生物环保产业特点分析.doc

世界生物环保产业特点分析全球生物环保产业特点之一：直接市场规模不大，发展预期相当乐观生物技术在环境保护方面的应用体现在两方面，一个是在工业生产过程中的清洁生产，一是生物技术应用于环保产业。前者，主要体现在采用生物酶催化生产过程方面。目前已经在实际生产过程中得到应用的生物酶产品涵盖糖酶、蛋白酶、脂肪酶/酯酶、多肽酶、裂解酶、转移酶等种类，其中糖酶有15种，脂肪酶11种，蛋白酶4种。 生物环保产业目前规模不大，环保生物技术企业的营业额仅占整体生物技术产业的2.2%.虽然企业数量、规模、资金、人员、产品都远不如制药产业，但是目前环保生物技术产业的投入各领域研发的比例相当积极。以2002年为例，产业界投入研发的经费占营业额的21%,研发方向上，45%的为基因探针和DNA-标记技术在环保方面的应用开发，40%的为生物恢复和生物过滤、生物材料、萃取和发酵等传统生化制程和微生物、病毒学/微生物生态。业者应用生物技术工具（遗传因子、Proteomics、Gene shuffling）到传统制造业和合成制程和给料中，以研发出新的或是改良生产方法以制造工业原料、中间体和消费物品为主。2002年在生物恢复和生物过滤的产品和生产过程最多，其次为发酵，生物加工，生物转换等传统生化生产过程。全球现在进行受严重污染的土壤进行恢复时都是使用微生物/酵素来清理，应用生物技术生产出可以分解各种污染介质的微生物/酵素的前瞻性研究正在全球兴起。未来几年内具生态效益（eco-efficiency）的酵素是未来市场最迫切需求，谁能最先推出谁就是市场赢家。在可持续发展成为主题的21世纪，环保生物技术产业在各国受到了空前的重视。全球生物环保产业特点之二：美国的全球主导地位已经确立根据“环境企业期刊”对全球环保市场的分析与预测，从2000年到2005年间全球环保产业市场将成长18.56%,预估到2006年时将达到美金7155亿元的规模。全球环保市场以美国（37.4%）、欧洲（31.6%）及日本（17.7%）市场最具规模。生物技术在环保产业中的应用相当广泛，并对环境优化、可持续发展具有深远的意义。美国的生物技术环保产业起步较早，也比较发达，在美国，生物技术环保公司是指那些使用生物活体组织进行废弃物处理和污染防治（即环境的生物恢复）和使用生物活体组织进行能源或是矿物的回收/萃取（即自然资源的生物回收）的公司。    根据“环境企业期刊”对全球环保市场的分析与预测，从2000年到2005年间全球环保产业市场将成长18.56，预估到2006年时将达到美金7155亿元的规模。全球环保市场以美国(37.4%)、欧洲(31.6%)及日本(17.7%)市场最具规模。生物技术在环保产业中的应用相当广泛，并对环境优化、可持续发展具有深远的意义。美国的生物技术环保产业起步较早，也比较发达，在美国，生物技术环保公司是指那些使用生物活体组织进行废弃物处理和污染防治（即环境的生物恢复）和使用生物活体组织进行能源或是矿物的回收/萃取（即自然资源的生物回收）的公司。     根据美国商务部2004年发表的“美国产业界使用生物技术调查”报告，美国环保生物技术企业的70%以上成立于1985年，2001-2003年没有新公司成立，大部份企业位于加州、科罗拉多州和俄克拉荷马州。美国生物技术环保公司的平均员工人数为149人、平均销售额为3054万美元、平均营业收入为美金287.6万美元，平均R&D投入为1153.2万美元，占销售收入的比重为36.7%，非常高。 环保生物技术概述环保生物技术发展存在的问题及建议一、需要加强高效处理废水的工业应用研究二、需要改善垃圾填埋场的周边环境三、需要最大限度降低白色污染四、需要提高空气污染五、需要确定农药生物的主导地位环保生物技术的特点生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染 等显著优点。随着生物技术研究的进展和人们对环境问题认识的深入，人们已越来越意识到，现代生物技术的发展，为从根本上解决环境问题提供了希望。 目前生物技术应用于环境保护中主要是利用微生物，少部分利用植物作为环境污染控制的生物。生物技术已是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术，其在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、污染环境的修复和污染严重的工业企业的清洁生产等环境保护的各个方面，发挥着极为重要的作用。应用环境生物技术处理污染物时，最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质，如二氧化碳、水和氮气。利用生物方法处理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次转移，因此它是一种消除污染安全而彻底的方法。特别是现代生物技术的发展，尤其是基因工程、细胞工程和酶工程等生物高技术的飞速发展和应用，大大强化了上述环境生物处理过程，使生物处理具有更高的效率，更低的成本和更好的专一性，为生物技术在环境保护中的应用展示了更为广阔的前景。 由于大部分有机污染物适于作为生物过程反应物(底物)，其中一些有机污染物经生物过程处理后可转化成沼气、酒精、生物蛋白等有用物质，因此，生物处理方法也常是有机废物资源化的首选技术。生物过程是以酶促反应为基础的，作为催化剂的酶是一种活性蛋白，因此，生物反应过程通常是在常温、常压下进行的。另外，酶对底物有高度的特异性，因此，生物转化技术的效率高，副产物少，这与常常需要高温、高压条件的化工过程相比，反应条件大大简化，因而投资省、费用少、消耗低，而且效果好、过程稳定、操作简便，同时，在多数情况下，它还可和其他技术结合使用。用生物过程代替化学过程可以降低生产活动的污染水平，有利于实现工艺过程生态化或无废生产，真正实现清洁生产的目标。另外，生物技术的产品或副产品基本上都是可以较快生物降解的，并且都可以作为一种营养源加以利用。用生物制品代替一切可以取代的化学药物、化石能源、人工合成物等，有助于把人类活动产生的环境污染降至最低程度，使经济发展进入可持续发展的轨道。生物是构成生态系统的要素，生态系统内物质循环主要是依靠生物过程来完成的。因此，利用环境生物技术可治理用其他方法难以处理的环境介质，即用生物修复技术净化环境，使受污染的宝贵资源如水资源(包括地面水和地下水)、土壤等得以重新利用，同时还可进一步强化环境的自净能力。 环境生物技术不仅单纯适用于环境污染治理，如今已相当广泛地应用于环境监测，尤其是以生物传感器为核心的环境生物监测技术，可在线在位迅速地提供环境质量参数，成为环境质量预报和报警中的重要组成部分。由于大部分有机污染物适于作为生物过程反应物(底物)，其中一些有机污染物经生物过程处理后可转化成沼气、酒精、生物蛋白等有用物质，因此，生物处理方法也常是有机废物资源化的首选技术。生物过程是以酶促反应为基础的，作为催化剂的酶是一种活性蛋白，因此，  生物反应过程通常是在常温、常压下进行的。另外，酶对底物有高度的特异性，因此，生物转化技术(Bioconversion)的效率高，副产物少，这与常常需要高温、高压条件的化工过程相比，反应条件大大简化，因而投资省、费用少、消耗低，而且效果好、过程稳定、操作简便，同时，在多数情况下，它还可和其他技术结合使用。用生物过程代替化学过程可以降低生产活动的污染水平，有利于实现工艺过程生态化或无废生产，真正实现清洁生产的目标。据美国环保局估算，美国现有的化学工业若有5%为生物过程取代，污染防治费用可降低约1亿美元。生物处理技术除易于大规模处理外，还可利用天然水体或土壤作为污染物处理场所，从而大大节约生物处理的费用。另外，生物技术的产品或副产品基本上都是可以较快生物降  解的，并且都可以作为一种营养源加以利用。用生物制品代替一切可以取代的化学药物、化石能源、人工合成物等，有助于把人类活动产生的环境污染降至最低程度，使经济发展进入  可持续发展的轨道。生物是构成生态系统的要素，生态系统内物质循环主要是依靠生物过程  来完成的。因此，利用环境生物技术可治理用其他方法难以处理的环境介质，即用生物修复(Bioremediation)技术净化环境，使受污染的宝贵资源如水资源(包括地面水和地下水)、土  壤等得以重新利用，同时还可进一步强化环境的自净能力。   环境生物技术不仅单纯适用于环境污染治理，如今已相当广泛地应用于环境监测，尤其是以  生物传感器为核心的环境生物监测技术，可在线在位迅速地提供环境质量参数，成为环境质  量预报和报警中的重要组成部分。自本世纪70年代以来，发达国家就十分重视生物技术在环境领域的应用，并开展了大规模的科研活动。目前已开发了一系列的环境生物技术及其产品，并在世界上广泛应用于污水处  理、大气净化及污染环境介质治理等诸多方面。例如，美国Charabarty构建的超级细菌可快  速降解土壤和水体中的石油组分，该技术已获得专利，并在海湾战争中得到了应用。至今，  英、法、德、荷等国已取得大量实用性的环境生物技术研究成果，部分已经商品化。如英国  ICI公司的生物可降解塑料等环境友善产品(Environmentally  Friendly  Products)，在世界上具有广泛影响。荷兰在环境生物技术的研究及应用中在欧洲居领先地位，自1982年以来，已利用环境生物技术治理并恢复了6000多处污染地，一批公司，如Gist  Brocedes公司已迅速  发展起来。   环境生物技术的重要性已为众多的国家普遍接受，在发达国家，已成为优先发展及应用的环境保护新技术。例如，1996年6月在美国召开的，96环境生物技术大会上，生物恢复、工业水处理、空气处理和污染防治专题讨论均有相关政府和工业部门代表参加。1994年4月由美国  生物工业组织(BIO)和白宫国家科学技术委员会组织的可持续环境中的生物技术大会上提出了基因工程微生物、优选微生物菌株和生物传感技术中可利用菌株等三大最新发展技术领域  。这些技术领域的发展不单纯局限于工业末端处理和被污染系统的恢复，在污染防治或清洁  生产方面具有同样重要的意义。例如，利用新型酶法生产代替传统化学生产、设计生物可降解原料、产品全生命周期分析等。1995年12月美国国家科学和技术委员会发表了由其基础科学委  员会生物技术分委员会(Biotechnology  Subcommittee)完成的21世纪的生物技术：新的方向(Biotechnology  for  the  21st  Century:New  Horizons)的蓝皮报告，指出了生物技术在经历了第一次浪潮(医药和健康)后，迎来了第二次浪潮，这包括：1.农业生物技术；  2.环境生物技术(主要是生物降解)；3.生物制造工艺/生物处理工艺，包括能源研究；4.海洋生物技术研究。其中的两大方面(2和3)均直接和环境保护有关。   目前国际上许多环境生物技术成果已进入商品化、产业化发展。生物技术是水污染控制中最成熟也是最富有挑战性的技术，在国外的环保产业中一直是市场占有量最大的，并随着经济的发展，新污染治理的需要新技术工艺设备不断出现并产业化，美国在此领域内的年市场额达数百亿美元。数十项环境生物技术产品已获得有关国家政府部门的许可，进行野外应用实验，去除土壤和水体中的重金属和有毒有机化学物质。以美国为例，成立了相当数量的环境生物技术专业公司，部分产品已占领了国际市场，如Alen  Murray  Corp的Clear-Flo系列微  生物菌剂和日本的EM菌等可用于污染处理、污染水体恢复及空气净化等。Envirogen公司最近宣布已利用基因工程技术开发出一系列超级微生物菌剂，可用于污染水体、土壤、 基质及  空气的恢复及净化。   当前，环境生物技术在国际上已进入蓬勃发展的轨道。随着全球范围内对环境保护的高度重视和越来越严厉的环境法，市场对环境生物技术的需求越来越广泛。例如，美国的清洁空气法(Clean  Air  Act)实施后将形成高达几百亿美元的燃煤脱硫市场，其中预计微生物脱硫将达250  亿美元，而越来越低的燃油硫分标准也促进了石油微生物脱硫技术的发展，美国的Biosystem  Co.正开展的产业化试验将大大推进该技术的发展。利用微生物制氢气和乙醇等可再生性  清洁燃料，为彻底解决困扰人类的大气化石燃料污染，展示了光明的前景。多年来，由于全  球范围内滥用化学品，特别是杀虫剂造成了大规模的水体、土壤污染，对其治理和恢复也将成为一个巨大的市场，非常保守的估计，在未来10年内全球市场达115亿美元。总之，环境生物技术，尤其是环境污染控制生物技术将具有广阔的市场前景。   随着环境生物技术的进展和市场开拓，其应用已从单个的环境目标治理，发展为广泛应用于环境保护的各个方面。环境生物技术已不单纯是一种污染治理技术，而已开始影响到包括其  他行业的产业政策，促进各工业部门逐步以生物过程替代传统的化工过程，如利用生物酶制  剂  在造纸行业中，进行生物漂白，减少甚至彻底替代化学漂白，并最终在造纸工业中实现完全  的生物制浆和生物漂白，彻底解决严重污染我国水环境的造纸黑液问题，使许多污染行业的  工业生产真正进入无污染的清洁生产的轨道。  现代生物技术在环境保护中的应用（一）污水的生物净化。污水中的有毒物质包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用，从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质，使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一，固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶，是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合，将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器，用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定，即可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等，此方面国内外成功的例子很多。近几年我国在应用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)方面取得较大进展，对于含100mg/L废水，降解率和酶活性保存率均在90%以上；利用固定化酵母细胞降解含酚的废水也已实际应用于废水处理。 （二）污染土壤的生物修复。重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用，削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态，使重金属固定或解毒，降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性，通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量，激发微生物的活性，由此可以改善土壤的生态结构，这将有助于土壤的固定，遏制风蚀、水蚀等作用，防止水土流失。 （三）白色污染的消除。废弃塑料和农用地膜经久不化解，估计是形成环境污染的重要成分。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌，另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如：根瘤菌)中，使两者同时发挥各自的作用，将塑料和农膜迅速降解。 （四）化学农药污染的消除。利用微生物降解农药已成为消除农药对环境污染的一个重要方面。能降解农药的微生物，有的是通过矿化作用将农药逐渐分解成终产物CO 和H O，这种降解途径彻底，一般不会带来副作用；有的是通过共代谢作用，将农药转化为可代谢的中间产物，从而从环境中消除残留农药，这种途径的降解结果比较复杂，有正面效应也有负面效应。为了避免负面效应，就需要用基因工程的方法对已知有降解农药作用的微生物进行改造，改变其生化反应途径，以希望获得最佳的降解、除毒效果。要想彻底消除化学农药的污染，最好全面推广生物农药。 所谓生物农药是指由生物体产生的具有防止病虫害和除杂草等功能的一大类物质总称，它们多是生物体的代谢产物，主要包括微生物杀虫剂、农用抗生素制剂和微生物除草剂等。微生物杀虫剂，主要包括病毒杀虫剂、细菌杀虫剂、真菌杀虫剂、放线菌杀虫剂等。长期以来并没有得到广泛的使用。现在人们正在利用重组DNA技术克服其缺点来提高杀虫效果，例如目前病毒杀虫剂的一个研究热点是杆状病毒基因工程的改造，人们正在研究将外源毒蛋白基因如编码神经毒素的基因克隆到杆状病毒中以增强杆状病毒的毒性；将能干扰害虫正常生活周期的基因如编码保幼激素酯酶的基因插入到杆状病毒基因组中，形成重组杆状病毒并使其表达出相关激素,以破坏害虫的激素平衡，干扰其正常的代谢和发育从而达到杀死害虫的目的。生物监测技术在环保领域中的应用1、 应用酶联免疫技术、PCR技术、电子显微技术、基因差异显示技术、生物传感器、基因探针、生物芯片等现代生物技术对环境进行监测与评价，是近年来国内外科学工作者研究的热点，研究报道也日益增多。应用酶联免疫技术检测分析环境中的农药及其代谢物是90年代的一项新技术。目前，国内外已经开发出杀虫剂、杀菌剂、除草剂等农药以及多氯联苯、二恶英、抗菌素等污染物的酶联免疫分析方法，其中用于现场快速分析的酶免疫试剂盒已商品化。此技术具有快速灵敏，费用低，特异性强和适于现场大量样品分析等优点。 我国在环境污染的生物监测方面也取得了一些新进展。一是广泛开展了生物监测方法的研究；二是各种生物综合监测指标的研究；三是利用生物监测手段和评价环境质量。我国华东师大吴自荣等同志利用冷冻干燥的发光细菌的发光强度随水质污染程度而变化的特点，研究提出了上海苏州河水质发光细菌测试和评价方法。 2、废水生物处理技术我国的水污染十分严重，高浓度有机物废水的处理是我国水污染治理的重点难题。污水中有毒物质的成分十分复杂，包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用，从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质，使污水得到净化。应用遗传工程技术构建符合人们需要的微生物高效菌以及具有降解多种污染物功能的超级菌，可以提高对污染物的降解能力、加快降解速度，以增强净化污水的效力。如微生物高效菌能够将氰化物(氰化钾、氰氢酸、氰化亚铜等)分解成二氧化碳和氨；利用专门分解硫化物的微生物可以从废水中回收硫磺；利用能够降解石油烃的超级菌以清除油对水质的污染等。还可以将大量的微生物高效菌凝聚在泥粒上形成活性污泥，用来分解和吸附废水中的有毒物质，污水净化后沉积的污泥中存在丰富的氮、磷、钾等元素，是很好的有机肥料。 3、大气污染的生物处理随着现代工、农业的发展，大量有毒、有害气体被排出，严重污染环境。微生物对污染物能较快地适应，并可使废物、废气得到降解和转化。同传统空气污染控制技术如活性炭吸附、湿法洗涤和燃烧等相比，微生物法以其处理效果好、投资及运行费用低、易于管理等优点，逐渐应用于空气污染控制中。 近年来，采用把煤的物理选煤技术之一的浮选法和微生物处理相结合的方法而把煤和黄铁矿分开，进而达到脱硫。美国利用CBl菌株可脱去18一47的有机硫。捷克斯洛伐克1991年在其北部三个露天煤矿用氧化亚铁硫杆菌脱褐煤中硫，平均能脱去无机硫7850有机硫234。德国和荷兰用生物膜过滤器处理含硫化氢废气，其控制效率达90以上。新西兰、英国、日本和美国也有在工业上规模应用的报导。 4、 固体废物的生物降解在众多的处理方法中(如堆肥、焚烧、热处理等)，生物处理具有成本低、运行费用低、操作简单、易管理等优点。城市垃圾的“生物反应堆”理论就是其中的一种，它与传统的卫生填埋相反，允许适量的水分进入填埋场，增加湿度，为微生物的生长和繁殖提供有利的条件，从而加速固体废物的降解和稳定。 (1)好氧生物处理好氧生物处理是利用好氧微生物在有氧条件下的代谢作用，将废物中复杂的有机物分解成二氧化碳和水，其重要条件是保证充足的氧气供应、稳定的温度和水。实际工程中就是在填埋场中注人空气或氧气，使微生物处于好氧代谢状态。 (2)厌氧生物处理厌氧生物处理是利用在无氧条件下生长的厌氧或兼性微生物的代谢作用处理废物，其主要降解产物是甲烷和二氧化碳等，一般需要保证温度、无氧或低溶解氧浓度。 (3)准好氧处理准好氧填埋场的主要设计与运行思想是使渗滤液集水沟水位低于渗滤液集水干管管底高程，使大气可以通过集水干管上部空间和排气通道，使填埋场具有某种好氧条件。准好氧处理靠垃圾分解产生的发酵热造成内外温差，使空气流自然通过填埋体，促进垃圾的分解和稳定。准好氧填埋有如下优点：第一，它不需要强制通风，节省能量；第二，渗滤液产生后被迅速收集，减少了对地下水的污染；第三，相对于厌氧处理，垃圾稳定得更快，危险气体，如CH4，H2S等的产量降低。 (4)混合生物处理 混合生物处理是既有好氧又有厌氧的生物处理方法，是在填埋下一层垃圾之前好氧处理30一60d，其目的是让垃圾尽快经过产酸阶段为进入厌氧产甲烷阶段做准备。这种方法主要的优点在于把厌氧的操作简单和好氧的高效率有机地结合起来了，增加了对挥发性有机酸、对空气具危害性的污染物的降解，其主要特点是降解速度快。 5、 生物修复技术是80年代以来出现和发展的清除和治理环境污染的生物工程技术，主要是利用生物独特的分解有机物质的能力，去除污染环境如土壤中的污染物，达到清除污染的目的。生物修复主要包括植物修复和微生物修复。近20年来，人们认识到植物吸收可以作为各种污染物的生存介质包括土壤等的净化技术开发。目前已经有利用沙漠植物修复科威特石油污染的土壤的研究工作。而微生物的修复工作更是显得多种多样，可以被广泛的用来去除土壤等介质中的石油污染、有机氯化物污染、聚合物污染和重金属污染等多种污染物，并且具有典型的处理速度快、经济、无二级污染的特点。 .6、环境生物技术在预防污染上的应用(1)利用分子遗传技术筛选特定菌种将产品生产过程的废弃物直接转化为能源或副产品，如微生物化肥；利用DNA重组及蛋白质工程技术快速生成特定的酶，应用于生产环节，减少化学无机品用量，从而达到清洁生产的目的。 (2)利用分子微生物族群、基因技术、DNA修复改变某些物质的分子结构使其具有可降解性或加速自然降解的速度。例如生物农药、生物肥料、生物可降解塑料薄膜等生物产品将会大量应用到生产实际当中，逐步取代对环境存在污染或者污染威胁的环境物质的使用(如化学制成品的农药、化肥等)。秸杆发电简介：1.1秸杆发电的基本概况 秸秆是一种很好的清洁可再生能源，每两吨秸秆的热值就相当于一吨标准煤，而且其平均含硫量只有3.8，而煤的平均含硫量约达1。在生物质的再生利用过程中，排放的CO2 与生物质再生时吸收的CO2 达到碳平衡，具有CO2零排放的作用，市场前景非常广阔。 秸秆发电是秸秆优化利用的最主要形式之一。随着可再生能源法和可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法等的出台，秸秆发电备受关注，目前秸秆发电呈快速增长趋势。各级政府在招商引资中也都把秸秆发电作为一个重头戏，秸秆发电概念在资本市场也开始活跃。秸秆发电利国利民，受到越来越多的人关注。 1.2 秸杆发电的意义 我国能源结构以煤为主，煤炭所占的比重近70%，造成了严重的大气污染。秸秆发电基本不增加温室气体，所燃烧的是植物当年或前一年转化的空气中的碳，而不像煤炭、天然气、石油那样，是几亿年前的碳。运营2.5万千瓦的生物质发电机组，与同功率火电机组相比，每年可减少二氧化碳排放约10万吨。火电厂大量排放二氧化硫，造成酸雨和酸沉降。而秸秆含硫量为煤炭的10%左右，“此硫非彼硫”，这样生物发电还可大大减少二氧化硫等污染气体的排放。另外，传统火电厂燃煤后大约有30%的废渣产生；而生物质直燃发电产灰率仅为2%左右，灰粉中富含钾等矿物质元素，适当加工可制成高效肥料。因此，秸秆发电的原料是空气里来空气里去，剩余的再回到土里，基本不形成污染。 我国生物质能资源非常丰富，农作物秸秆资源量超过7.2亿t，其中6.04亿t可作能源使用。国家通过引进、消化、吸收国外先进技术，嫁接商品化、集约化、规模化的管理经验，结合中国国情，在农村推广实施秸秆发电技术，在节省不可再生资源、缓解电力供应紧张等方面都具有特别重要的意义。秸杆发电不但减少了秸秆焚烧对环境造成的危害、减少了温室气体和有害气体排放，而且对带动新农村建设无疑将起到重要的促进作用。 二  秸杆发电的工艺流程： 1  生物质能秸秆发电的工艺流程 农作物秸秆在很久以前就开始作为燃料，直至1973年第一次石油危机时丹麦开始研究利用秸秆作为发电燃料。在这个领域丹麦BWE公司是世界领先者，第一家秸秆燃烧发电厂于1998年投入运行(Haslev，5Mw)。此后，BWE公司在西欧设计并建造了大量的生物发电厂，其中最大的发电厂是英国的Elyan发电厂，装机容量为38Mw。 1.1  秸秆的处理、输送和燃烧     发电厂内建设两个独立的秸秆仓库。每个仓库都有大门，运输货车可从大门驶入，然后停在地磅上称重，秸秆同时要测试含水量。任何一包秸秆的含水量超过25，则为不合格。在欧洲的发电厂中，这项测试由安装在自动起重机上的红外传感器来实现。在国内，可以手动将探测器插入每一个秸秆捆中测试水分，该探测器能存储99组测量值，测量完所有秸秆捆之后，测量结果可以存入连接至地磅的计算机。然后使用叉车卸货，并将运输货车的空车重量输入计算机。计算机可根据前后的重量以及含水量计算出秸秆的净重。 货车卸货时，叉车将秸秆包放入预先确定的位置；在仓库的另一端，叉车将秸秆包放在进料输送机上；进料输送机有一个缓冲台，可保留秸秆5分钟；秸秆从进料台通过带密封闸门(防火)的进料输送机传送至进料系统；秸秆包被推压到两个立式螺杆上，通过螺杆的旋转扯碎秸秆，然后将秸秆传送给螺旋自动给料机，通过给料机将秸秆压入密封的进料通道，然后输送到炉床。炉床为水冷式振动炉，是专门为秸秆燃烧发电厂而开发的设备。 1.2  锅炉系统     锅炉采用自然循环的汽包锅炉，过热器分两级布置在烟道中，烟道尾部布置省煤器和空气预热器。由于秸秆灰中碱金属的含量相对较高，因此，烟气在高温时(450以上)具有较高的腐蚀性。此外，飞灰的熔点较低，易产生结渣的问题。如果灰分变成固体和半流体，运行中就很难清除，就会阻碍管道中从烟气至蒸汽的热量传输。严重时甚至会完全堵塞烟气通道，将烟气堵在锅炉中。由于存在这些问题，因此，专门设计了过热器系统，已经用在最新的发电厂中。图1 工艺流程图 1.3  汽轮机系统 1.3.1  汽轮机系统 涡轮机和锅炉必须在启动、部分负荷和停止操作等方面保持一致，汽轮机和锅炉，协调锅炉、汽轮机和空冷凝汽器的工作非常重要。 1.3.2  空冷凝汽器 丹麦的所有发电厂都是海水冷却的，西班牙的Sanguesa发电厂是河水冷却，英国的Ely发电厂装有空气冷凝器。在中国，空气冷凝器是一种很成熟的产品，可以在秸秆发电厂中采用。 1.4  环境保护系统     在湿法烟气净化系统之后，安装一个布袋除尘器，以便收集烟气中的飞灰。布袋除尘器的排放低于25 mg/Nm3，大大低于中国烧煤发电厂的烟灰排放水平。布袋除尘器为脉动喷射式，容器由压缩空气脉冲清洁。 1.5  副产物 秸秆通常含有35的灰分。这种灰以锅炉飞灰和灰渣/炉底灰的形式被收集，这种灰分含有丰富的营养成分如钾、镁、磷和钙，可用作高效农业肥料。 2.  秸杆发电技术的进展 农作物秸秆直接燃烧供热发电的利用方式，是一条将秸秆转化为生物质能源可行的工艺技术路线。如果秸秆直接燃烧供热发电示范成功，将成为中国最大的支农项目、最大的节能、环保项目，是我国最可能迅速大面积推广的可再生能源项目。正是由于秸秆直燃发电项目拥有以上特点，同时它又可能解决目前许多企业面临的煤炭供应趋紧，价格持续上升的问题，我国启动实施秸秆发电的示范工程引起了国内外业界的极大关注。 2.1  引进的丹麦BWE公司秸秆发电技术居世界领先地位 20世纪70年代爆发世界第一次石油危机后，能源一直依赖进口的丹麦，在大力推广节能措施的同时，积极开发生物质能和风能等清洁可再生能源，现在以秸秆发电等可再生能源已占丹麦能源消费量的24以上。丹麦BWE公司是亨誉世界的发电厂设备研发、制造企业之一，长期以来在热电、生物发电厂锅炉领域处于全球领先地位。丹麦BWE公司率先研发的秸秆生物燃烧发电技术，迄今在这一领域仍是世界最高水平的保持者。在这家欧洲菩名能源研发企业的技术支撑下，l988年丹麦诞生了世界上第一座秸秆生物燃烧发电厂。 目前丹麦已建立了13家秸秆发电厂，还有一部分烧木屑或垃圾的发电厂也能兼烧秸秆。BWE公司的秸秆发电技术已走向世界。瑞典、芬兰、西班牙等国由BWE公司提供技术设备建成了秸秆发电厂，其中位于英国坎贝斯的生物质能发电厂是目前世界上最大的秸秆发电厂，装机容量3.8万kW。 2.2  我国大型企业与丹麦BME公司合资合作蓄势待发 由中国龙基电力科技有限公司与北京德源投资有限公司共同合作经营的龙基电力有限公司，是BWE公司“超超临界锅炉”和“生物质能发电”等核心技术、锅炉设备相关技术及其更新技术进入中国的唯一平台。作为BWE公司在中国电力领域的项目发展公司和窗口公司，龙基电力有限公司将在中国境内投资生产世界先进的发电厂设备，逐步把BWE公司的生物质能发电技术引入中国，在国内生产BWE公司的生物质能发电锅炉及全部配套设备。 2.3 生物质能发电工程已列入国家级示范项目  河北晋州(1×25MW)和山东单县(1×24MW)两个示范项目都将引进丹麦BWE公司的世界先进秸秆发电技术，龙基电力有限公司作为项目投资和项目实施单位，在当地做了大量的前期调研，力争在吸收丹麦BWE先进技术的基础上，开创出一条符合中国国情的新路。两个示范项目如能成功，将给我国广袤的农村带来前所未有的新能源革命和巨大的经济效益，如河北晋州项目每年燃烧秸秆20多万t，发电1.38亿kWh。按照每吨秸秆100元的收购价测算，将带动农户增收2000多万元/年；与同等规模的燃煤火电厂相比，一年可节约l0万多tce。 除上述两个示范项目外，江苏如东县、黑龙江庆安县、北京平谷区等生物质能丰富的县(区)都在积极与龙基电力有限公司洽谈，着手筹建秸秆发电厂。 三  产品市场前景：       目前生物质能秸秆发电技术的开发和应用，已引起世界各国政府和科学家的关注。许多国家都制定了相应的计划，如日本的“阳光计划”，美国的“能源农场”，印度的“绿色能源工厂”等，它们都将生物质能秸秆发电技术作为21世纪发展可再生能源战略的重点工程。根据我国新能源和可再生能源发展纲要提出的目标，至2010年，我国生物质能发电装机容量要超过：300万kw。因此，从中央到地方政府都制定了一系列补贴政策支持生物质能技术的发展，加快了技术商业化的进程。随着我国国民经济的高速发展和城乡人民生活水平的不断提高，既有经济、社会效益，又能保护环境的秸秆发电技术的利用前景将会越来越广阔。我国农村的秸秆资源相当丰富，主要的农作物种类有稻谷、小麦、玉米、豆类、薯类油料作物、棉花和甘蔗。根据我国地理分布和气候条件，南方地区水域多、气温高，适合水稻、甘蔗、油料等农作物生产，北方地区四季温差大，适合玉米、豆类和薯类作物生长，故播种面积大于其他地区。小麦在我国各地区都普遍种植，播种面积以华中、华东地区最多；棉花产地主要是华东和华中地区，其次是华北和西部地区。预计在2000年到2010年期间，我国每年秸秆资源的可获得量为3.5亿3.7亿t，相当于1.7亿tce。如果将这些秸秆资源用于发电，相当于0.9亿kw火电机组年平均运行5000h，年发电量为4500亿kWh。 四  建议：      根据国家对可再生能源发电的一系列优惠政策，秸秆发电厂所发电量由电网全额收购；上网电价经当地省政府价格主管部门按现行电价政策提出上报国家发展和改革委员会核批后，一般在0.500.60元左右；进口设备的关税和进口环节增值税全免，同时，各地方省市还因地制宜地制定了其它的补贴政策。这些政策的出台为秸秆发电在农村的推广利用提供了有力的保障。环保生物技术的研究目标环保生物技术的现状:1.废水生物处理技术: 生物强化技术; 生物反应技术; 生物发酵技术; 基因工程菌; 微生物絮凝剂2.城市垃圾生物处理技术3.废气的生物净化技术: 悬浮生长系统; 附着生长系统; 生物滴滤床; 生物可降解材料的处理技术; 农药污染的生物防治技术环保生物技术的重要进展:高硫煤微生物脱硫技术; 造纸工业中的生物制浆