能源草 (生物能源原材料)

能源草并不是一种植物草的名称。为多年生高大草本植物或半灌木,包括甜高粱、柳枝稷、芒属作物等高大草本都是理想的能源草。能源草多为耐旱、耐盐碱、耐瘠薄、适应性强的草种,种植和管理简单,在干旱、半干旱地区、低洼易涝和盐碱地区、土壤贫瘠的山区和半山区均能种植。它们对土质和气候要求不高,耐寒、抗冻、适应性强,生长快,产量高,农田每亩一年干草最高产量可达3.4吨,产草期长达10至15年。以“能源草”作为生物能源的原材料成本低、效率高,占用耕地,可利用山坡地,生态功能强大,燃烧后产生的污染物也很少,可有效减轻温室效应、降低环境污染。据测算,农田种植一亩巨菌草的发电量相当于2吨煤的发电量。

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    1品种来源

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    芦竹从匈牙利小平原盐碱土壤地区及中亚干旱地区采集多种 植物材料,通过杂交方法培育出大变异特性的育种材料。这种具有典型特征的品种是经过10年培育的结果。

    能源草 - 育种人Dr.亚诺夫斯基.业诺什(60%)

    亚诺夫斯基.柔尔特(40%)

    2培育工作

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    原由20世纪石油工业的发展极度挤缩了以生物质为基础的能源载体和原材料的应用领域。现代的能源生产中大约90%是使用地下采掘出来的化石能源,造成大气成份的失衡和恶化。近150年来空气中的二氧化碳增加了28%,甲烷浓度增加了50%,二氧化氮增加了13%。 大气的恶化和煤、原油、天然气和铀储量的减少引起人们要求迅速改变能源结构的要求。现在关心的最大问题是以生物质能源为载体的再生能源在多大程度上替代化石性能源载体。欧盟在这个问题上订出的目标是,到2010年使用的能源中可再生能源达到21%,而在电能生产中要达到22%。可再生能源中生物质能源会占据重要角色,因为他具有环保优势,有潜力解决地区,特别是偏远农村发展中的尖锐问题。鉴于对生物质能源的认识,匈牙利萨尔瓦什研究所自上世纪90年代就开始用于能源和工业方面草种的培育工作,在欧洲是最早的单位。

    芦竹- 培育出能生产能源与生产牧草的二个品种、能源品种干草产量高的、适用于能源、造纸、木材、纺织和建筑工业用的新草种。从土地使用、经济性能和环境观点看,它为改善环境,提供新的市场开发和就业问题提供机会。

    芦竹- 植物学特征 多年生,有主干、匍匐茎、强有力扎入土壤1.8~2.5米,具有大丛根系。其茎为灰绿色,叶高180~220厘米,叶稀疏、平直而坚硬、茎上有节2~4个,灰绿叶子挺拔,叶面稍有凹凸不平,花簇匀直,长20~30厘米,成穗串状。4月中旬发芽,6月底7月初开花,7月底8月初颗粒成熟。种子颗粒是柳叶状,长0.8~1.2厘米,千粒重为2.8~3.8克。

    3生理特性

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    芦竹环境适应能力很差,在盐碱性、红壤荒山、缺水缺肥的土地上都不能生长。其抗旱、抗盐碱、抗寒性能都一般。

    农田肥水充足的情况下头一茬干草产量为10~15吨/公顷,燃烧值为14~17兆焦尔/公斤干草,接近和超过杨树、柳树、槐树、与匈牙利的褐煤相当。全纤维素含量超过松树,是多年生植物中相当高的。

    多年生品种,一次播种之后可连续生产10~15年,若在春季播种,则从第二年起就可以达到满产。

    4应用领域

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    做固体燃料

    在欧洲和世界各地用木质纤维燃烧供热和发电越来越具有现实意义不具有经济意义。能源草在开花期

    干草产量为15.82吨/公顷,而在同样雨量条件下树木的年产量为12吨/公顷。测试表明,能源草的燃烧值为14.968~15.981兆焦尔/公斤干草,褐煤为14.9~20兆焦尔/公斤,槐树为16.8兆焦尔/公斤,杨树为15.9兆焦尔/公斤,柴油为41.6兆焦尔/公斤。匈牙利芦竹亩生产成本:农田租金每亩500元,有机肥3吨1000元,化肥200公斤900元,机械费600元,人工800元,种植成本可以买10吨煤,显然没有经济效益。能源草用于燃烧时需经过挤压、分段等处理,做成草饼、草柱还需花钱。每公斤干草高温分解过程中可产生197.5牛顿升草瓦斯。用能源草生产沼气时发酵时间为15~20天,所产的瓦斯超过0.5立方米/公斤这更需花钱。

    做造纸和工业纤维原料

    能源草制作各向同性平面的平面成型特性非常好,拉伸、断裂和波纹形成可行性指标也优于传统造纸工业的各种纤维,在硬壁包装材料生产中很有优势。对与100%的草纤维板,以及草、木纤维按不同比例制成的纤维板(320公斤/立方米)。混合比例的纤维板在建筑业、家具业、装修业和车辆制造业中是不可缺少的基本材料。如果造纸厂、纤维板厂建在能源草基地,除了原料供应以外,还可以提供工厂所需的能源,减少运输距离,增强产品的竞争能力。

    做饲料

    芦竹饲用品种15米高以内收割的做饲料用,营养价值较高。

    用于土壤保护和改良

    能源草收割带走大量的肥料,使土壤越来越贫瘠,种过能源草的土地如不使用大量有机肥很快变成荒地。

    用于纺织工业

    能源草纤维素含量高、质量好,把它与工业用的纤维合理搭配,将有可能用于纺织工业,这方面的工作正在实验中。

    种植能源草要消耗的能源主要是机械耕作运输装卸用油,而要使用大量化肥及有机肥才能高产,能源转化能量的损失,总的来说,转化的能量略大于消耗的能量,在油价达到150元/桶有生产价值。

    5种类

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    高产的巨菌草

    一、巨茎草的生物学特性

    1. 名称及分类地位:

    中文名:巨菌草

    分类地位:隶属被子植物门,单子叶植物纲,禾本科,狼尾草属。原产地在北非,由福建省农林大学菌草研究所所长林占熺研究员引进改良培育,在中国大面积获得成功。

    这是一种适宜在热带生长和人工栽培的高产优质菌草,离开热带冬天不能越冬并全部枯死。

    2. 生物学特性

    巨菌草在热带地区为多年生植物。植株高大,抗逆性强,农田产量高,粗蛋白和糖分在株高1米含量高,直立、丛生,根系发达。在福建省农田生长半年,茎粗可达3.5厘米,节间长9~15厘米,15个有效的分蘖,每节着生一个腋芽,并由叶片包裹,叶片互生,长60~132厘米,叶片宽3.5~6厘米,8个月共生长35片叶。

    巨菌草的光合作用的最初产物为4-碳酸-羟基丁=酸和天门冬氨酸等四碳双羧酸产物,即光合作用生化途径为C-4途径。属典型的四碳植物,具有较高的光合速率。

    据测定光合速率为50~70毫克CO2/分米2/小时,(cooper 1970)。在热带地区高水肥种植,一般每公顷年产鲜草可达300吨以上,在中温带红壤荒山上难成活产量非常低。

    巨菌草光合与蒸腾之比较低,因此,巨菌草的生长除需高温外,还需湿润的土壤条件。巨菌草能耐受短期的干旱,但不耐涝。

    二、巨菌草的应用范围

    巨菌草虽是高产优质的菌草,用巨菌草作为培养料的很少,目前已知可栽培香菇、灵芝等49种食用菌、药用菌。除了作为菌料外,还可做饲料,同时还是水土保持的优良草种。08年开始应用于生物质发电最终因发电成本比煤高而放弃、纤维板、制造燃料乙醇等成本更高。

    三、巨菌草栽培方法

    第一种是短茎扦插。土地深耕,亩施有机肥3吨,复合肥100公斤,机械起垄,当气温稳定在15度以上,用刀把6个月以上巨菌草种茎切成有一到两个节的茎段,每畦种两行,株行距0.5米×0.5米左右。茎节腋芽朝上,斜插与地面成45度角,一个节插入土中,一个节在地表面,周围用土压实。干旱季节或土壤干燥时扦插后须连续浇水3~5天。在雨季栽培可用单节法繁殖,出苗中耕除草追肥,每次收获后施入植株从土壤中带走的各种肥料的3倍,化肥的利用率一般只有30%,霜冻前人工将老茎杆入窖以便来年种植或培土盖薄膜。

    第二种繁殖方法是分株法。具体做法是,春天先割去植株上端后把根头挖出,分成单株后种植,其余同上。

    第三种繁殖方法是全株条栽法,即把整株的巨菌草埋入土中,覆盖土厚2~3厘米,尾端留少量叶片露在地表,适宜季节栽种7~10天就可发芽,其余同第一种。

    含水量低的巨能草

    形态特征:多年生草本。具粗壮的根状茎。秆直立,有分枝。1年期株高5米左右,直径最大2.5公分。是福

    建省菌草开发工程协会近年引进培育的品种,适合在中国热区种植。生长环境:年降雨量在500mm以上温度在15度以上则生长旺盛。不耐寒,零度以下则全部冻死。

    生物量:人工种植,热带高水肥每亩产量干草2吨左右,鲜草水分45%左右。

    适合用途:作为菇类培养料;直接收割可以燃烧发电;纤维长、强度好,适合做纤维板、燃料乙醇。是作为能源草的好草种。干旱、寒冷地方、沙地都不能种植。是水土保持的好草种。 由于含水量高,必须晒干送进生物质发电厂锅炉燃烧。

    栽培方法

    适宜在候平均气温大于12℃的季节种植或雨季开始时种植。短杆扦插:采用腋芽进行无性繁殖。方法是用修剪刀剪带有两个节的茎,扦插杆的周围用土压实。栽后浇水至土壤湿透。全株条栽法:把整株巨菌草埋入土中,覆土2~4厘米。

    柳枝稷

    名称: 柳枝稷

    英文名: Versatile switch grAss

    学名: Panicum virgatum

    科属: 禾本科稷属

    类别: 多年生草本

    主要性状: 多年生丛生型禾草,根茎和种子繁殖,根深,株高l~2米。

    分布地区: 美国大平原及东部大部分地区的土生种。

    习性特点: 耐旱,耐排水不良的土壤。

    繁殖方法: 种子

    栽培管理: 种苗建植缓慢。4-5月播种,播量为6-7千克/公顷的纯、活种子。根茎和种子繁殖,根深,株高l-2M。

    柳枝稷现在的新用途:柳枝稷能从中提炼出酒精,又有“能源草”的称谓。中国农业大学资源与环境学院教授胡林等专家完成的一份未经验证的研究报告显示,目前未被利用的荒草地是中国最重要的保留土地资源之一,如果把其中能适合种植的361万公顷荒草地种植生物乙醇能源植物,每年潜在的生物乙醇产量达1100万吨,可替代当今中国汽油消费的23%。 经实验,柳枝稷草种在荒山上产量很低亩主1吨左右,种在农田亩产4吨左右,作牧草都嫌产量低,适口性差,冬季枯萎。

    来自藻类的新能源

    藻类是一类结构简单、低等、古老的植物。虽说它们其貌不扬,但是多数藻类能制造出大量的碳水化合物,经过发酵处理后,可以转化为乙醇燃料。令人惊叹的是,它还能产出一种生物“石油”,可以用来提炼汽油、柴油、航空燃油等,不仅工艺简便、产油效率高,而且整个过程很少污染空气。可以说,藻类植物与生物燃料“缘分”不浅。美国圣地亚国家实验室的生物燃料与生物能源技术专家安德鲁•克瑞穆说:“藻类植物有产出大量石油的潜能。我们可以利用藻类产出的原油替代一部分生物柴油,未来它们将可以替代更多的生物柴油。”

    为了缓解能源紧缺,英国的科学家发明了一项既不复杂、投资也不多的技术,他们将小球藻养殖在一个特制的池塘中,经过一段时间后打捞出小球藻,过滤完水分便直接用在发电厂发电,燃烧后排出的废气又被带到养殖池内。除了在池塘中培育水藻外,广阔的海洋也是藻类繁育的天地,科学家将又长又大的巨藻切碎,发现与微生物混合后产生了大量的可燃气体。此外,科学家发现藻类植物可能会对新能源做出新的贡献,比如一种藻类植物能利用海水、阳光、二氧化碳产生清洁的氢气。

    能源草能源草

    研究发现,从藻类植物提炼油有很多优势:

    1.可以通过现有炼油设备从藻类植物产油,并进一步提炼成各种油品;

    2.据测算,每英亩藻类植物产油的数量,要比目前作为生物柴油主要来源的玉米多得多;

    3.藻类植物对生长环境没有太多要求,可以长在农田边角的露天池塘里,不像玉米那样占用农田;

    4.藻类植物能捕获电厂废气中的二氧化碳,有助于减少空气中温室气体的含量。

    6主要价值

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    园林价值

    多年生竞争力,种子借助风力、动物传播,列入入侵生物目录,有造成生态灾难的巨大风险。多用于城市局部封闭式使用。

    能源价值

    产量太低没有能源价值,北方用来做牧草。

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    • 更新时间:2017-12-05
    • 创建者:jiangmingjun
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