能的利用已經成為各國解決目前所面臨的能源危機和環境污染問題的一項重要的解決辦法。本文簡述了發展生物質能源的戰略地位，以及目前國內外生物能源技術的研究進展和利用現狀，并進一步分析了生物能源技術面臨的挑戰和未來的發展趨勢。
加強對生物質能的利用已經成為各國解決目前所面臨的能源危機和環境污染問題的一項重要的解決辦法。本文簡述了發展生物質能源的戰略地位，以及目前國內外生物能源技術的研究進展和利用現狀，并進一步分析了生物能源技術面臨的挑戰和未來的發展趨勢。
1 生物質能源的重要戰略地位
隨著世界人口的快速增長，各國經濟突飛猛進，工業化進程不斷深入，能源危機已經成為世界性的問題。傳統的化石能源儲量不斷下降，同時使用化石能源所造成的嚴重的環境污染以及治理污染所需的不菲的成本，都使得人們迫切得需要一種新型的、環境友好的、可再生的綠色能源。目前已經進入人們視線的新能源有太陽能、風能、水能以及新興的生物質能源。
生物質能源是由植物的光合作用固定于地球上的太陽能，通過生物質能轉換技術可以地利用生物質能源，生產各種清潔燃料，替代煤炭，石油和天然氣等燃料。從而減少對傳統礦物能源的依賴，保護國家能源資源，減輕能源消費給環境造成的污染。生物質能源通常包括：各種速生的能源林、薪炭林、經濟林、用材林灌木林，木材及森林工業廢棄物；農業生產和加工剩余物；水生植物；油料植物；城市和工業有機廢棄物；動物糞便等[1]。
從能源的消費變化來看，人類zui終會過度到可再生能源的持久利用，生物質能通常被認為是世界上zui大可再生能源資源，其研究和開發成為世界各國可再生能源發展的熱點和焦點。
美國計劃到2020年使生物質能源和生物質基產品較2000年增加20倍，達到能源總消費量的25%，2050年達到50%。2000年，歐盟委員會在其發布的“歐盟能源發展戰略白皮書”中指出，2015年生物質能將由目前占總能源消費量的2%左右提高到15%，其中大部分來自生物沼氣、農林廢棄物及能源作物的利用；到 2020年生物質燃料將替代 20%的化石燃料。德國生物質能源的發展處世界前列，生物質能源占一次性能源消費的2.3% （電力占 0.6%，供熱1.4%，動力燃料0.3%），占可再生能源市場的份額超過60% 。2004年 ，交通領域能源消費中生物質能源所占份額為1.6%。2010年所占*將從2004年的1.6%升到 4%，2020年和2030年將分別達到10%和18%。加拿大計劃到2020年使再生能源（不計水電）特別是生物質能增加56%。預計2010年，生物質能的利用將增加14%。日本通產省已啟動一項名為“新陽光工程”的新能源研究計劃，主要研究植物生物量的轉化利用；巴西實施了“乙醇能源計劃”，主要是促進甘蔗燃料乙醇的生產和研究開發。
多年來我國政府非常重視新能源，把生物質能源等可再生能源的發展提高到了能源戰略的高度，先后簽署了《里約宣言》、《氣候變化框架公約》等公約，在十屆*第四次會議通過了《國民經濟和社會發展“十一五”規劃綱要》，確定了可再生能源的發展目標（其中生物質能源為重要組成部分），即到2020年可再生能源（不包括傳統生物質）占到能源總消費比例由 2006年的8%提高到15%，要實現這一目標，開展生物質能源產業化開發是必由之路[2]。
2 生物質能源主要轉化技術[3]
各種生物質能源在利用時均需轉化，由于不同生物質資源在物理化學方面的差異，轉化途徑各不相同，除人畜糞便的厭氧處理以及油料與含糖作物的直接提取外，多數生物質能要經過轉化過程。生物質能源轉換技術的研究開發工作主要包括物理、化學和生物等三大類轉換技術，將可再生的生物質能源轉化為潔凈的高品位氣體或者液體燃料，作為化石燃料的替代能源用于電力、交通運輸、城市煤氣等方面。生物質能源轉換的方式涉及到固化、直接燃燒、氣化、液化和熱解等技術。其中，直接燃燒是生物質能源zui早獲得應用的方式。生物質的熱解氣化是熱化學轉化中zui主要的一種方式。在這里我們主要討論生物化學方法轉化生物質能源技術的發展現狀。
2.1 生物質水解技術 生物質制取乙醇zui主要的原料是：糖液、淀粉和木質纖維素等。生物技術制備乙醇的生產過程為先將生物質碾碎，通過化學水解（一般為硫酸）或者催化酶作用將淀粉（或者纖維素、半纖維素）轉化為多糖 ,再用發酵劑將糖轉化為乙醇，得到的乙醇體積分數較低 5 %～15 % 的產品，蒸餾除去水分和其他一些雜質，zui后濃縮的乙醇（一步蒸餾過程可得到體積分數為95 %的乙醇）冷凝得到液體。木質纖維素生物質（木材和草）的轉化較為復雜，其預處理費用昂貴，需將纖維素經過幾種酸的水解才能轉化為糖，然后再經過發酵生產乙醇。這種化學水解轉化技術能耗高，生產過程污染嚴重、成本高，缺乏經濟競爭力。目前正開發用催化酶法水解，但是因為酶的成本高，尚處于研究階段。
2.2 厭氧發酵技術 厭氧發酵是指在隔絕氧氣的情況下，通過細菌作用進行生物質的分解。將有機廢水（如制藥廠廢水、人畜糞便等）置于厭氧發酵罐（反應器、沼氣池）內，先由厭氧發酵細菌將復雜的有機物水解并發酵為有機酸、醇、H2和CO2等產物，然后由產氫產乙酸菌將有機酸和醇類代謝為乙酸和氫，zui后由產CH4菌利用已產生的乙酸和H2、CO2等形成CH4 ，可產生CH4 （體積分數為55 %～65 %）和CO2 （體積分數為30 %～40 %）氣體混合物。
許多專性厭氧和兼性厭氧微生物，如丁酸梭狀芽孢桿菌、大腸埃希式桿菌、產氣腸桿菌、褐球固氮菌等，能利用多種底物在氮化酶或氫化酶的作用下將底物分解制取氫氣。厭氧發酵制氫的過程是在厭氧條件下進行的，氧氣的存在會抑制產氫微生物催化劑的合成與活性。由于轉化細菌的高度專一性，不同菌種所能分解的底物也有所不同。因此，要實現底物的*分解并制取大量的氫氣，應考慮不同菌種的共同培養。厭氧發酵細菌生物制氫的產率較低，能量的轉化率一般只有33 %左右。為提高氫氣的產率，除選育優良的耐氧菌種外，還必須開發*的培養技術才能夠使厭氧發酵有機物制氫實現大規模生產。
