生質燃料提煉自生物質，所謂的生物質系指有機活體或者有機活體新陳代謝的產物，例如牛糞。不同於石油、煤炭、核能……等傳統燃料，這新興的生質燃料是種可再生燃料。
生質燃料其中一種定義是「至少80%的體積，由十年內生產的有機活體物質所提練出的燃料。」
如同煤炭與石油，生質燃料也是儲存太陽能的燃料。太陽的能量經過植物光合作用的「捕捉」，以化學能的形式存於植物中。生質燃料其中一個優於大部分燃料的好處便是它可被生物分解，倘若不小心潑灑到自然環境，相較於其他燃料也較不容易造成環境污染。
基本介紹
- 中文名：生質燃料
- 外文名：biofuels
- 來源：生質燃料
- 類型：可再生燃料
- 原料：專門培植為生質燃料原料的作物
原料,套用,問題,生物質燃料,簡介,生物燃燒,生物質液體燃料,生物液體燃料,1.1 生物液體燃料產業的主要驅動因素,1.2 發展生物燃油產業將帶來顯著的環境效益,
原料
專門培植為生質燃料原料的作物，有主要在美國出產的玉米和黃豆；主要在歐洲的亞麻籽和油菜籽；巴西的甘蔗；東南亞的椰子油。工業、農業、林業、一般家庭製造出可生物分解的產物都可以作為原料，例如：稻草、麥梗、稻糠、木材、糞便、廢水和廚餘……等。這些原料經由無氧消化轉換為生化氣體。製成燃料的生物質，其原料常常是一些未被充分使用的廢棄物，像稻秣與動物廢棄物。至於木材與草的品質並不直接影響能量產生的多寡。
現在有許多科學家開始研究使用藻類或藍菌做為另一種生質燃料的原料，套用的層面包括生質柴油、甲醇、乙醇、甲烷，甚至氫燃料。以大麻做為原料的研究也在增加，但大麻的研究還得面對法律方面的問題。
在一些工業化的國家，例如德國，因為一般燃料的課稅比食物的高，所以由每單位食物產生能量的價錢較用一般燃料便宜。
未來可能利用藻類(例如海藻) 來生產生質柴油，以增加生質能源效率，和減輕生質能源可能對農產品價格的影響。 不過，技術上還需一些突破，而且於生產的藻類很可能是基因改造品種，因此預防這些藻類混入生態系統也是個課題。
套用
早在發現火以來，人類就開始將生質燃料作取暖和煮飯用。當電被發現後，生質燃料原本將被大量用能源生產。然而石化燃料：煤炭、石油、天然氣被大量發現與其套用技術的發展，使得生質燃料在能源、交通運輸等方面的功能被世人所忽略。
液態生質燃料的套用始於早期的汽車工業。內燃機的發明者，德國的尼古拉斯·奧古斯特·奧圖，計畫用乙醇做為這項發明的燃料。柴油引擎的發明者，德國的魯道夫·迪塞爾，打算拿花生油做為它的燃料。由亨利·福特發明的T型福特，完全使用乙醇為燃料。但在賓州與德州的油田被發現後，石油變得很便宜也極易取得，於是汽車便開始改用石油或柴油。
問題
生產生質燃料的作物被生物質分解或者燒荒種地，導致需要數十年甚至數個世紀的生物燃料才能補償所排放的碳[1]。為了生產生質燃料，許多土地被改為農地，尤其是開發新的農地會破壞生態。生質燃料的大量使用也造成糧食價格上漲，並威脅貧窮人口的生存。
為了製造及運輸生質燃料會產生污染、二氧化碳排放及使用水資源、化肥。在地生產使用生質燃料可以減少這些問題，但是就算在地生產，生質燃料在環保上可能還是不值得，甚至有些研究顯示、一些已經量產的生質酒精在經濟上都是不值得──例如製造玉米酒精所需要的能量會超過玉米酒精能提供的能量。
用痳瘋樹(又名桐油樹)可用於生產生質燃料，這些作物可生長在不適於糧食作物生長的荒地、幾乎不需施肥，其種子亦不可食用，對糧食生產影響更小。但有些人認為還是要避免以下狀況：有些第三世界國家的農民，可能會為了賺錢，而把原本用來生產糧食作物的土地，拿來種植能源作物；就算能源作物本身不可食、也可以在不食之地種植，但是還是有減少糧食生產的危險性。
採用廢棄食用油來生產生質柴油不會占用食物來源，被認為是目前真正值得推廣的生質燃料，但是廢油中含有許多無用物質，會增加生產問題。
纖維素乙醇是採用人體無法消化的部位，因此比較不會降低糧食生產，也可以減少新農地的需求，但是由於植物的細胞壁（纖維素主要存在的位置）構造相當複雜，且含有許多不同物質，因此以現在的技術來說，生產成本較高；此外，農業廢棄物同時也是一種良好而且重要的有機肥料，因此纖維素乙醇的大量使用也是有環保上的疑慮。
生物質燃料
生物質燃料：是指將生物質材料燃燒作為燃料，一般主要是農林廢棄物（如秸稈、鋸末、甘蔗渣、稻糠等）[1]。主要區別於化石燃料。在目前的國家政策和環保標準中，直接燃燒生物質屬於高污染燃料，只在農村的大灶中使用，不允許在城市中使用。生物質燃料的套用，實際主要是生物質成型燃料（BiomassMouldingFuel，簡稱"BMF"），是將農林廢物作為原材料，經過粉碎、混合、擠壓、烘乾等工藝，製成各種成型（如塊狀、顆粒狀等）的，可直接燃燒的一種新型清潔燃料。
2017年10月27日，世界衛生組織國際癌症研究機構公布的致癌物清單初步整理參考，生物質燃料（主要是木材），家用燃料燃燒的室內排放在2A類致癌物清單中。[2]
簡介
生物質能是指利用自然界的植物、糞便以及城鄉有機廢物轉化成
光合作用
的能源。生物質，除去其在地球生態環境中所起的美學價值外，對人類還是便利的經濟的可再生能源。 生物質通過光合作用將 CO2和水結合形成碳氫化合物(糖)以構件生物質的骨架，並在此過程中將太陽能儲存在生物體內結構化合物的化學鍵中。 在這一過程中伴隨著大量植被的繁衍生息為人類的發展建設提供了可長期利用的能量材料。 而當它們被利用時，構成生物的基本元素 (C、O、H、N 等) 又為新生生物所用，而儲存在其化學鍵中的能量被釋放出來或轉化成其他形式的能量。
化學鍵
在生物質和石化資源被利用的過程中，它們最突出的區別是它們對環境的影響不同 ：當生物降解，它釋放的大多數化學物質返迴環境被生物體再利用 ；然而，石化資源長期深埋地下，在未被開採及利用前，能較穩定的存在，且對環境的影響較小，但是當它燃燒時，大量的石化過程中沉積的如硫、重金屬等物質被釋放出來且很難為生物體利用，由此造成嚴重的環境污染，如酸雨等。 所以，相對於石化能源，生物質燃料具有許多特有的環境價值。 它能減少氣候變化，土壤侵蝕、水污染和垃圾堆積的壓力、提供野生生物居住
環境和幫助維持更好的生態健康等 ;在生物利用和再生的碳循環中，生物燃燒不會產生淨 CO2的釋放，所以對溫室效應的影響也比較小 ；燃料後產生較少生物殘滯，且還可以用作生物化肥。
簡單的生物質燃料使用（燃燒木材產生熱）
能量從生物質中抽提出來 ，從而大大提高城鄉及鄉村的物質經濟生活。 這也成為今天生物能源研究的核心[3]。
生物質燃料中較為經濟的是生物質成型燃料，多為莖狀農作物、花生殼、樹皮、鋸末以及固體廢棄物(糠醛渣、食用菌渣等)經過加工產生的塊狀燃料，其直徑一般為6~8毫米，長度為其直徑的4~5倍，破碎率小於1.5%~2.0%，乾基含水量小於10%~15%，灰分含量小於1.5%，硫含量和氯含量均小於0.07%，氮含量小於0.5%。若使用添加劑，則應為農林產物，並且應標明使用的種類和數量。
生物燃燒
直接燃燒是一種最常用的、直接的和商業可行的從生物質中提取能量的方式。 從
生物燃料
(3) 釋放的氣體與空氣中的氧在高溫下燃燒，並產生高溫分解物的噴射 ；
這一過程的主要問題是低效率。 如上所述，溢出的火苗和可燃燒氣體使絕大多
火爐
數的熱無法利用而白白浪費。 以木材燃燒制沸水過程而言，1m3乾木材含10G J 能量，而使 1L 水提高 1 ℃需要 412K J 的熱能，所以煮沸 1L 水需要少於 400K J 的能量，數值上僅相當於 40cm3的木材— — — 僅僅是一根小樹枝而已。 可實際上在一個小的火爐上，我們大概需要至少 50 倍的木材，即效率不超過 2 %。
而提高燃燒效率的方法主要有：
(1) 足夠高的溫度；
(2) 足夠的氧；
(3) 充分的燃燒時間；
(4) 較少的能量逃逸。
鍋爐
得了長足的發展，以滿足更高的效率和更少的釋放量 (灰塵和CO)的需要。 特別在燃燒室的設計，燃燒的空氣供給和燃燒自動控制過程等方面都取得較大的進步。 手動鍋爐，燃機效率已經從 50 %提高到 75 %～90 %，而自動鍋爐，從 60 %上升到了 85 %～92 %。
但是由於各種原始的生物燃料都極易降解，所以它們不易用於長時間的儲存。 而且由於它們相對較低的能量密度，所以長距離的運輸也顯得極不經濟。再則雖然鍋爐在熱能利用率上取得一定的進展，但是總的能量利用率仍然很低。 所以通過其他形式從生物質中獲取能源，以提高能量的利用率，滿足長距離的能量供給和儲備在 20 世紀 80 年代後成為了研究的熱點。
生物質液體燃料
生物液體燃料
1.1 生物液體燃料產業的主要驅動因素
生物質能資源包括農作物秸稈和農業加工剩餘物、[2]薪材及林業加工剩餘物、禽畜糞便、工業有機廢水和廢渣、城市生活垃圾和能源植物，可轉換為多種終端能源如電力、氣體燃料、固體燃料和液體燃料，其中受到最多關注的是生物質液體燃料（生物燃油）。世界不少國家已經開始發展生物燃油產業（包括生物燃油加工業以及其相關產業，如能源農業和能源林業），其中共同的目的在於保障石油安全。
2004 年中國石油淨進口量為1.2 億噸，消費量為3.1 億噸，進口依存度達到了38.7%；國際能源署（IEA）預測中國到2010 年、2020 年石油進口依存度將達到61.0%和76.9%。石油進口量和進口依存度的迅速攀升給中國石油安全帶來了日益嚴重的影響；中國的石油安全問題也引起了一些國家的顧慮。國產的石油和石油替代燃料能否“養活中國”呢？與資源有限的煤炭液化和國內油氣資源開發等手段相比，資源可再生而且潛力巨大的生物燃油技術也受到了越來越多的關注。巴西生物燃油產業利用蔗糖發酵製取生物乙醇，2002 年消費量達到了104 億公升，替代率接近40%。
美國和歐盟國家在生物燃油產業方面也有豐富的經驗。不過巴西的發展背景與中國更為接近。巴西生物燃油產業（以生物乙醇工程為開端，後來又發展了生物柴油）源於1975 年，起因主要有二：一是出於國家能源安全和經濟發展的考慮，在1973-1974 年第一次石油危機中，由於巴西80%的燃料依賴進口，油價暴漲使巴西損失了40 億美元，經濟也受到沉重打擊；其次是為了促進國內種植業的發展和保護農民的利益，因為巴西是全球最大的甘蔗種植區。
1.2 發展生物燃油產業將帶來顯著的環境效益
能源農林業的大規模發展可以有效地綠化荒山荒地、減輕土壤侵蝕和水土流失。大量使用生物燃油對中國大氣環境的保護和改善也有著突出的意義：與化石燃料相比，生物燃油的使用很少產生NOx 和SOx 等大氣污染物；由於生物質CO2的吸收和排放在自然界形成碳循環，其能源利用導致的CO2 排放遠低於常規能源。到2050 年生物燃油開發量如果能達到1.05 億噸（這一數據是基於能源研究所2005 年“中國能源中長期開發利用前景分析”研究項目的生物質能部分的情景分析；情景分析中能源林業以生產生物柴油原料為主，能源農業以生產生物乙醇原料為主；其中2020 年、2030 年、2050 年預計開發量為：生物乙醇0.039、0.079、0.16 億噸，生物柴油0.15、0.33、0.89 億噸），則可綠化約3000 萬公頃荒山荒地，減排約3.1 億噸 CO2。
1.3 發展生物燃油產業將為中國“三農”問題做出貢獻 建設從能源農林業到生物燃油加工業的生物燃油產業鏈可以成為中國解決“三農”問題的一個有力手段。
1.3.1 帶動農業經濟和林業經濟2020 年生物燃油開發量預計為1900 萬噸左右，初步估算可給國家和地方創產值1000 億元。到2050 年生物燃油開發量如果能達到1.05 億噸，將創造5000億元左右的年產值、吸納1000 萬個以上的勞動力（主要是能源農林業接納的就業），並為帶動農村經濟發展起到極大的作用；形成這部分生物燃油產能的初始投資（主要是產業建設投資，荒地改造和樹種等費用相對較低）預計可以控制在1.0 萬億元以內：年產值與產能投資的比值（大於1：2）大於某些常規能源產業的比值（例如，火電的年產值與產能投資的比值約為1：2.5）。
1.3.2 創造大量就業特別是農村地區的就業可以吸納1000 萬個以上的勞動力，其中主要是農村勞動力，這有利於緩解農村大量勞動力閒置的局面。
1·3.3 為中國的城鎮化建設提供有力支持一方面，中國的城鎮化建設提高了人均能源需求量，特別是人均燃油需求量；另一方面，城鎮化建設需要與之相伴的產業建設和就業機會的創造（一定程度上還需要增加在農村的就業機會以緩衝農村向城鎮的移民浪潮）：能源農林業（和生物燃油加工業）在這兩方面都可以發揮重要作用。
