可再生資源回收前景精選(九篇)
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第1篇：可再生資源回收前景范文
可再生包裝領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入投資者的視野。
一位PE人士告訴筆者，2013年VC/PE投資的主要領(lǐng)域依然是互聯(lián)網(wǎng)，但新材料領(lǐng)域所蘊(yùn)藏的潛力也讓人不可小覷?！翱煜穼Πb變革的需求帶來了可再生包裝市場巨大的商機(jī)，而以往這一領(lǐng)域在技術(shù)、投資等方面都有很多空白，恰恰是PE進(jìn)入的好時(shí)機(jī)。”
據(jù)其透露，目前他與擁有可再生包裝技術(shù)的兩家公司正在接觸，而PE大佬鼎暉等公司也瞄準(zhǔn)了這一領(lǐng)域。而據(jù)全球行業(yè)分析公司預(yù)計(jì)，2015年全球可再生軟包裝市場的需求將達(dá)到1878萬噸，屆時(shí)將形成一個(gè)價(jià)值相當(dāng)于700億美元（約4200億人民幣）的市場。
外資布局
越來越多的企業(yè)也嗅到了這個(gè)行業(yè)的商機(jī)。
近日，世界領(lǐng)先的林紙企業(yè)斯道拉恩索集團(tuán)宣布，其在廣西建立的紙漿和紙板一體化項(xiàng)目在發(fā)改委獲批，這項(xiàng)目由其可再生包裝事業(yè)部負(fù)責(zé)的總額達(dá)16億歐元的工業(yè)投資項(xiàng)目，是北歐企業(yè)迄今為止在海外最大規(guī)模的單項(xiàng)投資。
這被認(rèn)為是斯道拉恩索實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的大動(dòng)作之一，即從一家歐洲漿紙生產(chǎn)公司轉(zhuǎn)型為全球性可再生材料公司。
據(jù)悉，自2008年以來斯道拉恩索在歐洲印刷媒體的市場已經(jīng)萎縮超過20%，集團(tuán)于是采取了一系列結(jié)構(gòu)性調(diào)整。2012年斯道拉恩索將公司收入的0.7%（8100萬歐元）投資到研發(fā)中，并于2013年調(diào)整事業(yè)部，將可再生包裝事業(yè)部和生物質(zhì)材料事業(yè)部作為業(yè)務(wù)重點(diǎn)。
隨著消費(fèi)意識的不斷改變以及經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)需求的改善，可再生、綠色環(huán)保包裝成為未來發(fā)展方向。值得注意的是，近期，三星、小米等手機(jī)品牌推出的新產(chǎn)品，均紛紛采用環(huán)?？稍偕牧习b盒，戴爾公司目前已有半數(shù)以上的包裝采用可再生的材料，并宣布將建立完全零廢棄的包裝流程。
“在中國投資建立一個(gè)民用紙板廠正是支持了我們轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。”斯道拉恩索集團(tuán)中國區(qū)總裁宋望球表示，廣西項(xiàng)目計(jì)劃是生產(chǎn)基于纖維的包裝紙板，包括液體包裝紙板、食品用途紙板以及其他民用消費(fèi)品包裝紙板，計(jì)劃于2016年年初投入運(yùn)營。第一階段的資本開支預(yù)計(jì)為7.6億歐元左右，其中5.9億歐元將用于工業(yè)項(xiàng)目投資，1.7億歐元將用于原料林基地業(yè)務(wù)。
在其看來，未來基于纖維的民用紙板需求在亞洲正強(qiáng)勢增長，而在中國需要對市場進(jìn)行高質(zhì)量的細(xì)分，以可再生材料為原料的包裝產(chǎn)品還有很大的發(fā)展空間。
“在未來的十年內(nèi)，預(yù)計(jì)中國市場中對此類產(chǎn)品的需求將以每年10%的速度遞增?！彼瓮虮硎?，斯道拉恩索的策略是在中國投資設(shè)廠，以液態(tài)食品、消費(fèi)電子等重點(diǎn)行業(yè)為突破口，通過延伸可再生包裝上下游的產(chǎn)業(yè)鏈條來提品和服務(wù)。
市場需求上升
毫無疑問，可再生材料現(xiàn)已成為產(chǎn)品包裝領(lǐng)域的一大亮點(diǎn)，看到了中國市場巨大的增長潛力，外資巨頭正在通過各種方式快速滲透市場。
“在成長型市場中，特定的包裝細(xì)分市場將以每年15%～20%的速度增長，到2020年全球會新增15億消費(fèi)者，對消費(fèi)類包裝產(chǎn)品的需求也逐日上升?！彼瓮蚍治觥?/p>
據(jù)了解，斯道拉恩索2011年就收購了位于河北遷安的民營包裝企業(yè)正元國際包裝集團(tuán)，為消費(fèi)類電子提供微瓦楞包裝盒。而此次廣西北海林漿紙一體化項(xiàng)目的巨額投資，更表明了外資巨頭對于中國包裝市場的青睞。
利樂也同樣在發(fā)力這一市場，并在2013年新增了生物質(zhì)塑料采購計(jì)劃，計(jì)劃從2014年開始采用生物質(zhì)低密度聚乙烯用以生產(chǎn)利樂包裝，屆時(shí)包裝原材料中可再生資源的比率將高達(dá)82%。
來自Frost & Sullivan一份研究報(bào)告指出，隨著應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)、技術(shù)成本的降低以及顧客認(rèn)知的提升，亞太地區(qū)生物可再生材料市場預(yù)計(jì)將以超過每年19%的速度持續(xù)增長，生物可再生材料有望在眾多包裝應(yīng)用方面取代一般塑膠，迎來加倍成長機(jī)會。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，可口可樂目前正在跟不同的上游企業(yè)聯(lián)絡(luò)，在全球范圍內(nèi)推動(dòng)可再生植物為原料制作PET瓶的技術(shù)研發(fā)應(yīng)用。此前可口可樂提出，到2020年其全球所有PET塑料瓶飲料都將采用植物環(huán)保瓶包裝。
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，這一年產(chǎn)數(shù)以千億計(jì)的飲料廠家對可再生材料包裝應(yīng)用的關(guān)注，無疑將形成巨大市場需求。
對此，諾維信亞洲生物質(zhì)能高級研發(fā)經(jīng)理吳桂芳表示，以纖維素等生物質(zhì)材料生產(chǎn)化學(xué)品，從而實(shí)現(xiàn)對石油基化學(xué)品替代，是一個(gè)十分有意義的方向。從2009年開始，諾維信就已與巴西最大的石化公司Braskem合作研究開發(fā)生物塑料瓶原料，計(jì)劃于2014年年底使該技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。
同時(shí)，包括臺灣的遠(yuǎn)東集團(tuán)、意大利的M&G集團(tuán)以及長春大成集團(tuán)等生產(chǎn)企業(yè)，都在這一技術(shù)領(lǐng)域加大研發(fā)投入。
技術(shù)、成本難關(guān)待解
不過，目前的可再生包裝市場也并不如看起來那么美好。
以牛奶和飲料為例，液體食品的灌裝生產(chǎn)線運(yùn)行速度非?？?，對包裝材料的印刷、封口、折疊、成型等要求都很嚴(yán)格。在整個(gè)生產(chǎn)過程中，可再生包裝材料不能出現(xiàn)任何紕漏。
“這要求企業(yè)必須投入大量研發(fā)力量，在生產(chǎn)質(zhì)量和制造工藝上不斷追求創(chuàng)新和改善?！蹦壳八沟览魉髡谘邪l(fā)微纖化纖維素，可減輕包裝重量，而且用于包裝以外的產(chǎn)品，如體育用品、游艇外殼等。不過這類研發(fā)通常需要10年時(shí)間。宋望球認(rèn)為，斯道拉恩索在全球擁有1100項(xiàng)專利，正是因?yàn)槠鋫?cè)重對產(chǎn)品技術(shù)和質(zhì)量要求比較高的領(lǐng)域。
而以可再生原料制作PET塑料材質(zhì)方面，還面臨著技術(shù)和成本上的雙重挑戰(zhàn)。由于技術(shù)工藝還處在研發(fā)示范階段，又缺乏具有規(guī)模化產(chǎn)能的工廠連續(xù)成功運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，該項(xiàng)技術(shù)在經(jīng)濟(jì)性上是否能與傳統(tǒng)石化路徑抗衡，目前尚是一個(gè)未知數(shù)。
“除非有下游廠商像可口可樂一樣愿意為這類產(chǎn)品提供溢價(jià)，否則對生產(chǎn)廠商而言，這類產(chǎn)品在成本上無法與傳統(tǒng)石化路徑產(chǎn)品相比，很難有大規(guī)模的資金投入?！鄙鲜鰳I(yè)內(nèi)人士如是說。
在中投顧問輕工業(yè)研究員熊曉坤看來，可再生材料在包裝行業(yè)的應(yīng)用市場非常大，原材料成本低廉又環(huán)保，與目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢相一致，目前在日本、美國等國家應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，前景明朗。但是與海外企業(yè)的熱情相比，中國企業(yè)在可再生包裝上還略顯落后。
據(jù)介紹，目前我國可再生材料包裝正處于萌芽期，主流投資者還未將目光聚集在這一領(lǐng)域，行業(yè)內(nèi)資金量較少，包裝企業(yè)投入的研發(fā)規(guī)模較小，技術(shù)和產(chǎn)品沒有較大突破。
第2篇：可再生資源回收前景范文
關(guān)鍵詞：綠色；無機(jī)化工；化學(xué)與工藝
化學(xué)在人類發(fā)展過程中起著十分重要的地位，為人類的生存與發(fā)展提供了重要的物質(zhì)保障。與此同時(shí)，化學(xué)生產(chǎn)帶來的各種污染問題同樣也給人類的生存與生活產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，如何發(fā)展對人類健康和環(huán)境危害較小的生產(chǎn)工藝，成為化學(xué)家面臨的新問題，綠色化學(xué)由此得到發(fā)展。綠色化學(xué)與工藝是指利用化學(xué)技術(shù)和化學(xué)方法，減少或者消除對人類及環(huán)境有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生，使化工生產(chǎn)與環(huán)境友好共存。
1 綠色化學(xué)與工藝在無機(jī)化工過程中的應(yīng)用
1.1 綠色化學(xué)與工藝介紹
1.1.1 原子經(jīng)濟(jì)理念下的綠色化學(xué)。原子經(jīng)濟(jì)理念提出較早，其含義是：在化工生產(chǎn)過程中，應(yīng)將化工原材料中的分子最大化的轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物。雖然無機(jī)化工生產(chǎn)對社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要影響，極大地推動(dòng)了社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但我們也應(yīng)該清醒地認(rèn)識到化工生產(chǎn)給環(huán)境帶來的危害。為此，應(yīng)在化工生產(chǎn)和研發(fā)中，充分發(fā)揮原子經(jīng)濟(jì)理念的作用，最大限度的將化工原材料轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物，降低化工生產(chǎn)對環(huán)境和人體健康的危害。
1.1.2 原料的綠色化。化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中，由于工藝需要，通常會在化工生產(chǎn)中使用氫氰酸、光氣等有毒原料，這些有毒原料在反應(yīng)過程中會產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)，給作業(yè)人員人體健康帶來極大危害，同時(shí)也給環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。為保護(hù)工作人員的人體健康，使環(huán)境免受污染，化工企業(yè)應(yīng)在化工生產(chǎn)中盡可能采用無毒無害的化學(xué)物質(zhì)。
化工企業(yè)在生產(chǎn)中使用酸、堿或有機(jī)化合物替代有毒化工原料，降低了化工生產(chǎn)的毒性，但酸、堿性物質(zhì)腐蝕性較強(qiáng)，在反應(yīng)過程中會產(chǎn)生高濃度的酸性氣體或堿性氣體，不僅腐蝕化工生產(chǎn)設(shè)備，縮短設(shè)備使用壽命，還會對作業(yè)人員身體造成嚴(yán)重影響，這也是應(yīng)盡量避免的。綜上所示，化工企業(yè)應(yīng)改進(jìn)生產(chǎn)工藝，采用無毒、無害、無腐蝕性的化工原料，若必須要使用腐蝕性材料，應(yīng)利用催化劑加快反應(yīng)速率，降低反應(yīng)條件，減少腐蝕性化學(xué)品對設(shè)備的危害。
1.1.3 溶劑的綠色化?；どa(chǎn)過程中，需要使用大量的溶劑，其主要功能是反應(yīng)介質(zhì)、分離物質(zhì)以及配置溶液等，部分溶劑會在反應(yīng)后產(chǎn)生大量污染氣體，為降低溶劑在反應(yīng)過程中產(chǎn)生有毒有害氣體，可使用綠色無污染的溶劑，如超臨界二氧化碳（CO2）。超臨界二氧化碳溶劑是指溫度和壓力達(dá)到臨界點(diǎn)以上的流體，具有與溶劑一樣的密度，而且具有氣體的粘度和傳質(zhì)速度，該溶劑在化工生產(chǎn)反應(yīng)中得到初步應(yīng)用，已經(jīng)取得了較為理想的效果。相對于其他傳統(tǒng)溶劑而言，超臨界二氧化碳具有無毒、不可燃，成本低等優(yōu)勢，因此具有十分廣闊的發(fā)展前景。
1.1.4 可再生資源的利用?？稍偕Y源生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品是綠色化學(xué)未來重要的研究領(lǐng)域之一，也是無機(jī)化學(xué)企業(yè)未來發(fā)展的方向?？稍偕Y源的使用不僅能有效緩解資源緊缺問題，還能將化工生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物變廢為寶。如化工生產(chǎn)過程中廢棄物經(jīng)過處理后，可用于動(dòng)物喂養(yǎng)、燃料燃燒以及其他用途，這主要是通過生物或農(nóng)業(yè)肥料進(jìn)行聚合物再造工作完成的?？稍偕Y源的利用，提高了化工生產(chǎn)的環(huán)境效益，降低其成本，可有效提升化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
1.2 綠色化學(xué)與工藝應(yīng)用實(shí)例
1.2.1 含汞廢液微電解處理工藝。汞在化工生產(chǎn)商有重要用途，同時(shí)該物質(zhì)也是對環(huán)境和人體具有危害的一種金屬物質(zhì)。上世紀(jì)五十年代日本水俁事件以后，世界各國開始加大了環(huán)境保護(hù)力度，并對工業(yè)廢水中汞污染問題的處理進(jìn)行了深入研究。在電池生產(chǎn)工藝中，工業(yè)廢水含有大量的汞、鋅、錳等重金屬，對廢水中的汞進(jìn)行處理是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。雖然除汞的方法較多，但各類方法的特點(diǎn)不同，而且適合應(yīng)用于電池廠工業(yè)廢水處理的方法并不多。較為常用的有混凝法處理工藝，該工藝是將三種重金屬轉(zhuǎn)化為氫氧化物或者氧化物污泥，從而達(dá)到降低污染物含量的目的。但該工藝在汞含量較高時(shí)難以達(dá)到量的處理效果，如某電池廠每天生產(chǎn)100t工業(yè)廢水，其中汞、鋅、錳的污泥含量大約為20-50kg，直接排放形成了巨大的資源浪費(fèi)，同時(shí)還會污染環(huán)境。
新研發(fā)的微電解-混凝沉淀技術(shù)可用于電池含汞廢水處理工藝中，試驗(yàn)結(jié)果表明，總含汞量低于1.765mg/L的工業(yè)廢水經(jīng)過該工藝處理后，其總汞含量達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，而且汞基本富集于汞泥當(dāng)中，有效避免了鋅、錳污泥的污染，為后期金屬的回收利用提供了便利；該工藝操作簡單，使經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益得到了同步實(shí)現(xiàn)。
1.2.2 液相法芒硝制堿中苛化廢渣利用工藝。近年來，我國科研學(xué)者開始研究液相法芒硝制堿新工藝，并取得了顯著進(jìn)展。該工藝主要分為兩部分，①通過加入中介質(zhì)，將芒硝（Na2SO4?10H2O）轉(zhuǎn)化為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的高濃度Na2CO3溶液；②將得到的Na2CO3溶液中的溶質(zhì)直接苛化為NaOH溶液。在制取NaOH溶液的同時(shí)，產(chǎn)生大量的苛化廢渣，其主要成分是碳酸鈣（CaCO3），若將其棄掉，不但降低原料的利用率，而且還要占用大量的土地堆存，造成嚴(yán)重污染。
為解決制堿工藝中廢渣對環(huán)境污染問題，科研工作者在回收利用方面進(jìn)行了較為系統(tǒng)的探究試驗(yàn)。具體流程如下：第一步，廢渣成分分析，主要對苛化鈉組成進(jìn)行分析；第二步，轉(zhuǎn)化，利用碳化法將廢渣中的碳酸鈣成分轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)的碳化鈣；第三步，碳化鈣的利用，試驗(yàn)證明轉(zhuǎn)化后的輕質(zhì)碳化鈣可廣泛用于冶金、有機(jī)合成、玻璃制造等制造工藝中，而且還能用于塑料、橡膠、油膜的填料。該處理工藝不僅減少了廢渣對環(huán)境的污染，還使原材料得到了充分利用，降低了燒堿和塑料等產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。
2 結(jié)束語
無機(jī)化工生產(chǎn)與我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)，在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也帶來了一些問題，如環(huán)境污染問題以及人類健康問題，需要我們采取積極的應(yīng)對措施。為促使化工生產(chǎn)能夠健康持續(xù)發(fā)展，減少對環(huán)境的污染，保障工作人員健康，應(yīng)充分利用現(xiàn)代生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)，從原材料、溶劑、生產(chǎn)工藝等多個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)無機(jī)化工的綠色化生產(chǎn)，確保無機(jī)化工能夠持久發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]鄭會勤，李成未，李珂，張松平.綠色過程工程在化工和化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探索[J].河南教育學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，04.
第3篇：可再生資源回收前景范文
【關(guān)鍵詞】化工產(chǎn)業(yè)；精細(xì)化工；綠色精細(xì)化工；發(fā)展策略
在國內(nèi)化學(xué)工業(yè)蓬勃發(fā)展的情況下，精細(xì)化工產(chǎn)品的作用地位逐漸凸現(xiàn)出來。目前，新領(lǐng)域的精細(xì)化工已經(jīng)成為我國化學(xué)工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略工作的一個(gè)重要組成部分，國家在資金投入和政策扶持上都對精細(xì)化工給予重點(diǎn)保護(hù)。我國的精細(xì)化工大部分產(chǎn)品已經(jīng)完全可以滿足國內(nèi)市場的需求，相當(dāng)多的產(chǎn)品甚至應(yīng)用于出口貿(mào)易市場，如甜葉菊、木糖醇、天然色素這類以植物資源為原料的化工產(chǎn)品在國際市場上就受到了廣泛的歡迎。但是，在更多的化工產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)我國的精細(xì)化工也存在一些問題，受到了先進(jìn)的發(fā)達(dá)國家化工工業(yè)的不斷挑戰(zhàn)。可見，我國的精細(xì)化工如何在發(fā)展過程中看清國際形勢，適時(shí)調(diào)整發(fā)展戰(zhàn)略，獲得更光明的發(fā)展前景，都是精細(xì)化工發(fā)展所要面臨的問題。
1 我國精細(xì)化工發(fā)展面臨的問題
精細(xì)化工是隨著化工技術(shù)的不斷發(fā)展而逐漸從傳統(tǒng)的化學(xué)品生產(chǎn)工業(yè)中脫離出來生產(chǎn)精細(xì)化工產(chǎn)品的特殊門類，在歐美國家等發(fā)達(dá)國家當(dāng)中，他們所生產(chǎn)的化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品的精細(xì)化程度概率已經(jīng)達(dá)到了60%以上。我國精細(xì)化工起步較晚，但在改革開放政策實(shí)行以后，隨著社會主義市場化經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及中國加入世界經(jīng)濟(jì)貿(mào)易組織加強(qiáng)國際間的交流合作，精細(xì)化工的發(fā)展條件也逐漸變得越來越好，特別是在染料顏料、農(nóng)藥化肥、醫(yī)藥化學(xué)品、畜牧飼料這些產(chǎn)品領(lǐng)域里，我國的精細(xì)化工出口總量站在世界前列。但是和發(fā)達(dá)國家對比起來，我國化工的精細(xì)率只有40%左右，其主要原因表現(xiàn)如下：第一，化工生產(chǎn)自動(dòng)化水平不高。我國有不少中小化工企業(yè)生產(chǎn)模式仍停留在作坊式的手工操作，生產(chǎn)效率極其低下；第二，化工企業(yè)技術(shù)的自我開發(fā)能力較弱，大部分化工企業(yè)都未曾建立科技開發(fā)的應(yīng)用研究機(jī)制，對于怎么樣才能將生產(chǎn)的精細(xì)化工產(chǎn)品主動(dòng)地推向市場以及提供有關(guān)的技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目都很少關(guān)注；第三，低檔次精細(xì)化工產(chǎn)品居多，一些產(chǎn)品出現(xiàn)積壓浪費(fèi)的現(xiàn)象。
2 精細(xì)化工向綠色精細(xì)化工發(fā)展的前景
雖然我國的精細(xì)化發(fā)展受到了上述客觀條件的制約，但是隨著國家在經(jīng)濟(jì)上和政策上給予精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)的幫助和扶持，我國精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)還是有相當(dāng)廣闊的市場發(fā)展前景的。除了精細(xì)化工行業(yè)新科學(xué)技術(shù)的不斷引進(jìn)和學(xué)習(xí)以及化工產(chǎn)業(yè)規(guī)模的集團(tuán)化發(fā)展之外，精細(xì)化工向綠色環(huán)保方向發(fā)展也是我國化工產(chǎn)業(yè)今后發(fā)展的必然趨勢。
綠色精細(xì)化工就是利用綠色化學(xué)原理和技術(shù)加工手段，選用那些純天然無公害或者低污染的原材料，開發(fā)綠色化的化學(xué)生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出的化工產(chǎn)品對社會環(huán)境和人體健康是沒有任何破壞和損傷的，并且精細(xì)產(chǎn)品還具有可利用回收的價(jià)值。之所以會產(chǎn)生這種綠色化新發(fā)展模式，是因?yàn)樵谶^去的化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中資源利用的不合理浪費(fèi)以及化工對生態(tài)環(huán)境造成惡劣的影響。如果要探索出現(xiàn)代化工產(chǎn)業(yè)新的道路，就必須從生態(tài)環(huán)保的角度出發(fā)，實(shí)施綠色精細(xì)化工生產(chǎn)，為今后的生態(tài)可持續(xù)性發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。
3 綠色精細(xì)化工的發(fā)展策略
3.1 積極促進(jìn)精細(xì)化工原料綠色化
要促進(jìn)精細(xì)化工原料的綠色化，就必須采用無毒無害無污染的化學(xué)工藝有機(jī)合成原料，但是要實(shí)現(xiàn)合成加工工藝，這對石油的需求量變得非常大，而日益短缺的資源使用現(xiàn)狀不能完全滿足這種較大的需求。因此，技術(shù)人員應(yīng)該盡可能提高對可再生資源的利用效率，以防止綠色化學(xué)工業(yè)發(fā)展因?yàn)榫G色原材料的缺乏而遇到瓶頸?；ぎa(chǎn)業(yè)里常常利用的可再生資源就是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的生物質(zhì)資源，它具有貯量豐富、成本低、可循環(huán)再生的利用優(yōu)勢，逐漸被化學(xué)工藝產(chǎn)業(yè)所廣泛關(guān)注，特別是近年來生物質(zhì)資源已經(jīng)成為了最主要的化工產(chǎn)品原材料。
3.2 積極促進(jìn)精細(xì)化工技術(shù)綠色化
精細(xì)化工的綠色化技術(shù)主要包括以下幾種：（1）綠色催化技術(shù)。催化劑是化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的基本要素。綠色催化技術(shù)就是通過改變催化劑成分，促進(jìn)化學(xué)物質(zhì)的高效合成，防止不良的副作用有害毒物的產(chǎn)生，并且能夠做到干凈無污染，充分保護(hù)生態(tài)環(huán)境。（2）電化學(xué)合成技術(shù)。電是一種環(huán)保型的可再生資源，利用電子來促進(jìn)物質(zhì)間的化學(xué)合成反應(yīng)能夠達(dá)到清潔環(huán)保的作用。（3）計(jì)算機(jī)分子技術(shù)。該技術(shù)充分利用電子計(jì)算機(jī)對化工產(chǎn)品的構(gòu)造、特征、規(guī)律進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，并對綠色精細(xì)化工產(chǎn)品的關(guān)鍵因素進(jìn)行放大，實(shí)現(xiàn)化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)無廢水、無廢渣、無廢氣。
4 結(jié)束語
總而言之，綠色精細(xì)化工順應(yīng)了社會生態(tài)可持續(xù)化發(fā)展的需要，是化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢。利用好綠色精細(xì)化工策略必將開拓出更開闊的產(chǎn)品需求市場。
【參考文獻(xiàn)】
[1]余正萍.淺談綠色精細(xì)化工關(guān)鍵技術(shù)[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011（05）.
[2]余正萍.淺析精細(xì)化工的發(fā)展新動(dòng)向[J].化學(xué)工程與裝備，2010（04）.
第4篇：可再生資源回收前景范文
循環(huán)制氫和利用生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制氫等， 不僅對各項(xiàng)技術(shù)的基本原理做了介紹， 也對相應(yīng)
的環(huán)境， 經(jīng)濟(jì)和安全問題做了探討. 對可再生氫能系統(tǒng)在香港的應(yīng)用前景做了展望.
關(guān)鍵詞: 可再生能源， 氫能， 電解水， 光伏電池， 太陽能熱化學(xué)循環(huán)， 生物質(zhì)
引言
技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人口的增長， 使得人們對能源的需求越來越大. 目前以石
油， 煤為代表的化石燃料仍然是能源的主要來源. 一方面， 化石燃料的使用帶來了嚴(yán)
重的環(huán)境污染， 大量的CO2， SO2， NOx氣體以及其他污染物， 導(dǎo)致了溫室效應(yīng)的產(chǎn)生和
酸雨的形成. 另一方面， 由于化石燃料的不可再生性和有限的儲量， 日益增長的能源
需求帶來了嚴(yán)重的能源危機(jī). 據(jù)估計(jì)， 按照目前的消耗量， 石油僅僅能維持不到50年，
而煤也只能維持200年. Kazim 和 Veziroglu (2001)[1]指出， 做為主要石油輸出國的阿拉
伯聯(lián)合酋長國， 將在2015年無法滿足石油的需求. Abdallah 等人(1999)[2]則宣布， 埃
及的化石燃料資源， 在未來的20年內(nèi)就會耗盡! 而作為能源需求大國的中國， 目前已
經(jīng)有超過31%的石油需要進(jìn)口， 而到2010年， 這一數(shù)字將會增長到45-55%[3]!
基于以上所述環(huán)境污染和能源短缺的雙重危機(jī)， 發(fā)展清潔的， 可再生的新能源的
要求越來越迫切. 太陽能， 風(fēng)能， 生物質(zhì)， 地?zé)崮埽?潮汐能， 具有豐富， 清潔， 可再
生的優(yōu)點(diǎn)， 今年來受到了國際社會的廣泛關(guān)注. 尤其以太陽能， 風(fēng)能以及生物質(zhì)能，
更被視為未來能源的主力軍. 根據(jù)簡單估算， 太陽能的利用率為20%時(shí)， 利用陸地面積
的0.1% 就足以提供滿足當(dāng)前全球的能量需求[4]. 而中國僅僅依靠風(fēng)力發(fā)電， 就足以
使目前的發(fā)電量翻一番[5].然而， 這些可再生資源具有間歇性， 地域特性， 并且不易
儲存和運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn). 氫， 以其清潔無污染， 高效， 可儲存和運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)， 被視為最理
想的能源載體. 目前各國都投入了大量的研究經(jīng)費(fèi)用于發(fā)展氫能源系統(tǒng). 在中國， 清
華大學(xué)已經(jīng)進(jìn)行了在2008年奧運(yùn)會使用以氫為燃料的汽車的可行性分析，綠色奧運(yùn)將成
為2008年北京的一道靚麗的風(fēng)景線 [6]. 在香港政府和香港中華電力(CLP)的支持和資
助下， 可再生氫能源系統(tǒng)在香港的可行性研究也已經(jīng)在香港大學(xué)機(jī)械工程系展開. 本
文屬于CLP資助的項(xiàng)目的部分內(nèi)容， 主要?dú)w納總結(jié)了利用可再生資源制氫技術(shù)的基本原
理， 分析了各項(xiàng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性， 對環(huán)境的影響以及安全性等關(guān)鍵問題. 通過對比分析
并結(jié)合香港的實(shí)際情況， 對于香港發(fā)展可再生氫能源系統(tǒng)進(jìn)行了展望.
基于經(jīng)濟(jì)因素的考慮， 目前的氫主要是通過化石燃料的重整來制取， 比如天然氣汽
化重整(Natural Gas Steam Reforming)， 只有大約5%的氫是通過可再生資源的轉(zhuǎn)換制取.
利用太陽能電池和風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動(dòng)的電解水反應(yīng)， 利用太陽能的熱化學(xué)反應(yīng)和利用生物質(zhì)
制氫是最主要的從可再生能源中制取氫的技術(shù). 其他可再生氫的制取技術(shù)， 比如生物制
氫， 光電化學(xué)技術(shù)， 光催化技術(shù)和光化學(xué)技術(shù)， 雖然具備很大發(fā)展前景， 但由于還處于
很早期的發(fā)展階段， 其技術(shù)發(fā)展， 經(jīng)濟(jì)性等都還不明朗， 本文不做詳細(xì)討論.
1. 電解水制氫
1.1. 電解水基本原理及分類
電解水制氫是目前最為廣泛使用的將可再生資源轉(zhuǎn)換為氫的技術(shù). 當(dāng)兩個(gè)電極(陰
極和陽極)分別通上直流電， 并且浸入水中時(shí)， 水將會被分解并在陰極和陽極分別產(chǎn)生
氫氣和氧氣. 這個(gè)過程就是電解水. 這樣的裝置則為電解槽.
電解水由分別發(fā)生在陰極和陽極的兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)組成， 如式(1)，(2)和(3):
Anode: H2O + electrical energy
2
1 O2 + 2H+ + 2e- (1)
Cathode: 2H+ + 2e- H2 (2)
Overall: H2O + electrical energy H2 +
2
1 O2 (3)
電解水的基本原理見圖1. 在催化劑和直流電的作用下， 水分子在陽極失去電子， 被分
解為氧氣和氫離子， 氫離子通過電解質(zhì)和隔膜到達(dá)陰極， 與電子結(jié)合生成氫氣.
O2 H2
Diaphragm Anode Cathode
e-
H+
圖1. 電解水的基本原理示意圖
Fig.1. Schematics of basic principle of water electrolysis
最早的電解水現(xiàn)象是在1789 年被觀測到. 之后， 電解水技術(shù)得到了較快的發(fā)展. 到
1902 年， 世界上就已經(jīng)有超過400 臺電解槽裝置. 目前市場上的電解槽可以分為三種: (1)
堿性電解槽(Alkaline Electrolyzer); (2) 質(zhì)子交換膜電解槽(Proton Exchange Membrane
Electrolyzer)和(3)固體氧化物電解槽(Solid Oxide Electrolyzer). 表1. 總結(jié)和對比了這三
種電解槽技術(shù)的特點(diǎn).
表1. 不同電解槽技術(shù)的對比
Table 1. Comparison between different electrolyzer technologies
Electrolyzer Type Electrolyte Operating Temperature (oC) Carriers Efficiency Cost (US$/kW)
Alkaline electrolyzer
20-30% KOH
70-100
OH-
80%
400-600
PEM electrolyzer PEM polymer
50-90 H+ 94% 2000
Solid oxide
electrolyzer
Yttria-stabilized
zirconnia
600-1000 O2- 90% 1000-1500
堿性電解槽是最早商業(yè)化的電解槽技術(shù)， 雖然其效率是三種電解槽中最低的， 但
由于價(jià)格低廉， 目前仍然被廣泛使用， 尤其是在大規(guī)模制氫工業(yè)中. 堿性電解槽的缺
點(diǎn)是效率較低和使用石棉作為隔膜. 石棉具有致癌性， 很多國家已經(jīng)提出要禁止石棉
在堿性電解槽中的使用. 據(jù)報(bào)道， PPS(Poly Phenylene Sulfide)， PTFE(Poly Tetra
Fluorethylene)， PSF(Poly SulFone) [7]以及Zirfon [8]等聚合物在KOH溶液中具有和
石棉類似的特性， 甚至還優(yōu)于石棉， 將有可能取代石棉而成為堿性電解槽的隔膜材料.
發(fā)展新的電極材料， 提高催化反應(yīng)效率， 是提高電解槽效率的有效途徑. 研究表明
Raney Nickel 和 Ni-Mo 等合金作為電極能有效加快水的分解， 提高電解槽的效率
[9，10].
質(zhì)子交換膜電解槽由于轉(zhuǎn)換效率很高而成為很有發(fā)展前景的制氫裝置. 由于采用
很薄的固體電解質(zhì)(PEM)， 具有很好的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性， 并且歐姆損失較小. 在
日本， 效率達(dá)94.4%的質(zhì)子交換膜電解槽已經(jīng)研制成功 [11]. 但由于質(zhì)子交換膜(目前
常用的是由杜邦公司的Nafion)和使用鉑電極催化劑， 價(jià)格昂貴， 制約了其廣泛使用.
今后研究的重點(diǎn)是降低成本， 和進(jìn)一步提高其轉(zhuǎn)換效率. 成本的降低主要是通過降低
貴重金屬鉑在催化層中的含量和尋找廉價(jià)的質(zhì)子交換膜材料. 目前這個(gè)兩個(gè)領(lǐng)域都已
經(jīng)取得了一定成效. 印度的電化學(xué)和能源研究所(CEER)成功將鉑的含量在沒有影響電
解槽整體性能的情況下從0.4mg/cm2降到了0.1mg/cm2 [12]. 使用噴濺沉積法(Sputter
deposition)制備催化層也同樣獲得了成功， 并且使鉑的含量降到了0.014 mg/cm2
[13，14]. 其他廉價(jià)的替代材料， 如Polyphosphazene [15]和Sulfonated Polystyrene
(SPS) [16]等也被證實(shí)具有和Nafion類似的特性， 有可能被用到質(zhì)子交換膜電解槽中用
做電解質(zhì). 可以預(yù)見， 隨著質(zhì)子交換膜電解槽技術(shù)的成熟和價(jià)格的降低， PEM電解槽將
成為制氫的主要裝置.
固體氧化物電解槽(Solid Oxide Electrolyzer)是另一種新興的電解槽技術(shù). 這種
電解槽的缺點(diǎn)是工作在高溫， 給材料的選擇帶來了一定限制. 優(yōu)點(diǎn)是較高的反應(yīng)溫度
使得電化學(xué)反應(yīng)中，部分電能被熱能代替， 從而效率較高， 尤其是當(dāng)余熱被汽輪機(jī)， 制
冷系統(tǒng)等回收利用時(shí)， 系統(tǒng)效率可達(dá)90%. 目前的研究重點(diǎn)是尋找在高溫下具有對氧離
子良好導(dǎo)電性的電解質(zhì)材料和適當(dāng)降低電解槽的工作溫度.
1.2. 電解海水制氫
海水是世界上最為豐富的水資源， 同時(shí)也是理想的制氫資源. 尤其在沿海的沙漠
地區(qū)， 比如中東和非洲， 淡水資源缺乏， 電解海水制氫則成了唯一的選擇. 但海水富
含鹽份(NaCl)和其他雜質(zhì)， 并且通常電解槽的電極電勢超過了產(chǎn)生氯氣所需的電勢，
這使得在電解海水時(shí)， 往往是氯氣從陽極析出， 而非氧氣. 雖然氫氣的產(chǎn)生不會受此
影響， 但產(chǎn)生的氯氣具有強(qiáng)烈的毒性， 需要完全避免. 在所有常用的電極材料中， 只
有錳和錳的氧化物及其化合物在電解海水時(shí)可以在陽極產(chǎn)生氧氣， 而抑制氯氣的產(chǎn)生.
Ghany 等人[17]用Mn1-xMoxO2+x/IrO2Ti作為電極， 氧氣的生成率達(dá)到了100%， 完全避免
了氯氣的產(chǎn)生， 使得電解海水制氫變得可行.
1.3. 利用可再生資源電解水制氫
如前所述， 電解水需要消耗電. 由化石燃料產(chǎn)生電能推動(dòng)電解槽制氫由于會消耗
大量的不可再生資源， 只能是短期的制氫選擇. 由可再生資源產(chǎn)生電能， 比如通過光
伏系列和風(fēng)機(jī)發(fā)電， 具有資源豐富， 可再生， 并且整個(gè)生命周期影響較小等優(yōu)點(diǎn)， 是
未來的發(fā)展趨勢.
光伏電池在吸收太陽光能量后， 被光子激發(fā)出的自由電子和帶正電的空穴在PN結(jié)
的電場力作用下， 分別集中到N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體， 在連接外電路的情況下便可對
外提供直流電流. 光伏電池可以分為第一代光伏電池(wafer-based PV)和第二代光伏電
池(thin film PV). 目前市場上多是第一代光伏電池. 第一代電池具有較高的轉(zhuǎn)換效率
(10-15%)， 但成本較貴， 限制了其大規(guī)模使用. 第二代電池雖然效率較低(6-8%)， 但
由于采用了薄膜技術(shù)， 使用較少的材料， 并且易于批量生產(chǎn)， 制作成本大大降低， 目
前的研究方向是進(jìn)一步提高薄膜光伏電池的轉(zhuǎn)換效率[18]. 由于光伏電池產(chǎn)生的是直
流電，可以直接運(yùn)用于電解水， 但為了保證光伏陣列工作在最大功率狀態(tài)， 在光伏電池
和電解槽之間往往需要接入一個(gè)最大功率跟蹤器(MPPT)和相應(yīng)的控制器.
風(fēng)能發(fā)電由于具有較高的能量利用效率和很好的經(jīng)濟(jì)性， 在最近幾年得到了很快
發(fā)展. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組利用風(fēng)的動(dòng)能推動(dòng)發(fā)電機(jī)而產(chǎn)生交流電. 根據(jù)Betz law， 風(fēng)力發(fā)電
的最大效率理論上可達(dá)59% [19]. 在風(fēng)力充足的條件下， 風(fēng)力發(fā)電的規(guī)模越大， 其經(jīng)濟(jì)
性越好. 因此， 近幾年風(fēng)力發(fā)電朝著大規(guī)模的方向發(fā)展. 另外， 由于海上風(fēng)力較陸地
大， 并且不占陸地面積， 最近也有將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建在海上的趨勢. 風(fēng)能發(fā)電只需交
流-直流轉(zhuǎn)換即可與電解槽相接產(chǎn)氫， 經(jīng)濟(jì)性較好， 目前不少風(fēng)力資源充足的國家都將
風(fēng)能-電解槽系統(tǒng)列為重點(diǎn)發(fā)展的方向.
另外， 地?zé)崮埽?波浪能所發(fā)的電都可以作為電解槽的推動(dòng)力， 但和太陽能與風(fēng)能
一樣， 都受地域的限制.
1.4. 電解水制氫的現(xiàn)狀
目前所用到的電解槽多為堿性電解槽. 加拿大的Stuart是目前世界上利用電解水
制氫和開發(fā)氫能汽車最為有名的公司. 他們開發(fā)的HESfp系統(tǒng)包括一個(gè)能日產(chǎn)氫25 千
克的堿性電解槽， 一個(gè)能儲存60 千克氫的高壓儲氫罐和氫內(nèi)燃機(jī)車. 他們用于汽車的
氫能系統(tǒng)能每小時(shí)產(chǎn)氫3千克， 可以為3輛巴士提供能量. Hamilton是另一個(gè)有名的電解
槽開發(fā)制造商， 他們的ES系列利用PEM電解槽技術(shù)， 可以每小時(shí)產(chǎn)氫6-30Nm3， 所制氫
的純度可達(dá)99.999%. 在日本的WE-NET計(jì)劃中， 氫的制取也是通過PEM電解槽來實(shí)現(xiàn)，
并且PEM電解槽在80oC和1A/cm2的工作條件下， 已經(jīng)以90%的效率連續(xù)工作了超過4000小
時(shí) [11].
1.5. 電解水技術(shù)的環(huán)境， 經(jīng)濟(jì)和安全問題
從電解水的整個(gè)生命周期來看， 電解水制氫會對環(huán)境造成一定的負(fù)面影響， 并且
也有一定的危險(xiǎn)性. 下面將做定性分析.
對堿性電解槽而言， 由于使用了具有強(qiáng)烈腐蝕性的KOH溶液作為電解液， KOH的滲漏
和用后的處理會造成環(huán)境的污染， 對人體健康也是一個(gè)威脅. 并且目前的堿性電解槽
多采用石棉作為隔膜， 石棉具有致癌性， 會對人構(gòu)成嚴(yán)重的危害. PEM電解槽使用質(zhì)子
交換膜作為電解質(zhì)， 無須隔膜. 但當(dāng)PEM電解槽工作溫度較高時(shí)(比如150oC)， PEM將會
發(fā)生分解， 產(chǎn)生有毒氣體. 固體氧化物電解槽雖然沒有上述問題， 但工作在高溫， 存
在著在高溫下生成的氧氣和氫氣重新合并發(fā)生燃燒甚至爆炸的危險(xiǎn)， 需要引起注意.
此外， 電解槽生產(chǎn)， 比如原材料的開采，加工， 以及最終的遺棄或廢物處理， 都需要消
耗一定的能量， 并且會釋放出CO2等溫室氣體和其他污染物.
當(dāng)電解槽由光伏電池驅(qū)動(dòng)時(shí)， 光伏電池可能含有有毒物質(zhì)(比如CdTe PV)， 將帶來
一定的環(huán)境污染和危險(xiǎn)性. 尤其當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路出現(xiàn)火情， 有毒物質(zhì)將會釋放出來，危
害較大. 另外， 光伏陣列的安裝會占用較大的土地面積. 這點(diǎn)也需要在設(shè)計(jì)安裝時(shí)加
以考慮. 風(fēng)能-電解槽系統(tǒng)和光伏-電解槽系統(tǒng)相比， 則對環(huán)境的影響要小很多， 并且
也相對安全. 但也有需要注意的地方， 比如噪音， 對電磁的干擾， 以及設(shè)計(jì)時(shí)需要考
慮到臺風(fēng)的影響.
盡管電解水制氫具有很高的效率， 由于昂貴的價(jià)格， 仍然很難大規(guī)模使用. 目前
三種電解槽的成本分別為: 堿性電解槽US$400-600/kW， PEM電解槽約US$2000/kW， 固體
氧化物電解槽約US$1000-1500/kW. 當(dāng)光伏電池和電解水技術(shù)聯(lián)合制氫時(shí)， 制氫成本將
達(dá)到約US$41.8/GJ(US$5/kg)， 而當(dāng)風(fēng)力發(fā)電和電解水技術(shù)聯(lián)合制氫時(shí)， 制氫成本約為
US$20.2/GJ (US$2.43/kg) [20].
2. 太陽能熱化學(xué)循環(huán)制氫
太陽能熱化學(xué)循環(huán)是另一種利用太陽能制取氫燃料的可行技術(shù). 首先， 由太陽能
聚光集熱器收集和匯聚太陽光以產(chǎn)生高溫. 然后由這些高溫推動(dòng)產(chǎn)氫的化學(xué)反映以制
取氫氣. 目前國內(nèi)外廣泛研究的熱化學(xué)制氫反應(yīng)有: (1) 水的熱分解(thermolysis);
(2) H2S的熱分解和(3) 熱化學(xué)循環(huán)水分解.
2.1. 水的熱分解制氫
由太陽能聚光器產(chǎn)生的高溫可以用于對水進(jìn)行加熱， 直接分解而產(chǎn)生氫氣和氧氣.
反應(yīng)式如(4)
2H2O 2H2 + O2 (4)
在這個(gè)反應(yīng)中， 水的分解率隨溫度的升高而增大. 在壓力為0.05bar， 溫度為2500K時(shí)，
水蒸汽的分解率可以達(dá)到25%， 而當(dāng)溫度達(dá)到2800K時(shí)， 則水蒸汽的分解率可達(dá)55%. 可
見提高反應(yīng)溫度， 可以有效產(chǎn)氫量. 然而， 反應(yīng)所需的高溫也帶來了一系列的問題.
由于溫度極高， 給反應(yīng)裝置材料的選擇帶來了很大限制. 適合的材料必須在2000K以上
的高溫具有很好的機(jī)械和熱穩(wěn)定性. Zirconia由于其熔點(diǎn)高達(dá)3043K而成為近年來在水
的熱分解反應(yīng)中廣泛使用的材料 [21，22]. 其他可選的材料及其熔點(diǎn)見表2.
表2. 作為熱化學(xué)反應(yīng)裝置備選材料及其熔點(diǎn) [22]
Table 2 some materials and their melting points [22]
Oxides T oC Carbides T oC
ZrO2 2715 B4C 2450
MgO 2800 TiC 3400-3500
HfO2 2810 HfC 4160
ThO2 3050 hBN 3000 (decomposition)
另一個(gè)問題就是氫和氧的分離問題. 由于該反應(yīng)可逆， 高溫下氫和氧可能會重新結(jié)合
生成水， 甚至發(fā)生爆炸. 常用的分離方法是通過對生成的混合氣體進(jìn)行快速冷卻(fast
quenching)，再通過Pd或Pd-Ag合金薄膜將氫和氧分離. 這種方法將會導(dǎo)致大量的能量
損失. 近幾年有研究人員采用微孔膜(microporous membrane)分離也取得一些成功
[22，23]， 使得直接熱分解水制氫研究又重新受到廣泛關(guān)注.
2.2. H2S的熱分解
H2S是化學(xué)工業(yè)廣泛存在的副產(chǎn)品. 由于其強(qiáng)烈的毒性， 在工業(yè)中往往都要采用
Claus process將其去除， 見式(5)
2H2S + O2 2H2O + S2 (5)
這個(gè)過程成本昂貴， 還將氫和氧和結(jié)合生成水和廢熱， 從而浪費(fèi)了能源. 對H2S的直接
熱分解可以將有毒氣體轉(zhuǎn)化為有用的氫能源， 變廢為寶， 一舉兩得. H2S的熱分解制氫反
應(yīng)式見(6)
2H2S 2H2 + S2 (6)
該反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率受溫度和壓力的影響. 溫度越高， 壓力越低， 越有利H2S的分解. 據(jù)報(bào)
道， 在溫度1200K，壓力1 bar時(shí)， H2S的轉(zhuǎn)化率為14%， 而當(dāng)溫度為1800K， 壓力為0.33bar
時(shí)， 轉(zhuǎn)化率可達(dá)70% [24]. 由于反應(yīng)在1000K以上的高溫進(jìn)行， 硫單質(zhì)呈氣態(tài)， 需要與氫
氣進(jìn)行有效的分離. 氫與硫的分離往往通過快速冷卻使硫單質(zhì)以固態(tài)形式析出. 同樣，
這種方法也會導(dǎo)致大量的能量損失.
2.3. 熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫
水的直接熱分解制氫具有反應(yīng)溫度要求極高， 氫氣分離困難， 以及由快速冷卻帶
來的效率降低等缺點(diǎn). 而在水的熱化學(xué)分解過程中， 氧氣和氫氣分別在不同的反應(yīng)階
段產(chǎn)生， 因而跨過了氫氣分離這一步. 并且， 由于引入了金屬和對應(yīng)的金屬氧化物，
還大大降低了反應(yīng)溫度. 當(dāng)對于水直接熱分解的2500K， 水的熱化學(xué)循環(huán)反應(yīng)溫度只有
1000K左右， 也大大減輕了對反應(yīng)器材料的限制. 典型的2步熱化學(xué)循環(huán)反應(yīng)式見
(7)-(10).
2 y x O
2
y xM O M + (7)
2 y x 2 yH O M O yH xM + + (8)
或者 2 O O M O M y x y x + ′ ′ (9)
2 y x 2 y x H O M O H O M + + ′ ′ (10)
其中M 為金屬單質(zhì)， MxOy 或1 1 y x O M 則分別為相應(yīng)的金屬氧化物. 適合用做水的熱化學(xué)
循環(huán)反應(yīng)的金屬氧化物有TiO2， ZnO， Fe3O4， MgO， Al2O3， 和 SiO2等. ZnO/Zn 反應(yīng)溫度較
低， 在近幾年研究較多 [24-29]. Fe3O4/FeO 是另一對廣泛用于熱化學(xué)分解水制氫的金屬
氧化物. 該循環(huán)中， Fe3O4 首先在1875K 的高溫下被還原生成FeO 和 O2， 然后， 在573K
的溫度下， FeO 被水蒸汽氧化， 生成Fe3O4 和 H2. 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)， 用Mn， Mg， 或Co 代替
部分Fe3O4 而形成的氧化物(Fe1-xMx)3O4 可以進(jìn)一步降低反應(yīng)溫度 [4]， 因而更具發(fā)展
前景.
除了以上所述2 步水分解循環(huán)外， 3 步和4 步循環(huán)分解水也是有效的制氫方式.
IS(iodine/sulfur)循環(huán)是典型的3 步水分解循環(huán)， 該循環(huán)的反應(yīng)式見(11)-(13):
4 2 x 2 2 2 SO H HI 2 O H 2 SO xI + + + at 293-373K (11)
2 2 I H HI 2 + at 473-973K (12)
2 2 2 4 2 O
2
1 SO O H SO H + + at 1073-1173K (13)
在IS 循環(huán)中，影響制氫的主要因素就是單質(zhì)硫或硫化氫氣體的產(chǎn)生等副反應(yīng)的發(fā)生. 為
盡量避免副反應(yīng)的發(fā)生， x 的值往往設(shè)置在4.41 到11.99 之間[30]. UT-3 則是典型的
4 步循環(huán)[31]. 其反應(yīng)式見(14) - (17):
2 2 2 O
2
1 CaBr Br CaO + + at 845 K (14)
HBr 2 CaO O H CaBr 2 2 + + at 1，033 K (15)
2 2 2 4 3 Br O H 4 FeBr 3 HBr 8 O Fe + + + at 493 K (16)
2 4 3 2 2 H HBr 6 O Fe O H 4 FeBr 3 + + + at 833 K (17)
熱化學(xué)循環(huán)分解水雖然跨過了分離氫和氧這一步， 但在2 步循環(huán)中， 生成的金屬在
高溫下為氣態(tài)并且會和氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)而重新生成金屬氧化物， 因此， 需要將
金屬單質(zhì)從產(chǎn)物混合物中分離出來. 金屬單質(zhì)的分離一般采用快速冷卻使金屬很快凝
固從而實(shí)現(xiàn)分離. 同樣， 在3 步循環(huán)中， 氫和碘也需要及時(shí)的分離. 采用的分離技術(shù)都
類似.
2.4. 熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫的現(xiàn)狀
熱化學(xué)循環(huán)制氫在歐洲研究較多， 但由于產(chǎn)物的分離一直是一個(gè)比較棘手的問題，
能量損失比較大， 此種制氫方法還沒有進(jìn)入商業(yè)化的階段. 在Swiss Federal Institute of
Technology Zurich，對ZnO/Zn 循環(huán)制氫研究已經(jīng)比較深入. 他們的研究目前主要集中在
產(chǎn)物的分離以及分解水反應(yīng)的機(jī)理方面 [32]. Swiss Federal Office 則已經(jīng)啟動(dòng)了一個(gè)
“SOLZINC”的計(jì)劃， 通過ZnO/Zn 循環(huán)制取氫氣以實(shí)現(xiàn)對太陽能的儲存. 目前正在進(jìn)行
反應(yīng)器的設(shè)計(jì)， 將于2004 年夏季進(jìn)行測試[33].
2.5.太陽能熱化學(xué)循環(huán)制氫的環(huán)境， 經(jīng)濟(jì)和安全問題
太陽能熱化學(xué)循環(huán)采用太陽能聚光器聚集太陽能以產(chǎn)生高溫， 推動(dòng)熱化學(xué)反應(yīng)的
進(jìn)行. 在整個(gè)生命周期過程中， 聚光器的制造， 最終遺棄， 熱化學(xué)反應(yīng)器的加工和最
終的廢物遺棄以及金屬，金屬氧化物的使用都會帶來一定的環(huán)境污染. 其具體的污染量
需要進(jìn)行詳細(xì)的生命周期評價(jià)(LCA)研究. 此外， 在H2S 的分解中， 以及在IS 循環(huán)和
UT-3 循環(huán)中， 都使用了強(qiáng)烈腐蝕性或毒性的物質(zhì)， 比如H2S， H2SO4. 這些物質(zhì)的泄漏
和最終的處理會帶來環(huán)境的污染和危險(xiǎn)， 需要在設(shè)計(jì)和操作過程中加以考慮. 另外， 由
于反應(yīng)都是在高溫下進(jìn)行， 氫和氧的重新結(jié)合在反應(yīng)器中有引起爆炸的危險(xiǎn)， 需要小
心處理.
由于熱化學(xué)循環(huán)制氫尚未商業(yè)化， 相關(guān)的經(jīng)濟(jì)信息都是基于估算. Steinfeld
(2002)[29]經(jīng)過估算指出， 對于一個(gè)大型的熱化學(xué)制氫工廠(90MW)， 制的氫氣的成本為
大約US$4.33-5/kg. 相比之下， 由太陽能熱電 – 電解水系統(tǒng)制取氫氣的成本則約為
US$6.67/kg， 而通過大規(guī)模天然氣重整制氫的成本約為US$1.267/kg [20]. 可見太陽能熱
化學(xué)循環(huán)制氫和天然氣重整制氫相比雖然沒有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢， 但和其他可再生制氫技術(shù)相
比則在經(jīng)濟(jì)性方面優(yōu)于太陽熱電-電解水和光伏-電解水技術(shù).
3. 利用生物質(zhì)制氫
生物質(zhì)作為能源， 其含氮量和含硫量都比較低， 灰分份額也很小， 并且由于其生
長過程吸收CO2， 使得整個(gè)循環(huán)的CO2 排放量幾乎為零. 目前對于生物質(zhì)的利用， 尤其
在發(fā)展中國家， 比如中國， 印度， 巴西， 還主要停留在對生物質(zhì)的簡單燃燒的低效率
利用上. 除燃燒外， 對生物質(zhì)的利用還有熱裂解和氣化， 以及微生物的光解與發(fā)酵. 利
用生物質(zhì)熱裂解和氣化產(chǎn)氫具有成本低廉， 效率較高的特點(diǎn)， 是有效可行的制氫方式.
3.1. 生物質(zhì)熱裂解制氫
生物質(zhì)熱裂解是在高溫和無氧條件下對生物質(zhì)的熱化學(xué)過程. 熱裂解有慢速裂解
和快速裂解. 快速裂解制取生物油是目前世界上研究比較多的前沿技術(shù). 得到的產(chǎn)物
主要有: (1) 以氫(H2)， 甲烷(CH4)， 一氧化碳(CO)， 二氧化碳(CO2)以及其它有機(jī)氣
體等氣體成分; (2) 以焦油， 丙酮， 甲醇， 乙酸等生物混合油液狀成分; (3) 以焦碳為主
的固體產(chǎn)物[34]. 為了最大程度的實(shí)現(xiàn)從生物質(zhì)到氫的轉(zhuǎn)化， 需要盡量減小焦碳的產(chǎn)量.
這需要盡量快的加熱速率和傳熱速率和適中的溫度.
熱裂解的效率和產(chǎn)物質(zhì)量除與溫度， 加熱速率等有關(guān)外， 也受反應(yīng)器及催化劑的
影響. 目前國內(nèi)外的生物質(zhì)熱裂解決反應(yīng)器主要有機(jī)械接觸式反應(yīng)器， 間接式反應(yīng)器
和混合式反應(yīng)器. 其中機(jī)械接觸式反應(yīng)器包括燒蝕熱裂解反應(yīng)器， 旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器等，
其特點(diǎn)是通過灼熱的反應(yīng)器表面直接與生物質(zhì)接觸， 以導(dǎo)熱的形式將熱量傳遞給生物
質(zhì)而達(dá)到快速升溫裂解. 這類反應(yīng)器原理簡單， 產(chǎn)油率可達(dá)67%， 但易造成反應(yīng)器表面
的磨損， 并且生物質(zhì)顆粒受熱不易均勻. 間接式反應(yīng)器主要通過熱輻射的方式對生物
質(zhì)顆粒進(jìn)行加熱， 由于生物質(zhì)顆粒及產(chǎn)物對熱輻射的吸收存在差異， 使得反應(yīng)效率和
產(chǎn)物質(zhì)量較差. 混合式反應(yīng)器主要以對流換熱的形式輔以熱輻射和導(dǎo)熱對生物質(zhì)進(jìn)行
加熱， 加熱速率高， 反應(yīng)溫度比較容易控制均勻， 且流動(dòng)的氣體便于產(chǎn)物的析出， 是
目前國內(nèi)外廣泛采用的反應(yīng)器， 主要有流化床反應(yīng)器， 循環(huán)流化床反應(yīng)器等[35]. 這
在國內(nèi)各科研院所都已經(jīng)開展了大量的研究， 如廣州能源所， 遼寧省能源所等都開發(fā)
研制出了固定床， 流化床反應(yīng)器.
催化劑的使用能加速生物質(zhì)顆粒的熱解速率， 降低焦炭的產(chǎn)量， 達(dá)到提高效率和
產(chǎn)物質(zhì)量的目的. 目前用于生物質(zhì)熱裂解的催化劑主要有以Ni 為基的催化劑， 沸石
[36]， K2CO3， Na2CO3， Ca2CO3[37]以及各種金屬氧化物比如Al2O3， SiO2， ZrO2， TiO2[38]
等都被證實(shí)對于熱裂解能起到很好的催化作用.
熱裂解得到的產(chǎn)物中含氫和其他碳?xì)浠衔铮?可以通過重整和水氣置換反應(yīng)以得
到和提高氫的產(chǎn)量. 如下式所示:
合成氣 + H2O H2 + CO (18)
CO + H2O CO2 + H2 (19)
利用生物質(zhì)熱裂解聯(lián)同重整和水氣置換反應(yīng)制氫具有良好的經(jīng)濟(jì)性， 尤其是當(dāng)反
應(yīng)物為各種廢棄物時(shí)， 既為人類提供了能量， 又解決了廢棄物的處理問題， 并且技術(shù)
上也日益成熟， 逐漸向大規(guī)模方向發(fā)展. Danz (2003 年)[39]估算了通過生物質(zhì)熱裂解制
氫的成本約為US$3.8/Kg H2 (因氫的熱值為120MJ/Kg， 這相當(dāng)于US$31.1/GJ)， 這和石
油燃油的價(jià)錢US$4-6/GJ 相比還沒有任何優(yōu)勢， 但Carlo 等[40]指出， 當(dāng)熱裂解制氫的規(guī)
模達(dá)到400MW 時(shí)， 氫的成本會大大降低， 達(dá)到US$5.1/GJ. 可見實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的利用生物
質(zhì)制氫， 將會是非常有潛力的發(fā)展方向.
3.2. 生物質(zhì)氣化制氫
生物質(zhì)氣化是在高溫下(約600-800oC)下對生物質(zhì)進(jìn)行加熱并部分氧化的熱化學(xué)過
程. 氣化和熱裂解的區(qū)別就在于裂解決是在無氧條件下進(jìn)行的， 而氣化是在有氧條件
下對生物質(zhì)的部分氧化過程. 首先， 生物質(zhì)顆粒通過部分氧化生成氣體產(chǎn)物和木碳，
然后， 在高溫蒸汽下， 木碳被還原， 生成CO， H2， CH4， CO2 以及其他碳?xì)浠衔?
對于生物質(zhì)氣化技術(shù)， 最大的問題就在于焦油含量. 焦油含量過高， 不僅影響氣化
產(chǎn)物的質(zhì)量， 還容易阻塞和粘住氣化設(shè)備， 嚴(yán)重影響氣化系統(tǒng)的可靠性和安全性. 目前
處理焦油主要有三種方法. 一是選擇適當(dāng)?shù)牟僮鲄?shù)， 二是選用催化劑加速焦油的分解，
三是對氣化爐進(jìn)行改造. 其中， 溫度， 停留時(shí)間等對焦油分解有很重要的作用. Milne TA
(1998 年)[41]指出， 在溫度高于1000oC 時(shí)， 氣體中的焦油能被有效分解， 使產(chǎn)出物中的
焦油含量大大減小. 此外， 在氣化爐中使用一些添加劑如白云石， 橄欖石以及使用催化
劑如Ni-Ca 等都可以提高焦油的分解， 降低焦油給氣化爐帶來的危害[42，43]. 此外， 設(shè)
計(jì)新的氣化爐也對焦油的減少起著很重要的作用. 遼寧省能源研究所研制的下吸式固定
床生物質(zhì)氣化爐， 在其喉部采用特殊結(jié)構(gòu)形式的噴嘴設(shè)計(jì)， 在反應(yīng)區(qū)形成高溫旋風(fēng)動(dòng)力
場， 保證了焦油含量低于2g/m3.
由氣化所得產(chǎn)物經(jīng)過重整和水氣置換反應(yīng)， 即可得到氫， 這與處理熱裂解產(chǎn)物類似.
通過生物質(zhì)氣化技術(shù)制氫也具有非常誘人的經(jīng)濟(jì)性. David A.Bowen 等人(2003)[44]比較
了生物質(zhì)氣化制氫和天然氣重整制氫的經(jīng)濟(jì)性， 見圖2. 由圖可見， 利用甘蔗渣作為原
料， 在供料量為每天2000 噸的情況下， 所產(chǎn)氫氣的成本為US$7.76/GJ， 而在這個(gè)供料量
下使用柳枝稷(Switchgrass)為原料制得的氫氣成本為US$6.67/GJ， 這和使用天然氣重整
制氫的成本US$5.85-7.46/GJ 相比， 也是具有一定競爭力的. 如果將環(huán)境因素考慮進(jìn)去，
由于天然氣不可再生， 且會產(chǎn)生CO2， 而生物質(zhì)是可再生資源， 整個(gè)循環(huán)過程由于光合
作用吸收CO2 而使CO2 的排放量幾乎為0， 這樣， 利用生物質(zhì)制氫從經(jīng)濟(jì)上和環(huán)境上的
綜合考慮， 就已經(jīng)比天然氣重整更有優(yōu)勢了.
Biomass feed to gasifier (tonnes/day)
Hydrogen Cost ($/GJ)
500 1000 1500 2000
5
6
7
8
9
10
11
Natural gas $3/GJ
Natural Gas $4.5/GJ
10.23
8.74
7.76
8.76
7.54
6.67
5.85
7.46
Bagasse
Switchgrass
圖2. 生物質(zhì)制氫與天然氣制氫經(jīng)濟(jì)性的比較
Fig. 2. Comparison of hydrogen cost between biomass
gasification and natural gas steam reforming
以上分析的利用生物質(zhì)高溫裂解和氣化制氫適用于含濕量較小的生物質(zhì)， 含濕量高
于50%的生物質(zhì)可以通過光合細(xì)菌的厭氧消化和發(fā)酵作用制氫， 但目前還處于早期研究
階段， 效率也還比較低. 另一種處理濕度較大的生物質(zhì)的氣化方法是利用超臨界水的特
性氣化生物質(zhì)， 從而制得氫氣.
3.3. 生物質(zhì)超臨界水氣化制氫
流體的臨界點(diǎn)在相圖上是氣-液共存曲線的終點(diǎn)， 在該點(diǎn)氣相和液相之間的差別剛
好消失， 成為一均相體系. 水的臨界溫度是647K， 臨界壓力為22.1Mpa， 當(dāng)水的溫度和
壓力超過臨界點(diǎn)是就被稱為超臨界水.在超臨界條件下， 水的性質(zhì)與常溫常壓下水的性
質(zhì)相比有很大的變化.
在超臨界狀態(tài)下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)， 通過控制壓力， 溫度以控制反應(yīng)環(huán)境， 具有增強(qiáng)
反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的溶解度， 提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率， 加快反應(yīng)速率等顯著優(yōu)點(diǎn)， 近年來逐漸
得到各國研究者的重視 [45，46]. 在超臨界水中進(jìn)行生物質(zhì)的催化氣化， 生物質(zhì)的氣化
率可達(dá)100%， 氣體產(chǎn)物中氫的體積百分比含量甚至可以超過50%， 并且反應(yīng)不生成焦
油， 木碳等副產(chǎn)品， 不會造成二次污染， 具有良好的發(fā)展前景. 但由于在超臨界水氣中
所需溫度和壓力對設(shè)備要求比較高， 這方面的研究還停留在小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)研究階段. 我
國也只進(jìn)行了少量的研究， 比如西安交大多相流實(shí)驗(yàn)室就研究了以葡萄糖為模型組分在
超臨界水中氣化產(chǎn)氫， 得到了95%的氣化效率 [47]. 中科院山西煤炭化學(xué)研究所在間隙
式反應(yīng)器中以氧化鈣為催化劑的超臨界水中氣化松木鋸屑，得到了較好的氣化效果.
到目前為止， 超臨界水氣化的研究重點(diǎn)還是對不同生物質(zhì)在不同反應(yīng)條件下進(jìn)行實(shí)
驗(yàn)研究， 得到各種因素對氣化過程的影響. 表3 總結(jié)了近幾年對生物質(zhì)超臨界水氣化制
氫的研究情況. 研究表明， 生物質(zhì)超臨界水氣化受生物質(zhì)原料種類， 溫度， 壓力， 催化劑，
停留時(shí)間， 以及反應(yīng)器形式的影響.
表3. 近年來關(guān)于生物質(zhì)超臨界水氣化制氫的研究
Table 3
Recent studies on hydrogen production by biomass gasification in supercritical water
conditions
Feedstock Gasifier type Catalyst used Temperature and
pressure
Hydrogen yield References
Glucose Not known Not used 600oC， 34.5Mpa 0.56 mol H2/mol of feed
Glucose Not known Activated carbon 600 oC， 34.5Mpa 2.15 mol H2/mol of feed
Glucose Not known Activated carbon 600 oC， 25.5Mpa 1.74 mol H2/mol of feed
Glucose Not known Activated carbon 550 oC， 25.5Mpa 0.62 mol H2/mol of feed
Glucose Not known Activated carbon 500 oC， 25.5Mpa 0.46 mol H2/mol of feed
[48]
Glycerol Not known Activated carbon 665 oC， 28Mpa 48 vol%
Glycerol/methanol Not known Activated carbon 720 oC， 28Mpa 64 vol%
Corn starch Not known Activated carbon 650 oC， 28Mpa 48 vol%
Sawdust/corn starch
mixture
Not known Activated carbon 690 oC， 28Mpa 57 vol%
[49]
Glucose
Tubular reactor KOH 600 oC， 25Mpa 59.7 vol% (9.1mol
H2/mol glucose)
Catechol Tubular reactor KOH 600 oC， 25Mpa 61.5 vol% (10.6mol
H2/mol Catechol)
Sewage Autoclave K2CO3 450oC， 31.5-35Mpa
47 vol%
[50]
Glucose Tubular reactor Not used 600 oC， 25Mpa 41.8 vol%
Glucose Tubular reactor Not used 500 oC， 30Mpa 32.9 vol%
Glucose Tubular reactor Not used 550 oC， 30Mpa 33.1 vol%
Glucose Tubular reactor Not used 650 oC， 32.5Mpa 40.8 vol%
Glucose Tubular reactor Not used 650 oC， 30Mpa 41.2 vol%
Sawdust Tubular reactor Sodium
carboxymethylcellulose
(CMC)
650 oC， 22.5Mpa 30.5 vol%
[47]
生物質(zhì)的主要成分是纖維素， 木質(zhì)素和半纖維素. 纖維素在水的臨界點(diǎn)附近可以快
速分解成一葡萄糖為主的液態(tài)產(chǎn)品， 而木質(zhì)素和半纖維素在34.5 Mpa， 200-230oC 下可以
100%完全溶解， 其中90%會生成單糖. 將城市固體廢棄物去除無機(jī)物后可以形成基本穩(wěn)
定， 均一的原料， 與木質(zhì)生物質(zhì)很相似. 由表可見， 不同的生物質(zhì)原料， 其氣化效率和速
率也有所不同. 溫度對生物質(zhì)超臨界水中氣化的影響也是很顯著的. 隨著溫度的升高，
氣化效率增大. 壓力對于氣化的影響在臨界點(diǎn)附近比較明顯， 壓力遠(yuǎn)大于臨界點(diǎn)時(shí)， 其
影響較小. 停留時(shí)間對氣化效率也有一定影響， 研究表明， 生物質(zhì)在超臨界水中氣化停
留時(shí)間與溫度相關(guān)， 不同的溫度下有不同的一個(gè)最佳值. 使用催化劑能加快氣化反應(yīng)的
速率. 目前使用的催化劑主要有金屬類催化劑， 比如Ru， Rh， Ni， 堿類催化劑， 比如KOH，
K2CO3， 以及碳類催化劑 [51，52]. 反應(yīng)器的選擇也會影響生物質(zhì)氣化過程， 目前的反應(yīng)
器可以分為間歇式和連續(xù)式反應(yīng)器. 其中間歇式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單， 對于淤泥等含固體的
體系有較強(qiáng)適應(yīng)性， 缺點(diǎn)是生物質(zhì)物料不易混合均勻， 不易均勻地達(dá)到超臨界水下所需
的壓力和溫度， 也不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，. 連續(xù)式反應(yīng)器則可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)， 但反應(yīng)時(shí)間
短， 不易得到中間產(chǎn)物， 難以分析反應(yīng)進(jìn)行的情況， 因此今后需要進(jìn)行大量的研究， 研
制出更加有效的反應(yīng)器以及尋求不同生物質(zhì)在不同參數(shù)下的最佳氣化效果， 實(shí)現(xiàn)高效，
經(jīng)濟(jì)的氣化過程.
4. 其他制氫技術(shù)
除熱化學(xué)方法外， 生物質(zhì)還可以通過發(fā)酵的方式轉(zhuǎn)化為氫氣和其他產(chǎn)物. 此外，
微藻等水生生物質(zhì)能夠利用氫酶(Hydrogenase)和氮酶(Nitrogenase)將太陽能轉(zhuǎn)化為
化學(xué)能-氫. 這些生物制氫技術(shù)具有良好的環(huán)境性和安全性， 但還處于早期的研究階段，
制氫基理還未透徹理解， 尚需大量的研究工作.
太陽能半導(dǎo)體光催化反應(yīng)制氫也是目前廣泛研究的制氫技術(shù). TiO2 及過渡金屬氧化
物， 層狀金屬化合物如K4Nb6O17， K2La2Ti3O10， Sr2Ta2O7 等， 以及能利用可見光的催化
材料如CdS， Cu-ZnS 等都經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)能夠在一定光照條件下催化分解水從而產(chǎn)生氫氣.
但由于很多半導(dǎo)體在光催化制氫的同時(shí)也會發(fā)生光溶作用， 并且目前的光催化制氫效
率太低， 距離大規(guī)模制氫還有很長的路要走. 盡管如此， 光催化制氫研究仍然為我們
展開了一片良好的前景.
5. 制氫技術(shù)總結(jié)以及在香港的應(yīng)用前景
前面討論了利用可再生資源制取清潔燃料-氫的各項(xiàng)主要技術(shù). 這些技術(shù)的特點(diǎn)，
經(jīng)濟(jì)性， 環(huán)境和安全方面的特點(diǎn)總結(jié)于表4.
表4. 利用可再生資源制氫技術(shù)比較
Table 4. Characteristics of candidate hydrogen production technologies
PV-Electrolysis Wind-Electrolysis Solar Thermochemical Cycle Biomass Conversion
Development
status
PV technology almost mature，
electrolysis mature，
Some demonstrations of
PV-electrolysis system been done
Wind system mature， electrolysis mature，
wind-electrolysis demonstration needed
R&D Pyrolysis and gasification R&D， biological
processes at early R&D
Efficiency PV efficiency:
First generation， 11-15%，
Second generation， 6-8%
Solar to hydrogen around 7%
36% from wind to hydrogen， assuming wind
to electricity efficiency of 40% and
electrolyzer 90%
29% for Zn/ZnO cycles Conversion ratio up to 100% can be
achieved for gasification， efficiency of
10% for biological processes
Economic
consideration
Hydrogen cost about US$40-53.73/GJ
depends on the PV type， the size
Hydrogen cost about US$20.2/GJ，
corresponding to 7.3cents/kWh
US$0.13-0.15/kWh， equivalent to
US$36.1-41.67/GJ
US$6.67-17.1/GJ for thermochemical
conversion depends on biomass types，
capacity size， for biological processes，
remain to be demonstrated
Environmental
consideration
Almost no pollution emission during
operation， energy consumption
intensive during construction， disposal
of hazardous materials
No pollution during operation， construction
energy consumption intensive， some noise
during operation
Emission of hydrogen sulfide， use and
disposal of metal oxide， reactors
Whole cycle CO2 neutral， some pollution
emission during the stage of constructing
reactors
Safety
consideration
Handling hazardous materials during
fabrication， short circuit and fire during
operation， but not significant
Relatively safe， a little danger exist during
maintenance
Operating at high temperature， risk of
explosion exists; leakage of hydrogen
sulfide
Operating at high temperature， explosion
may occur
由表可見， 生物質(zhì)氣化技術(shù)和風(fēng)能-電解制氫技術(shù)具有良好的經(jīng)濟(jì)性. 對于環(huán)境的污染
以及危險(xiǎn)性也相對較小， 極具發(fā)展前景， 可以作為大規(guī)模制氫技術(shù). 而光伏-電解水技
術(shù)則目前還未顯示出經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢. 但由于太陽能資源豐富， 在地球上分布廣泛， 如果光
伏電池的效率能進(jìn)一步提高， 成本能大幅降低， 則是未來很有潛力的制氫技術(shù). 太陽
能熱化學(xué)循環(huán)也是可行的制氫技術(shù)， 今后的發(fā)展方向是進(jìn)一步降低分解產(chǎn)物的能量損
耗以及發(fā)展更為經(jīng)濟(jì)的循環(huán).
香港地少人多， 沒有自己的煤， 石油， 天然氣， 也沒有大規(guī)模的農(nóng)業(yè)， 所有能源
目前都依賴進(jìn)口. 但香港具有豐富的風(fēng)力資源和充足的太陽能資源， 利用可再生資源
部分解決香港的能源問題是一條值得探討的思路.
香港總?cè)丝?81 萬， 總面積2757km2， 其中陸地面積1098 km2， 海洋面積1659 km2.
但香港絕大多數(shù)人口集中在港島， 九龍等面積較小的市區(qū)， 而新界很多區(qū)域以及周邊
島嶼則人口較少. 由于香港地處北回歸線以南， 日照充足(13MJ/m2/day)， 風(fēng)力強(qiáng)勁
(>6m/s)， 具有很大的發(fā)展可再生能源的潛力. 簡單計(jì)算可知， 如果將香港所有陸地面
積安裝上效率為10%的光伏電池， 則年發(fā)電量可達(dá)144.7TWh， 這相當(dāng)于香港1999 年電
消耗量35.5TWh 的4 倍! 這說明發(fā)展光伏技術(shù)在香港有很大潛力. 考慮到香港市區(qū)人
口稠密， 可以考慮將光伏電池安裝在周邊島嶼發(fā)電， 通過電解槽制氫. 由于光伏-電解
水成本很高， 這一技術(shù)還難以大規(guī)模應(yīng)用， 如果光伏成本能大幅度降低， 則在香港發(fā)
展光伏制氫具有非常誘人的前景. 另外， Li(2000)[53]進(jìn)行了在香港發(fā)展海上風(fēng)力發(fā)電
的可行性研究. 研究表明， 利用香港東部海域建立一個(gè)11 × 24 km 的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組， 可
以實(shí)現(xiàn)年發(fā)電2.1 TWh， 這相當(dāng)于香港用于交通的能源的10%. 此外， 香港周邊島嶼，
如橫瀾島等， 平均風(fēng)力都在6.7 m/s 以上， 在這些島嶼發(fā)展大規(guī)模的風(fēng)力機(jī)組也是值得
進(jìn)一步探討的問題. 除此之外， 香港每年產(chǎn)生的大量有機(jī)垃圾， 也可以通過氣化或熱
解制氫. 這些技術(shù)在香港的成功應(yīng)用還需要更深入的研究， 本文不作深入探討.
6. 小結(jié)
本文綜述了目前利用可再生資源制氫的主要技術(shù)， 介紹了其基本原理， 也涉及到
了各項(xiàng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境以及安全方面的問題. 對各項(xiàng)制氫技術(shù)進(jìn)行了對比分析，
總結(jié)出利用風(fēng)能發(fā)電再推動(dòng)電解水， 以及利用生物質(zhì)的熱化學(xué)制氫具有良好的經(jīng)濟(jì)性，
對環(huán)境的污染較小， 技術(shù)成熟， 可以作為大規(guī)模制氫的選擇. 利用光伏-電解水技術(shù)具
有誘人的發(fā)展前景， 但目前還未顯示出其經(jīng)濟(jì)性. 而太陽能熱化學(xué)制氫則處于研究階
段， 還難以用于大規(guī)模制氫. 香港具有比較豐富的可再生資源， 利用風(fēng)力發(fā)電和有機(jī)
廢物制氫是可行的制氫技術(shù)， 而光伏電池還需要大量研究以進(jìn)一步降低成本. 盡管還
有大量的研究和更深入的分析要做， 利用可再生資源制氫以同時(shí)解決污染和能源問題
已經(jīng)為我們展開了一個(gè)良好的前景.
致謝:
本文屬項(xiàng)目， 該課題受香港中華電力公司(CLP)及香港
特別行政區(qū)政府資助， 在此表示感謝!
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第5篇：可再生資源回收前景范文
關(guān)鍵詞：生態(tài)建筑；建筑設(shè)計(jì)；生態(tài)理念
1、生態(tài)建筑的發(fā)展前景
生態(tài)建筑是可持續(xù)發(fā)展理念的重要體現(xiàn)之一，具有節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境等眾多作用。生態(tài)建筑作為工程新時(shí)代下的產(chǎn)物，在此期間，工程師對此進(jìn)行了深入研究和實(shí)踐，在人、自然和建筑三者的關(guān)系建立中，尋找以人為本，綠色建筑的立足點(diǎn)，并且提出生態(tài)建筑工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，并通過此方法對建筑工程的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。所以，生態(tài)建筑的空間設(shè)計(jì)在建筑節(jié)能以及技術(shù)開發(fā)方面有很大的進(jìn)步空間，需要人們在建筑實(shí)施過程中根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇和利用，在實(shí)踐中探索出積極的、可適用的生態(tài)建筑發(fā)展道路，我國在幾千年前就已將植物和地形，地貌，建筑設(shè)計(jì)融合在一起研究了，在日益發(fā)展的高科技城市中，建筑綠色景觀或者是亭臺樓閣是很有藝術(shù)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的。根據(jù)我國的基本國情，隨著人口和生產(chǎn)高度的集中狀況來說，提高生態(tài)環(huán)境住宅的設(shè)計(jì)理念逐漸被人們所接受，同時(shí)，建筑設(shè)計(jì)的品質(zhì)也有所提高，在新型的生態(tài)設(shè)計(jì)方面，要遵循生態(tài)優(yōu)化的原則與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略很重要，所以將植物建筑放在新型生態(tài)建設(shè)發(fā)展規(guī)劃中，是個(gè)重要的標(biāo)志性經(jīng)濟(jì)綠色工程。
2、生態(tài)建筑的特點(diǎn)
從建筑設(shè)計(jì)的角度看，生態(tài)建筑主要表現(xiàn)為：采用多種綠化方式以改善周圍小氣候，采用大跨度輕型結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)空間的適應(yīng)性。生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)，應(yīng)該具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：整體、全面地考慮設(shè)計(jì)區(qū)域內(nèi)部與外部環(huán)境關(guān)系；強(qiáng)調(diào)人與環(huán)境的和諧共存，不可分割；建筑材料盡量使用天然材料，盡量使用天然能源與再生能源；采用節(jié)能技術(shù)和防治污染措施；宅址選擇遠(yuǎn)離污染源；尊重設(shè)計(jì)地段內(nèi)的土地、環(huán)境及植被的特點(diǎn)，因地制宜；建筑產(chǎn)品體現(xiàn)出生態(tài)文化與藝術(shù)的內(nèi)涵；設(shè)計(jì)過程中的多學(xué)科綜合性。
3、生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)原則
3.1實(shí)現(xiàn)建筑與自然的和諧發(fā)展
生態(tài)建筑設(shè)計(jì)最主要的理念是要堅(jiān)持建筑和自然的結(jié)合，使人的行為與自然的發(fā)展相協(xié)調(diào)。首先在進(jìn)行建筑施工之前建筑師要秉承生態(tài)的理念，準(zhǔn)確地意識到建筑和自然環(huán)境是一體的，而不是相互對立的，建筑屬于自然環(huán)境的一部分，在建筑的過程中要時(shí)刻留意和保護(hù)自然環(huán)境的狀況。
3.2實(shí)現(xiàn)可再生資源的高效利用
隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的城市建設(shè)進(jìn)程不斷加快，從而使得城市可用于建筑的土地資源也越來越少，而為了將城市土地資源盡最大限度的開發(fā)利用，在當(dāng)前的建筑中合理的增加建筑的層數(shù)和將建筑往地下發(fā)展就顯得尤為重要。并且隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，在各當(dāng)前的建筑工程中各種先進(jìn)的施工技術(shù)和施工設(shè)備層出不窮，從而為生態(tài)建筑建設(shè)創(chuàng)造了有利條件。在城市建筑建設(shè)的過程中，可以通過對可再生資源的高效利用，減少對不可再生資源的利用，從而才能夠有效地實(shí)現(xiàn)生態(tài)建筑的建成。與此同時(shí)，在實(shí)際的建設(shè)過程中，還應(yīng)該注意避免能源資源的浪費(fèi)，從而不僅有利于促進(jìn)生態(tài)建筑的建設(shè)，同時(shí)還有能夠?yàn)殚_發(fā)商節(jié)約大量的成本。
3.3生態(tài)建設(shè)需要體現(xiàn)地方色彩
任何一個(gè)地區(qū)的建設(shè)都是以當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境為基礎(chǔ)，因而生態(tài)建筑設(shè)計(jì)需要彰顯地方特色，并且要在詳細(xì)深入的分析當(dāng)?shù)氐臍夂?、地理、文化?xí)俗的基礎(chǔ)上實(shí)施建筑設(shè)計(jì)。此外還要將當(dāng)?shù)氐目沙掷m(xù)性的能源分布情況考慮在內(nèi)，比如當(dāng)?shù)氐慕ㄖ牧弦约捌渌鞣N限制性因素。
4、生態(tài)建筑設(shè)計(jì)方法
4.1減少建筑物的能量消耗
高效無污染首先考慮的便是如何降低建筑物的能量消耗。為此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)以當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件為依據(jù)，設(shè)計(jì)合理的建筑方案。建筑群落的布局、朝向、體型的選擇要能充分利用當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，并且營造良好的建筑群的微型氣候。就建筑群的朝向而言，一般以朝南或偏南為主，但設(shè)計(jì)師必須根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的朝向；就布局而言，考慮到建筑物內(nèi)的風(fēng)壓對空氣流通的作用，建筑群的平面布局應(yīng)當(dāng)錯(cuò)落有致，同時(shí)考慮到夏季季風(fēng)的滲透，豎向布局宜將較低的建筑布置在夏季迎風(fēng)面的前端。
4.2采用新能源
為了盡可能少減少對不可再生資源使用，除了要減少建筑物的能量消耗之外，還需要重視對可再生能源，如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿睦茫壳氨容^成熟的是太陽能利用技術(shù)。
4.3加強(qiáng)環(huán)境綠化
在生態(tài)建筑設(shè)計(jì)中，一定要注重環(huán)境的綠化設(shè)計(jì)，創(chuàng)造出良好的局部微氣候。首先，在建筑群落周圍，盡量不使用或少使用滲透性差的硬質(zhì)鋪地，盡可能多的鋪設(shè)滲透性強(qiáng)的生態(tài)鋪地，多種植綠化效果明顯的喬木，擴(kuò)大草坪面積。其次，建筑物的立面，對墻面、屋頂、陽臺進(jìn)行綠化。
4.4建筑材料的無害化
選擇合適的建筑材料是生態(tài)建筑設(shè)計(jì)中重要的一環(huán)。為避免或減少建筑材料對環(huán)境的破壞，設(shè)計(jì)師首先應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)出更為精確的結(jié)構(gòu)，確定合理的層高以及建筑尺度，簡化建筑的不必要的形體變化，以減少材料的使用量，并以建材特性為基礎(chǔ)，使用先進(jìn)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，減少房屋的能量消耗；其次，在材料的選擇上，應(yīng)避免使用對環(huán)境造成破壞，對人體有害有毒，生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸過程中對能源消耗過大建筑材料，盡可能選用由再生原料制成的經(jīng)久耐用并且可循環(huán)使用的生態(tài)建材。
4.5綜合處理生活垃圾
在設(shè)計(jì)階段，對生活垃圾的處理主要是對水的處理，總的原則是節(jié)約用水，這方面可以利用中水處理系統(tǒng)收集利用雨水并回收利用家庭內(nèi)的生活廢水作為生活中的非飲用用水，并經(jīng)過過濾和消毒加以循環(huán)使用，這樣可以節(jié)約大量的水資源。
5、建筑設(shè)計(jì)生態(tài)化趨勢
面對當(dāng)前的環(huán)境問題，關(guān)心人和自然問題的建筑師就生態(tài)建筑的探索已經(jīng)達(dá)成共識，極力倡導(dǎo)和推廣生態(tài)建筑。目前生態(tài)建筑具有兩種發(fā)展方向。
5.1研究原生的生態(tài)建筑，探索現(xiàn)代生態(tài)建筑的發(fā)展之路
建筑從其形成開始，就是人類活動(dòng)的內(nèi)在機(jī)制與自然環(huán)境相互聯(lián)系、相互作用的邏輯技術(shù)，包含了內(nèi)在的“生態(tài)精神”。海德格爾的存在意義哲學(xué)體系中，定居是一個(gè)重要的概念。定居的關(guān)鍵在于場所而不是空間，人與場所的關(guān)系，以及場所與空間的關(guān)系均包含在人類居住場所中。人之所以定居是由于體驗(yàn)到了場所中人與自然和諧穩(wěn)定的精神，可以稱之為“場所的生態(tài)精神”，而當(dāng)時(shí)的建筑則可以稱之為“原生的生態(tài)建筑”。
5.2探索和運(yùn)用新的生態(tài)技術(shù)，加快建筑的生態(tài)化
建筑的發(fā)展，已經(jīng)從生物的進(jìn)化走向了自覺的知識技術(shù)的進(jìn)化階段。根據(jù)薩克森的生態(tài)哲學(xué)，地球的進(jìn)化分為三個(gè)階段。第一階段，從無機(jī)物向有機(jī)物的過渡，其進(jìn)化的內(nèi)因是原子、分子間的物理作用；第二階段，是低級生命向高級生命的進(jìn)化過程，這其中起作用的是遺傳物質(zhì)和自然選擇；第三階段，則是人類特有的知識技術(shù)進(jìn)化的階段。現(xiàn)代的工業(yè)技術(shù)改善了人們的生活水平，也給自然帶來了一定的破壞，從而產(chǎn)生了生態(tài)技術(shù)。
結(jié)語
生態(tài)建筑設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)，是要實(shí)現(xiàn)建筑系統(tǒng)及建筑系統(tǒng)與周圍的生態(tài)環(huán)境之間的良性循環(huán)。生態(tài)建筑作為一種先進(jìn)的建筑形式，也具有非常廣闊的發(fā)展前景和發(fā)展動(dòng)力，隨著可持續(xù)發(fā)展理念的深入人心，現(xiàn)代建筑往生態(tài)建筑發(fā)展是大勢所趨。
參考文獻(xiàn)
[1]謝浩，劉曉帆.體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展原則，創(chuàng)造高技術(shù)生態(tài)建筑[J].房材與應(yīng)用，2002（10）：6-8.
第6篇：可再生資源回收前景范文
按照《蒙特利爾議定書》規(guī)定，我國將在2010年1月1日全面禁用氟利昂類物質(zhì)，這可能意味著以后的空調(diào)新品不再有氟利昂的身影。在中國每年的空調(diào)銷售量在5000萬套，但其中只有十分之一是不使用氟利昂制冷的，而且每年有2000萬套的老化空調(diào)成為二手產(chǎn)品。這些二手空調(diào)和有氟空調(diào)無疑給生態(tài)環(huán)境帶來巨大壓力。所以在此社會環(huán)境下，我設(shè)想通過對二手空調(diào)的回收來創(chuàng)造一個(gè)綠色的生活環(huán)境。以下是我的一些淺顯的觀點(diǎn)的想法。
商務(wù)部早于2006年開始推進(jìn)試點(diǎn)城市廢舊商品回收體系建設(shè)。截至2012年8月，全國共有31個(gè)省市獲批再生資源體系建設(shè)示范試點(diǎn)。但是在城市的大街小巷，回收“游擊隊(duì)”仍然是回收舊家電的主力軍，二手家電市場翻新電器依然暢銷。對于消費(fèi)者來說，要處理舊電器的時(shí)候根本不知道從哪里能找到正規(guī)的回收機(jī)構(gòu)，而已經(jīng)試點(diǎn)多年的回收體系更是看不見、找不到。這就在一定程度上阻礙了整體的產(chǎn)品換代效率和社會腳步的步伐。而二手空調(diào)在回收過程中如果體制不全，流程不順，不僅會造成二手空調(diào)回流到用戶家中的現(xiàn)象，更是對社會的長遠(yuǎn)利益造成損害。如果能從根源上解決二手空調(diào)改良整修是具有重大意義和深遠(yuǎn)作用的。
目前市面上在售的空調(diào)回收普遍采用 [1]R22（氟利昂）的制冷劑，格力、美的、海爾等空調(diào)回收企業(yè)已在高能效空調(diào)回收上啟用一種新的制冷劑——R410A環(huán)保新冷媒來替代氟利昂類物質(zhì)R22。R410A主要由氫、氟和碳元素組成，具有穩(wěn)定、無毒等特點(diǎn)，由于不含氯元素，故不會破壞臭氧層。另外，采用R410A環(huán)保新冷媒的空調(diào)回收在性能方面也有一定提高。[2]減少環(huán)境污染和節(jié)約自然資源是綠色設(shè)計(jì)的根本目標(biāo)，合理的回收再生方法會產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。然而，目前全球的平均再生產(chǎn)率在75%-80%左右，大大低于其應(yīng)達(dá)到的目的。造成回收困難的原因之一是缺少更有效的再生技術(shù)！在綠色設(shè)計(jì)中要從產(chǎn)品材料的選擇、生產(chǎn)和加工流程的確定，產(chǎn)品包裝材料的選定，直到運(yùn)輸?shù)榷家紤]資源的消耗和對環(huán)境的影響。以尋找和采用盡可能合理和優(yōu)化的結(jié)構(gòu)和方案，使得資源消耗和環(huán)境負(fù)影響降到最低。以下便是我對二手空調(diào)回收機(jī)綠色設(shè)計(jì)，再利用的暢想。
首先與有能力生產(chǎn)和改裝無氟空調(diào)的空調(diào)公司進(jìn)行合作和制定相關(guān)的商業(yè)計(jì)劃。
在如今工業(yè)化進(jìn)程越來越快的社會環(huán)境下，許多不可再生資源的不斷減少甚至枯竭，在現(xiàn)有的資源環(huán)境下，如何合理利用，并建立可循環(huán)利用的成產(chǎn)方案，是整個(gè)中國乃至全世界為之努力研究的課題。綠色可回收設(shè)計(jì)是未來產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，于空調(diào)行業(yè)來說，綠色無氟空調(diào)的發(fā)展如火如荼。綠色、非物質(zhì)設(shè)計(jì)可以節(jié)約大量淡水，減少環(huán)境污染，提高社會綜合經(jīng)濟(jì)效益，并解決機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展與環(huán)境、資源相矛盾的局面，建立新型的綠色可持續(xù)發(fā)展之路！
參考文獻(xiàn)：
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[2]【中國】 肖 峰，《高技術(shù)時(shí)代的人文憂患》，江蘇人民出版社，2002
[2]【中國】劉志峰，劉光復(fù)《綠色設(shè)計(jì)》，北京機(jī)械工業(yè)出版社，1999
注釋：
第7篇：可再生資源回收前景范文
動(dòng)植物油脂的主要成分是甘油三酸酯，通過酯交換法制備的脂肪酸單烷基酯，工業(yè)上應(yīng)用主要是脂肪酸甲酯，俗稱為第一代生物柴油。生物柴油是指天然油脂制備的柴油，也可以是其他柴油，若以動(dòng)植物油脂為原料通過加氫裂解工藝生產(chǎn)非脂肪酸甲酯生物柴油，稱為第二代生物柴油。若以脂肪酸甲酯為代表的生物柴油需達(dá)到“GB/T20828-2007柴油機(jī)燃料調(diào)合用生物柴油（BD100）”標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)；若是非脂肪酸甲酯生物柴油需達(dá)到石化柴油相應(yīng)的《輕柴油》（GB252-2000）技術(shù)要求指標(biāo)。
一、第一代生物柴油發(fā)展現(xiàn)狀及酯交換法工藝存在的問題
各種動(dòng)植物油、草本植物油、木本植物油、動(dòng)物油、廢棄油脂（如地溝油、泔水油）、藻油等都可用來加工生物柴油。
生產(chǎn)生物柴油主要采用動(dòng)植物脂類的可再生資源，能夠通過各種催化和化學(xué)方法轉(zhuǎn)化為適宜碳鏈長度的可再生液體燃料。目前利用油脂制備液體燃料的主要方法是酯交換法，經(jīng)過多年的發(fā)展，酯交換法已形成比較完備的技術(shù)體系，在歐美國家主要以大豆油、菜籽油生產(chǎn)生物柴油，生產(chǎn)工藝相對成熟，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，已部分進(jìn)入石油市場彌補(bǔ)石化柴油的不足。
我國不同于歐美國家，我國人多地少的國情，決定了生物柴油原料的發(fā)展應(yīng)遵循“不與人爭糧，不與糧爭地”的原則，利用非糧作物和林木質(zhì)物質(zhì)生產(chǎn)生物質(zhì)液體燃料。近期主要利用回收的廢油脂生產(chǎn)生物柴油，目前已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)，我國每年產(chǎn)廢油脂的數(shù)量是巨大的，利用大中城市回收的廢油及餐飲廢油制備生物柴油，以此廢油作原料可以降低生物柴油生產(chǎn)成本；又是綜合利用工業(yè)廢油及其他廢油，使廢物資源達(dá)到經(jīng)濟(jì)與環(huán)保的目的。
發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)可以增加一條由可再生資源生產(chǎn)清潔柴油的渠道，但是其瓶頸問題是產(chǎn)品的質(zhì)量和價(jià)格，不能參與石油市場競爭，與石化柴油缺乏競爭力。所以積極開發(fā)降低生產(chǎn)成本，提高油品品質(zhì)的研究，采用廉價(jià)的原料，通過技術(shù)創(chuàng)新、生產(chǎn)工藝進(jìn)一步優(yōu)化、改進(jìn)、提高產(chǎn)物綜合利用值，以獲取低成本、高質(zhì)量的生物柴油，是我國生物柴油生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢。生物柴油生產(chǎn)工藝及采用原料可導(dǎo)致生物柴油生產(chǎn)成本有較大差異，在一定程度上限制了生物柴油技術(shù)的推廣及應(yīng)用，因此在制備工藝及配套裝置上，著重研究適合各種不同的原料，特別是對于游離脂肪酸含量較高的油脂，如各種餐飲廢油、地溝油、酸化油等，不能直接通過酯交換反應(yīng)制備生物柴油而開發(fā)出比較適宜的技術(shù)先進(jìn)適用和經(jīng)濟(jì)有利合理的工藝路線，不但能夠增加新建生物柴油企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還能夠推動(dòng)生物柴油產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，普及應(yīng)用。
目前動(dòng)植物油脂通過酯交換法制備的脂肪酸甲酯，即第一代生物柴油存有原料利用品種單一、工藝復(fù)雜、設(shè)備繁多、反應(yīng)過程使用過量甲醇，后續(xù)工藝必須有相應(yīng)的甲醇回收裝置；能耗高、色澤深；油脂原料中的游離脂肪酸及水嚴(yán)重影響生物柴油的收率及品質(zhì)；油脂中的不飽和脂肪酸在高溫下容易變質(zhì)，酯化產(chǎn)物難以回收；成本高，生產(chǎn)過程有廢堿液、廢酸液排放造成環(huán)境二次污染等問題。常規(guī)工藝制備的脂肪酸甲酯，由于自身性質(zhì)決定的缺陷在實(shí)際應(yīng)用中還存在一定的問題：如①低溫流動(dòng)性差，冷凝、冷濾點(diǎn)較高，不能在氣候寒冷地區(qū)及冬季使用；②分子結(jié)構(gòu)中含有氧官能團(tuán)造成熱值較低，通常比石化柴油低9%13%；③黏度較高，為5-10mm/s-1，在柴油中輸送困難，使其供油不充分；④密度較高，為0.87-0.90cm3/g，易造成不完全燃燒；⑤儲存穩(wěn)定性差，容易發(fā)生氧化變質(zhì)等問題。又因動(dòng)植物油脂資源少、價(jià)格高，制約了生物柴油的實(shí)際應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化的大力發(fā)展。
天津市迪創(chuàng)生物能源科技有限公司研發(fā)的“環(huán)保型提煉清潔液體燃料真空催化改質(zhì)裝置”是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)第二代生物柴油的技術(shù)裝置，解決了上述的這些問題。
二、第二代生物柴油轉(zhuǎn)化機(jī)理
從總體來看，通過第一代酯交換工藝生產(chǎn)的脂肪酸甲酯，其對原料油品的要求較高，同時(shí)副產(chǎn)甘油，加大了產(chǎn)品分離的提純難度，增加了生產(chǎn)成本，又由于第一代生物柴油在使用過程中的弊端，研究者們通過第一代生物柴油進(jìn)行加氫脫氧，異構(gòu)化反應(yīng)，得到類似柴油的烷烴，形成了第二代生物柴油。與第一代生物柴油相比，第二代生物柴油具有優(yōu)異的調(diào)和性質(zhì)和低溫流動(dòng)性等特點(diǎn)，適用范圍更廣泛。國外已開始逐漸進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用階段，為生產(chǎn)超清潔柴油奠定了基礎(chǔ)。在我國只停留在試驗(yàn)研究階段，迄今為止還尚未有進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)的企業(yè)，第二代生物柴油是未來生物柴油的主要發(fā)展方向。
動(dòng)植物油脂作為可再生資源，由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)中含有與柴油相似的脂肪酸長碳鏈，使其作為石油資源的替代品成為可能。
廢油脂的主要成分還是動(dòng)植物油的成分，動(dòng)植物油中所含的脂肪酸（無論是飽和或不飽和）絕大部分為偶碳直鏈的，主要脂肪酸有C12、C14、C16、C18、C20和C22等幾種，其他的脂肪酸含量很少，這些脂肪酸鏈長度與柴油碳數(shù)非常接近，這也是作為生物柴油的重要依據(jù)，而長碳鏈在高溫條件下會發(fā)生分解、斷鏈、產(chǎn)生小分子烴類。動(dòng)植物油脂通過熱裂解、催化裂解和催化加氫可得到烴類產(chǎn)物，能有效地利用油脂結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，作為石化原料的補(bǔ)充，生產(chǎn)小分子的烴類等有機(jī)化工原料，或轉(zhuǎn)化為新型燃料——生物柴油。這為廢棄油脂的資源化利用又開拓了新的途徑。
催化加氫裂解的過程是石油化工行業(yè)常用的工藝過程，對提高原料的加工深度，合理利用石油資源、改善油品質(zhì)量，提高輕油收率等具有重要意義。第二代生物柴油利用催化裂解技術(shù)進(jìn)行加氫處理，從而得到與柴油相似的烷烴。
動(dòng)植物油脂的主要成分是脂肪酸甘油酯，在催化加氫條件下，甘油三酯、單甘酯及羧酸在內(nèi)的中間產(chǎn)物，經(jīng)加氫脫羧基、加氫脫羰基、加氫脫氧反應(yīng)生成正構(gòu)烷烴的最終產(chǎn)物是C12-C24正構(gòu)烷烴，副產(chǎn)包括丙烷、水和CO、CO2。由于正構(gòu)烷烴的熔點(diǎn)較高，使得所制備的生物柴油的濁點(diǎn)偏高，低溫流動(dòng)性差，再通過加氫異構(gòu)化反應(yīng)，將部分或全部正構(gòu)烷烴轉(zhuǎn)化為異構(gòu)烷烴，從而提高其低溫使用性能。
催化加氫裂解是指在高溫、高壓、有氫氣存在的條件下進(jìn)行加氫裂化，催化加氫裂解能夠得到高品質(zhì)的燃料油，其燃油性能甚至超過常規(guī)的石化柴油，但是加氫過程使用高熱值氫氣，自身就是高熱值燃料，將其轉(zhuǎn)化不可燃燒的水，不僅操作成本高，也是一種資源的浪費(fèi)。目前在我國經(jīng)濟(jì)上可行制備生物柴油的主要原料是高酸價(jià)油脂、廢棄動(dòng)植物油脂，分布相對分散，原材料集中相對困難，而且設(shè)備投資大，比較適宜石化煉油企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。因此該法在我國近期還不太適用，高溫、高壓、催化劑昂貴，不適宜中小型規(guī)模的企業(yè)采用。
三、供氫催化裂解改質(zhì)工藝生產(chǎn)第二代生物柴油技術(shù)的先進(jìn)性
催化加氫裂解是一種有應(yīng)用前景的油脂轉(zhuǎn)化燃料油技術(shù)，即生產(chǎn)第二代生物柴油的技術(shù)。是將生物油脂通過供氫催化裂解改質(zhì)制備生物液體清潔燃料，是開發(fā)生物柴油替代燃料的又一條途徑，是一種新能源的生產(chǎn)方式，與目前第一代生物柴油的酯交換法制備工藝相比較有其獨(dú)有的優(yōu)勢。
根據(jù)中華人民共和國第200920151218.8專利，名稱“環(huán)保型提煉清潔液體燃料真空催化改質(zhì)裝置”的實(shí)用新型專利技術(shù)，授權(quán)公告日：2010年1月27日，生產(chǎn)第二代生物柴油。該項(xiàng)專利技術(shù)被國家知識產(chǎn)權(quán)局評為“2011年度10項(xiàng)優(yōu)秀專利”。
該裝置是應(yīng)用第二代生物柴油的轉(zhuǎn)化技術(shù)提高油品質(zhì)量的裝置，克服了第一代生物柴油現(xiàn)有技術(shù)存在的生產(chǎn)成本高、工藝過程復(fù)雜，對環(huán)境造成二次污染的缺點(diǎn)；又因動(dòng)植物油資源少、價(jià)格高，制約生物柴油的實(shí)際應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化的大力發(fā)展。而第二代生物柴油研究的重點(diǎn)是擴(kuò)大油脂資源和其他可利用資源的應(yīng)用范圍，根據(jù)原料的性質(zhì)，提煉清潔液體燃料真空催化改質(zhì)的轉(zhuǎn)化方法和提高生物柴油油品品質(zhì)的技術(shù)。
該裝置是采用先進(jìn)的催化裂解技術(shù)，將裂解釜中液相懸浮床流態(tài)化與精餾塔固定床催化改質(zhì)提煉燃油耦合同一裝置體系，將二步聯(lián)產(chǎn)法工藝改為一步分流法，簡化工藝流程，減少中間環(huán)節(jié)，有利于節(jié)能和節(jié)省設(shè)備投資；采用催化裂解、改性提質(zhì)、技術(shù)先進(jìn)適用，經(jīng)濟(jì)有利合理，從而獲得符合國標(biāo)的高品質(zhì)清潔液體燃料。催化加氫脫氧，降低生物柴油的氧含量，提高其能量密度；加氫異構(gòu)化，提高油品低溫性能，同時(shí)保持高十六烷值、辛烷值，避免了傳統(tǒng)工藝酯交換法的缺點(diǎn)。
采用供氫催化裂解改質(zhì)是運(yùn)用本裝置的核心技術(shù)，是第二代生物柴油新的一種轉(zhuǎn)化方式。本項(xiàng)目的供氫催化裂解技術(shù)不同于高溫?zé)崃呀狻⒋呋呀夂痛呋託?，有自己?dú)有的優(yōu)勢。其特點(diǎn)是：在廢油脂中加入一定量的具有供氫效果的化合物，也能起到氫氣存在的同樣效果，這些化合物能在熱反應(yīng)過程中提供活性氫自由基，有目的地抑制自由基縮合，從而提高裂化反應(yīng)的苛刻度，增加中間餾分油產(chǎn)量。供氫催化裂解是在常規(guī)裂化工藝基礎(chǔ)上加入具有供氫效果的溶劑，使反應(yīng)過程中液體供氫劑釋放出的活性氫與生物油脂熱解過程中產(chǎn)生的自由基結(jié)合生成穩(wěn)定具有協(xié)同效應(yīng)的低分子，從而抑制自由基的縮合，可提高熱裂解反應(yīng)的速率，防止結(jié)焦，增加輕餾分汽油和中間柴油餾分的收率。
塑料是碳?xì)浠衔铮芰狭呀庥椭泻写罅繗湓?，H/C原子比相對較高，加熱時(shí)揮發(fā)分也比較高，為了獲得廉價(jià)的氫氣，廢塑油、橡膠油與廢油脂加熱共熔裂解，富有優(yōu)勢互補(bǔ)的協(xié)同效應(yīng)，富含氫的塑膠中含氫基團(tuán)在反應(yīng)過程中會向動(dòng)植物油裂解產(chǎn)物進(jìn)行加氫轉(zhuǎn)移，塑膠裂解油在油脂裂解中起著供氫作用，是主要的供氫者，油脂中的含氧化合物最容易加氫脫氧，很快反應(yīng)生成烴和水，同時(shí)伴隨脫羧基、脫羰基、異構(gòu)化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)加氫裂解，使動(dòng)植物油裂解為柴油，少量汽油餾分，具有很高的十六烷值、辛烷值和較低的硫含量和芳烴，可單獨(dú)使用或與柴油任一比例摻合使用，是一種優(yōu)質(zhì)的石化燃料的替代品。該技術(shù)已在天津中試裝置進(jìn)行中試，其產(chǎn)品能達(dá)到國標(biāo)要求指標(biāo)，技術(shù)成熟。由于利用垃圾中的廢料為原料，原料易得且價(jià)廉，既減少對環(huán)境的污染，又能獲得可利用的豐富資源，生產(chǎn)成本較低，有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，目前在石油燃料市場競爭中有很強(qiáng)的競爭力。
供氫催化裂解工藝與酯交換工藝技術(shù)對比其先進(jìn)性是：
1 用于制備生物柴油的原料：酯交換工藝對其原料中游離脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求最為苛刻，無論任何油脂都要進(jìn)行脫酸、脫膠處理；供氫催化裂解工藝對原料中的游離脂肪酸要求最低，大部分油脂不需要脫酸、脫膠就可作原料使用，從而減少了脫酸、脫膠質(zhì)對油的損耗，擴(kuò)大了對原料的使用范圍，更加適合我國生物柴油原料來源廣、適用性強(qiáng)、性質(zhì)不穩(wěn)定和游離脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的現(xiàn)狀。該法具有很好的工業(yè)前景。
2 酯交換工藝合成的脂肪酸甲酯中含有氧和各種雜質(zhì)，同時(shí)由于脂肪酸甲酯在化學(xué)組成方面不同于石化柴油，不能長期儲存，在其與油接觸時(shí)會使油污染，酯交換工藝合成的脂肪酸甲酯雖然低硫、低芳烴，符合其清潔柴油發(fā)展方向，但其比重大、熱值低、穩(wěn)定性差，不能擴(kuò)大柴油產(chǎn)量和清潔油品升級換代，只能低比例與石化柴油混合使用，從而限制在石化柴油中的大量應(yīng)用；而供氫催化裂解工藝制備的生物柴油低硫、低芳烴，符合清潔柴油發(fā)展方向，同時(shí)產(chǎn)品的比重小、熱值高、穩(wěn)定性好、低溫性能好，可適應(yīng)多種環(huán)境條件，全年都可使用，即使在-20攝氏度以下氣溫極低地區(qū)也能夠使用。因此，供氫催化裂解工藝不僅成為生物柴油發(fā)展的主要方向，而且也是為將來石化柴油提供升級換代的途徑。
3 供氫催化裂解法與酯交換法制備生物柴油相比，催化裂解的產(chǎn)物組成發(fā)生了根本變化，通常得到的是烷烴、烯烴、羰基化合物、脂肪酸的混合物，由于這些化合物的物化性質(zhì)與柴油十分接近，發(fā)熱值、黏度、密度、閃點(diǎn)、餾程等主要指標(biāo)都能達(dá)到國標(biāo)無鉛汽油和輕柴油相應(yīng)的指標(biāo)要求。
4 供氫催化裂解工藝不需要對原料進(jìn)行脫酸、脫膠質(zhì)等預(yù)處理步驟，沒有副產(chǎn)物甘油和甲醇回收的問題，只存在裂化一道工序，工藝設(shè)備簡單，生產(chǎn)用工、設(shè)備投入、原材料成本大為減少，在生產(chǎn)成本和燃油性能上占有優(yōu)勢，在現(xiàn)有技術(shù)及目前石油市場競爭中，在沒有國家政府現(xiàn)行政策資金補(bǔ)貼的情況下仍具有很強(qiáng)的競爭力。
5 采用懸浮床流態(tài)化反應(yīng)器、固定床塔式反應(yīng)器、隔板節(jié)能精餾塔、管式加熱爐及自動(dòng)排渣裝置系統(tǒng)連續(xù)化生產(chǎn)，副產(chǎn)品回收利用，無“三廢”污染物排放，是一種清潔生產(chǎn)工藝。
四、第二代生物柴油發(fā)展前景
生物柴油作為一種可再生與環(huán)境友好的清潔燃料，將成為石油燃料油的理想替代能源。目前使用的生物柴油是常規(guī)酯交換法制備的第一代生物柴油，即以油料作物、油料植物和工程微藻等水生植物油脂、動(dòng)物油脂及餐飲地溝油等為原料通過酯交換工藝生產(chǎn)脂肪酸甲酯（FAME），生產(chǎn)過程中同時(shí)副產(chǎn)甘油。這一技術(shù)比較成熟，已部分進(jìn)入市場彌補(bǔ)石化柴油的不足。在第一代生物柴油的基礎(chǔ)上，第二代生物柴油是以動(dòng)植物油脂為原料通過催化加氫裂解工藝生產(chǎn)的非脂肪酸甲酯生物柴油。與第一代生物柴油相比，第二代生物柴油具有優(yōu)異的調(diào)和性質(zhì)和低溫流動(dòng)性能等優(yōu)點(diǎn)，明顯優(yōu)于第一代脂肪酸甲酯，適用范圍更加廣泛，是未來生物柴油的主要發(fā)展方向。目前國外第二代生物柴油已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)和應(yīng)用階段，為生產(chǎn)超低硫清潔柴油奠定基礎(chǔ)。從目前來看，植物油作為石油替代資源的成本較高，因此植物油的開發(fā)利用受到制約。但是從長遠(yuǎn)來看，由于石油資源不斷減少以及日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，開發(fā)可再生的綠色替代能源是必然趨勢。我國每年的廢食用油和其他碳?xì)鋸U油的資源十分豐富，這也比大豆油、菜籽油便宜很多，利用廢棄動(dòng)植物油脂和碳?xì)鋸U油生產(chǎn)第二代生物柴油，清潔汽油，認(rèn)真提高廢油資源的綜合利用，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展思路，不僅對于緩解燃油的緊缺局面起到了一定的補(bǔ)充作用，而且對于新增企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益將是巨大的。
據(jù)測算，該項(xiàng)目投資500萬元即可投產(chǎn)。按全年生產(chǎn)生物柴油產(chǎn)品10000噸，所需原料為12500噸，料油市場價(jià)格按其平均價(jià)格4800元/噸計(jì)算，年凈利潤總額可達(dá)1211.90萬元，投資利稅率可達(dá)21.78%，投資回收期為半年。另外，本項(xiàng)目有較強(qiáng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。正常生產(chǎn)年份以生產(chǎn)能力利用率表示的盈虧平衡點(diǎn)為12.86%。計(jì)算表明，當(dāng)項(xiàng)目正常生產(chǎn)年份的生產(chǎn)能力利用率達(dá)12.86%時(shí)，可不虧不盈，即當(dāng)年生產(chǎn)第二代生物柴油1286噸，即可保本。發(fā)明人馮善茂表示，他本人以及他所在單位愿意向廣大企業(yè)和個(gè)人提供技術(shù)合作與咨詢。
五、聯(lián)手共創(chuàng)，打造生物柴油低碳時(shí)代
第二代生物柴油的發(fā)明人馮善茂及他的研發(fā)單位天津市迪創(chuàng)生物能源科技有限公司是擁有可再生生物質(zhì)能源自主知識產(chǎn)權(quán)的科技型企業(yè)，從20世紀(jì)90年代初就從事可再生能源生物液體燃料的研究，不用國家一分錢，將自己的經(jīng)濟(jì)收入全部投入到科學(xué)研究工作中，在堅(jiān)持不懈的努力下，取得多項(xiàng)發(fā)明成果，在生物液體燃料中相繼發(fā)明了①“環(huán)保型生產(chǎn)生物柴油的酯化裝置”（ZL200620149130.2）、②“節(jié)能環(huán)保型生物柴油粗酯精制裝置”（ZL200820136768.1）、③“環(huán)保型提煉清潔液體燃料真空催化改酯裝置”（ZL200920151215.8）等，其中①、②兩項(xiàng)專利技術(shù)在2009年第9屆香港國際專利發(fā)明博覽會上均榮獲發(fā)明金獎(jiǎng)；“節(jié)能環(huán)保型生物柴油粗酯精制裝置”的學(xué)術(shù)論文（成果）在2010年國際交流評選活動(dòng)中被評為“世界重大學(xué)術(shù)思想特等獎(jiǎng)”；“環(huán)保型提煉清潔液體燃料真空催化改酯裝置”（ZL200920151215.8），該項(xiàng)專利技術(shù)被國家知識產(chǎn)權(quán)局評為“2011年度10項(xiàng)優(yōu)秀專利”。上述3項(xiàng)專利是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，并根據(jù)國內(nèi)、國外比較成熟的工藝，經(jīng)過多年的科學(xué)研究與實(shí)驗(yàn)而研制開發(fā)出具有節(jié)能環(huán)保、產(chǎn)業(yè)延伸、生產(chǎn)鏈接的生物柴油配套技術(shù)與裝置。根據(jù)當(dāng)前我國能源的緊缺狀況，燃料油品的市場需求及用戶生產(chǎn)者的要求，生物柴油升級換代的第二代生物柴油應(yīng)運(yùn)而生，為了使生物柴油新興產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展，實(shí)施產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合，天津市迪創(chuàng)生物能源科技有限公司與山東濰坊春泉環(huán)保設(shè)備有限公司已簽訂長期合作合同，建立“資源綜合利用科研實(shí)驗(yàn)基地”，加快生物質(zhì)燃料的研發(fā)與設(shè)備開發(fā)，加快適用技術(shù)的專利轉(zhuǎn)化，使生物柴油新興產(chǎn)業(yè)健康穩(wěn)步發(fā)展。充分發(fā)揮山東濰坊春泉環(huán)保設(shè)備有限公司制造壓力容器與設(shè)備的專有技術(shù)與優(yōu)勢，專業(yè)生產(chǎn)生物柴油與生物質(zhì)煉化的專用設(shè)備。中國首套第二代生物柴油的全整套的中試煉化設(shè)備，在山東濰坊春泉環(huán)保設(shè)備有限公司投資、加工落成，已于今年5月試車投產(chǎn)，這標(biāo)志我國第二代生物柴油生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)成功，首套裝置在山東落成投產(chǎn)。
該裝置，采用供氫催化、裂解改質(zhì)生產(chǎn)低凝生物柴油的工藝，裝置適用范圍廣泛，既可用植物油、動(dòng)物油又可用廢棄油脂、廢機(jī)油、廢塑料油及石化煉廠的廢料，經(jīng)過裂解改質(zhì)后都可轉(zhuǎn)化為替代石油的燃料油品。
第8篇：可再生資源回收前景范文
主要著作有《中國市場木材及木制品采購指南》（主編）、《當(dāng)代中國物資流通――木材部分》、《中國商品大辭典――木材分冊》、《物資管理使用手冊――木材部分》、《中國木材流通問題研究》（獲國內(nèi)貿(mào)易部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)）等，并參與編寫國家計(jì)委主持的《中國全面節(jié)約戰(zhàn)略、規(guī)劃和對策研究》（獲國家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)）工作、全國高校物資專業(yè)教材《木材商品學(xué)》（獲內(nèi)貿(mào)部高校教材三等獎(jiǎng)）的主審等。
2008年，對中國、對世界都注定是不平凡的一年。這一年里，我們目睹了人民幣的不斷升值，看到了世界原材料、能源、勞動(dòng)力等各項(xiàng)成本的增加。在國內(nèi)，木材市場本身接近疲軟，同時(shí)出口關(guān)稅政策又進(jìn)行調(diào)整；在國外，美國的次貸危機(jī)影響著中國木材市場的終端銷售，歐盟則實(shí)行強(qiáng)化貿(mào)易壁壘的反傾銷政策；此外，越南、印度、俄羅斯等國家的木材出口政策調(diào)整很大程度上制約著中國的木材市場的原料供應(yīng)。面對種種不利因素，中國木材市場該何去何從？這正如中國木材流通協(xié)會會長――朱光前先生所言：“木材行業(yè)重新洗牌的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，相關(guān)企業(yè)提升內(nèi)功的層次開始體現(xiàn)?！睂τ谀静男袠I(yè)而言，可以說是“禍兮福之所倚”。
中國木材市場
――差強(qiáng)人意，低迷中尋求突破
記者：朱會長，關(guān)于中國木材交易市場的現(xiàn)狀，你能否為我們做一些簡單的介紹？
朱會長：從世界范圍來講，中國木材市場處于中間的加工、制作環(huán)節(jié)。中國用于生產(chǎn)建設(shè)的木材資源特別是大徑優(yōu)質(zhì)木材主要來自于進(jìn)口，大概占40%左右，這其中包括熱帶地區(qū)的闊葉林，北溫帶地區(qū)針葉林等。同時(shí)，國內(nèi)的人工林資源也有很好的發(fā)展前景。
我國規(guī)模較大的木材市場主要包括：上海東華環(huán)球木業(yè)建材交易市場、上海福人林產(chǎn)品批發(fā)市場、北京東壩木材市場、山東德州木材市場、廣東魚珠國際木材交易市場以及東莞地區(qū)木材夾板市場等。由于木材市場本身是以原木、板材、人造板為基礎(chǔ)的，而木制品主要為木家具、木門、木地板和木皮等，所以中國的木材市場很大一部分是面向家具業(yè)、地板業(yè)。例如廣東、上海，家具業(yè)、地板業(yè)十分發(fā)達(dá)，很多生產(chǎn)廠家、經(jīng)銷商經(jīng)常集中來這里采購。
記者：也就是說，家具市場越發(fā)達(dá)的地方，相應(yīng)的木材交易市場也就越發(fā)達(dá)？
朱會長：對，我國的家具市場大部分在沿海地區(qū)，特別是珠江三角洲和長江三角洲。所以，這些地方的木材市場氛圍就要活躍些，其中廣東東莞的大嶺山鎮(zhèn)被稱做“中國家具出口第一鎮(zhèn)”。但這些地區(qū)在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)調(diào)整，木材產(chǎn)業(yè)有被弱化的傾向，相比而言，目前東北和西北地區(qū)的木材市場較弱。不過，伴隨著振興東北、西部的大開發(fā)以及東北和西部地區(qū)的勞動(dòng)力資源、原料供應(yīng)等優(yōu)勢，木材產(chǎn)業(yè)和木材市場有向東北和西部轉(zhuǎn)移的趨勢，應(yīng)該有較好的發(fā)展空間。
記者：近來美國發(fā)生的次貸危機(jī)，這對中國木制品出口企業(yè)以及整個(gè)木材市場產(chǎn)生了巨大的沖擊，木材市場應(yīng)該如何應(yīng)對和解決這個(gè)問題？
朱會長：我國木制品的出口銷售地主要是北美、西歐等發(fā)達(dá)國家。以往，我們利用自身的優(yōu)勢，包括資源成本低、勞動(dòng)成本低，以及國家的優(yōu)惠政策，使我們在加工、制作這環(huán)節(jié)中獲利頗多。但是，受今年全球經(jīng)濟(jì)不景氣，特別是美國次貸危機(jī)的影響，中國木材市場受到不小的沖擊。從根本上說，全球經(jīng)濟(jì)必然會逐步走向一體化，而我國的部分木制品生產(chǎn)企業(yè)不能單一的依賴出口市場，靠賺取少量的加工費(fèi)而艱難生存。新一輪的經(jīng)濟(jì)發(fā)展大潮，短時(shí)期內(nèi)會對我國的生產(chǎn)企業(yè)帶來陣痛與沖擊，但這種不利因素絕對不會是致命的。我們要清醒地認(rèn)清經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀，積極應(yīng)對，轉(zhuǎn)變觀念，特別是要順應(yīng)形勢，靈活轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長的方式。隨著人民幣升值，國家逐步減少甚至取消出口退稅，加上原材料的趨緊，能源的緊缺，國內(nèi)工業(yè)用地漲價(jià)以及企業(yè)用工成本的大幅度提高，激烈的市場競爭，必然預(yù)示著行業(yè)的重新洗牌，優(yōu)勝劣汰的法則會進(jìn)一步凸顯。在這樣的背景下，我們要加大產(chǎn)品研發(fā)力度、品牌和銷售渠道的建設(shè)，認(rèn)真研究國內(nèi)市場的需求，現(xiàn)在是危機(jī)與希望共存。有遠(yuǎn)見、有超前意識的企業(yè)應(yīng)該敏銳地抓住市場機(jī)遇，力求尋找新的競爭突破口，在創(chuàng)新中求發(fā)展。
木材的節(jié)約
――要在利用中得以深化
記者：對于有限的森林資源來講，我們應(yīng)該怎樣平衡把握木材的使用和節(jié)約呢？
朱會長：我們提倡科學(xué)合理地多利用木材，而不是限制木材的使用。為什么呢？因?yàn)槟静氖强稍偕Y源，只要政策合理、管理得當(dāng)，木材是取之不盡、用之不竭的常青資源。只有通過利用它，通過市場的作用，才能促使造林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)在要求保護(hù)森林，甚至要求任何木材都不能使用，事實(shí)上，森林利用太少的話，就沒有一定的經(jīng)濟(jì)利益，從而老百姓就失去了造林的積極性。當(dāng)前世界木材資源的增長量，完全可以滿足人類生產(chǎn)生活的需求，不會出現(xiàn)木材資源越用越少，將來無材可用的情況。中國有很多地方，包括江蘇、廣東等地區(qū)的木材工業(yè)很發(fā)達(dá)。在江蘇的蘇北地區(qū)，20世紀(jì)80年代森林覆蓋率僅為2%。現(xiàn)在江蘇蘇北和山東交界處有著中國最大的膠合板生產(chǎn)基地，這就促進(jìn)了當(dāng)?shù)貤顦浞N植的快速發(fā)展，因?yàn)槟z合板以楊木為纖維板，所以老百姓種樹的積極性很大?，F(xiàn)在的蘇北地區(qū)森林覆蓋率超過30%，連村莊都隱藏在綠蔭里。在蘇北的農(nóng)田里，形成了一種楊樹套種麥子的特色種植模式，每畝收益在900～1000元左右，而且速生楊只要6～7年左右就可以利用。這就說明，通過不斷地利用木材，經(jīng)市場作用，可以再促進(jìn)造林業(yè)的發(fā)展。
記者：您的觀點(diǎn)與現(xiàn)在的主流觀點(diǎn)完全不同，我們所知道的是國家有關(guān)部門，包括一些環(huán)保組織都在提倡保護(hù)森林。您覺得這是一種觀念上的誤導(dǎo)么？
朱會長：我打個(gè)比方：對于一次性筷子不能使用這個(gè)觀點(diǎn)，我就認(rèn)為是一種誤導(dǎo)，因?yàn)橐淮涡钥曜邮且粤謪^(qū)的小材、次材和速生楊為主要原材料的，不是以原始森林木材為原料。如果把一次性筷子的企業(yè)消滅了，一是減少了就業(yè)，二是減少了對木材的綜合利用，打擊了速生楊市場。其實(shí)解決一次性筷子問題的關(guān)鍵是集中回收，再次利用一次性筷子，比如說用它來造紙等。不是說把行業(yè)和市場消滅掉。再比如說限制“用纖維板做包裝盒”，是不可取的觀點(diǎn)，實(shí)質(zhì)上超薄纖維主要是用來做包裝盒的，如果把這個(gè)都忽略的話，將會影響纖維板和楊樹桉樹造林的發(fā)展。
另外，從世界范圍來談森林資源，也存在一種誤區(qū)。世界總的森林資源不是越來越少，而是相對平衡的。森林資源減少，主要是指熱帶雨林的減少，包括南美洲、東南亞、非洲地區(qū)，而廣大的溫帶地區(qū)，比如俄羅斯、美國、加拿大、歐洲等國，其森林面積是增加的。其實(shí)熱帶雨林的破壞，主要是毀林開荒和非法采伐導(dǎo)致的，這大概占有80%～90%左右，工業(yè)用材占很少一部分。
我們提倡利用木材，有它獨(dú)特的好處：木材可以再生，木材節(jié)能環(huán)保。比如種植生產(chǎn)樹木可以釋放氧氣，固化二氧化碳。而當(dāng)代所謂的代用木材――鋼材、水泥、塑料等，生產(chǎn)它們會對環(huán)境造成大量污染，并且其生產(chǎn)原料是些不可再生資源，甚至是戰(zhàn)略物資如石油和鐵礦石，而這些資源我國對外依賴程度比較高，如果我們用可再生的木材資源代替一部分不可再生資源，就可以減少對外依賴的風(fēng)險(xiǎn)，對國家的安全是有利的。我舉個(gè)例子：中國的建筑業(yè)大量依賴水泥，建筑材料的消費(fèi)結(jié)構(gòu)不合理，中國人均年消費(fèi)水泥是1000千克，可世界平均值是260千克，中國的年水泥平均消費(fèi)是世界的4倍。因?yàn)樵谥袊摻罨炷嗤两Y(jié)構(gòu)的房子居多；但在國外，歐美、日本有大量的木制結(jié)構(gòu)房子。這種房子具有諸多優(yōu)點(diǎn)：十分有利于抗震，同時(shí)環(huán)保節(jié)能，價(jià)格優(yōu)勢明顯。同時(shí)也就意味著，在全球一體化的今天，我們完全可以做到全球采購木材，改變我國資源利用形式。
木皮市場
――方興未艾，前途光明
記者：現(xiàn)在中國的家具、裝飾市場上，木皮產(chǎn)品的銷售形勢似乎很火爆，相對于實(shí)木和貼紙產(chǎn)品，它的優(yōu)勢在哪里？
朱會長：木皮市場是一個(gè)剛剛興起的、前景很好的產(chǎn)業(yè)。從材料來源來講，當(dāng)下，中國的木皮市場可以說匯集了世界上所有木材出口過的木材書中的木皮產(chǎn)品。從市場銷售來說，木皮的價(jià)格水平隨其市場的歡迎程度提高而水漲船高。凡是使用了木皮作為貼面的產(chǎn)品，都要比原天然木紋的產(chǎn)品更具人氣。天然木皮的選擇面很大，無論從檔次、品質(zhì)、產(chǎn)地，還是色澤、光潔度、花紋等方面，都可以滿足眾多消費(fèi)者的多樣要求。我國的人造板行業(yè)、裝飾裝修行業(yè)、城市裝潢等，都有木皮產(chǎn)品的伴隨和裝點(diǎn)。此外，由于應(yīng)用在地板的純天然木皮遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場對其需求，市場上還出現(xiàn)了科技木皮，染色木皮、樹瘤木皮、指接木皮等新型連帶產(chǎn)業(yè)。我國木皮市場以上海為首，中國最大木皮市場就在上海福人林產(chǎn)品批發(fā)市場和東華環(huán)球建材市場，另外，廣東的東莞也有非常大的木皮市場。
木皮主要適用在家具、木門、木地板和室內(nèi)裝修業(yè)。它的優(yōu)勢在于，首先它能夠節(jié)省原材料，可以更好地利用木材資源。一棵原木被分解制作成木皮以后，可以擴(kuò)大近500倍的裝飾面積。將真實(shí)的正規(guī)原木皮，經(jīng)過嚴(yán)格的科技手段，貼附在木地板或木制家具上，這些產(chǎn)品在外觀上與實(shí)際木產(chǎn)品別無二樣，但是能節(jié)省大量的珍貴實(shí)木。所以在世界性的環(huán)保與資源壓力下，以往最受消費(fèi)者歡迎的實(shí)木地板和實(shí)木家具已經(jīng)逐步退出一線和主流的銷售地位，而木皮市場則因此而變得更加有前途。
其次，木皮的最大優(yōu)勢就是價(jià)格比實(shí)木低，并且木皮多樣性價(jià)位適合不同層次的消費(fèi)者。拿木地板來說，實(shí)木復(fù)合地板比實(shí)木地板發(fā)展要快得多；價(jià)錢相比，實(shí)木地板要比復(fù)合類地板貴些。
第9篇：可再生資源回收前景范文
關(guān)鍵詞：太陽能；建筑設(shè)計(jì)；工作原理
Abstract: at present, green, the energy conservation, the environmental protection building design has become the mainstream of the era, this paper mainly discussed the solar wall system in the analysis of application of modern architecture.
Keywords: solar; Architecture design; Working principle
中圖分類號：TK51文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：
一、現(xiàn)代城市建筑設(shè)計(jì)中太陽能的開發(fā)
太陽能是一種清潔、環(huán)保能源，是一種可再生資源，同樣也是一種可持續(xù)發(fā)展的能源和綠色的能源。太陽能是節(jié)能和環(huán)保的資源，取之不盡用之不竭。如能很好地加以利用可以在很大程度上減少現(xiàn)階段正大量消耗且面臨枯竭威脅的有限能源的使用量，如煤炭、石油等有限資源，而這些資源在平時(shí)的使用中是很廣泛的，我國的太陽能資源豐富但未得到充分有效的利用，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和豐十會的可持續(xù)發(fā)展，必須大力提高可再生能源的利用率，堅(jiān)持把理論變?yōu)閷?shí)際?？稍偕茉磳儆诰G色能源，對環(huán)境和人類的發(fā)展提供持續(xù)的動(dòng)力支撐，綠色能源既能滿足人類長久生存和發(fā)展的需要，在滿足人類生存發(fā)展需求時(shí)也不會造成環(huán)境上的負(fù)扣和后續(xù)的麻煩，利用非可再生資源在有些層面上是以生態(tài)環(huán)境的破壞為代價(jià)換取經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，就近看似乎促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但從長遠(yuǎn)和宏觀的層面看實(shí)際上不利于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，甚至為人類的發(fā)展造成了嚴(yán)重的后果。當(dāng)前，建筑業(yè)已經(jīng)成為了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也是消耗能源較大的行業(yè)。不僅在建筑時(shí)所需要的能源材料較大，并且在建筑后和拆除后會留下很多的建筑垃圾，這對人類的生存環(huán)境是一個(gè)巨大的考驗(yàn)。特別在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的現(xiàn)代社會，住宅不僅僅是一個(gè)遮風(fēng)避雨的場所，人們在購房時(shí)會以自身的舒適方便安全作為考慮的第一要素，那么如何能在人們追求優(yōu)越的居住生活環(huán)境與自然環(huán)境持續(xù)和諧發(fā)展的矛盾中取得一個(gè)平衡點(diǎn)，綠色建筑應(yīng)運(yùn)而生。
二、太陽能技術(shù)――太陽墻
太陽墻系統(tǒng)能夠把被太陽加熱的空氣有組織地輸送到室內(nèi)，起到采暖和輸送新風(fēng)雙重作用。該技術(shù)經(jīng)美國能源部國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(U.S.Department ofEnergy’s National RenewableEnergyLaboratory)檢測證明，太陽墻加熱系統(tǒng)比傳統(tǒng)的玻璃太陽能集熱器有更高的效率。
1、工作原理
太陽墻系統(tǒng)原則上屬于被動(dòng)式太陽能采暖系統(tǒng)，由集熱和氣流輸送兩部分系統(tǒng)組成。集熱系統(tǒng)包括垂直墻板、遮雨板和支撐框架。氣流輸送系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)和管道。太陽墻板材覆于建筑外墻的外側(cè)，上面開有小孔，與墻體的間距由計(jì)算決定，一般在200mm左右，形成的空腔與建筑內(nèi)部通風(fēng)系統(tǒng)的管道相連，管道中設(shè)置風(fēng)機(jī)，用于抽取空腔內(nèi)的空氣。冬季，白天室外空氣通過小孔進(jìn)入空腔，在流動(dòng)過程中獲得板材吸收的太陽輻射熱，受熱壓作用上升，進(jìn)入建筑物的通風(fēng)系統(tǒng)，然后由管道分配輸送到各層空間。板材底部不密封，保持了太陽墻內(nèi)腔的干燥，同時(shí)起到排水作用。夜晚，墻體向外散失的熱量被空腔內(nèi)的空氣吸收，在風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下被重新帶回室內(nèi)。這樣既保持了新風(fēng)量，又補(bǔ)充了熱量，使墻體起到了熱交換器的作用。夏季，風(fēng)扇停止運(yùn)轉(zhuǎn)，室外熱空氣可從太陽墻板底部及孔洞進(jìn)入，從上部和周圍的孔洞流出，熱量不會進(jìn)入室內(nèi)，因此不需特別設(shè)置排氣裝置。
太陽墻系統(tǒng)工作原理
2、材料、構(gòu)造和設(shè)計(jì)
太陽墻板材是由1～2mm厚的鍍鋅鋼板或鋁板構(gòu)成，外側(cè)涂層具有強(qiáng)烈吸收太陽熱、阻擋紫外線的良好功能，一般是黑色或深棕色，為了建筑美觀或色彩協(xié)調(diào)，其他顏色也可以使用，主要的集熱板用深色，裝飾遮板或頂部的飾帶用補(bǔ)充色。為空氣流動(dòng)及加熱需要，板材上打有孔洞，孔洞的大小、間距和數(shù)量應(yīng)根據(jù)建筑物的使用功能與特點(diǎn)、所在地區(qū)緯度、太陽能資源、輻射熱量進(jìn)行計(jì)算和試驗(yàn)確定，能平衡通過孔洞流入的空氣量和被送入距離最近的風(fēng)扇的空氣量，以保證氣流持續(xù)穩(wěn)定均勻，以及空氣通過孔洞獲得最多的熱量。不希望有空氣滲透的地方，例如接近頂部處，可使用無孔的同種板材及密封條。板材由鋼框架支撐，用自攻螺栓固定在建筑外墻上。應(yīng)根據(jù)建筑設(shè)計(jì)要求來確定所需的新風(fēng)量，盡量使新風(fēng)全部經(jīng)過太陽墻板；如果不確定新風(fēng)量的大小，則按最大尺寸設(shè)計(jì)南向可利用墻面及墻窗比例，達(dá)到預(yù)熱空氣的良好效果。一般情況下，每平方米的太陽墻空氣流量可達(dá)到22～44m3/h。風(fēng)扇的個(gè)數(shù)需要根據(jù)建筑面積計(jì)算決定。風(fēng)扇由建筑內(nèi)供電系統(tǒng)或屋面安裝的太陽能光電板提供電能，根據(jù)氣溫，智能或人工控制運(yùn)轉(zhuǎn)。屋面的通風(fēng)管道要做好保溫和防水。
3、安裝位置
太陽墻理想的安裝方位是南向及南偏東西20℃以內(nèi)，也可以考慮在東西墻面上安裝。坡屋頂也是設(shè)置太陽墻的理想位置，它可以方便地與屋頂?shù)乃惋L(fēng)系統(tǒng)聯(lián)系起來。
三、太陽墻技術(shù)的推廣
通常太陽能光電板安裝在屋面上，把光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。為了更好的利用屋面層集聚太陽光輻射產(chǎn)生的熱量，將太陽墻技術(shù)與光電板結(jié)合，形成了另一個(gè)光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。太陽能光電板單元直接安裝在多孔的波狀金屬板上，空氣在空腔內(nèi)流動(dòng)受熱，通過風(fēng)道進(jìn)入室內(nèi)。集熱板利用了被光電板浪費(fèi)的熱量供建筑采暖和通風(fēng)系統(tǒng)使用，熱效率為50％～60％，每平方米能產(chǎn)生多于500W的熱量；同時(shí)由于空氣流通，屋面溫度降低，光電板在較低溫度下運(yùn)行效率提高了。實(shí)驗(yàn)證明，光電板安裝在集熱板上，電力輸出效率可提高大約lO％。另外，太陽能屋面板遮蔽了傳統(tǒng)屋面，防止太陽光直接照射在上面，降低了頂層天花板的溫度。以上因素使整個(gè)屋面初投資的回收速度與單純使用光電板相比增加了3～4倍，回收時(shí)間大大縮短。
太陽能屋面組成示意
四、太陽墻的應(yīng)用實(shí)例
位于某配送中心，因工作需要有大量卡車穿梭其中，所以建筑對通風(fēng)要求很高。在選擇太陽能集熱系統(tǒng)時(shí)，中心在南墻上安裝了465m2鋁質(zhì)太陽墻板，太陽墻所提供的預(yù)熱空氣流量達(dá)到76500m3/h。這些熱空氣通過3個(gè)5馬力的風(fēng)機(jī)進(jìn)入200m長的管道，然后分配到建筑的各個(gè)房間。該系統(tǒng)每年可節(jié)省大約7萬m3天然氣，節(jié)約資金12000美元。另外，紅色的太陽墻與建筑其他立面上的紅帶相呼應(yīng)，整體外觀和諧美觀。
在生產(chǎn)過程中補(bǔ)充被消耗的氣體是工業(yè)設(shè)備的一個(gè)重要需求。某市ECG汽車修理廠的設(shè)備需要大量新鮮空氣來驅(qū)散修理汽車時(shí)產(chǎn)生的煙氣。該廠使用了太陽能加熱空氣系統(tǒng)，在獲得所需新鮮空氣的同時(shí)也節(jié)省了費(fèi)用。ECG的太陽墻通風(fēng)加熱系統(tǒng)從1999年1月開始運(yùn)行。公司的評估報(bào)告表明該系統(tǒng)使公司每年天然氣的使用量減少ll000m3，相當(dāng)于至少減少20噸二氧化碳的排放量，運(yùn)行第一年就為公司節(jié)省了5000～6000美元。
某中心公園動(dòng)物醫(yī)院舊建筑改造，在南墻面上安裝了95m2的太陽墻板，可預(yù)熱空氣達(dá)到17～30℃，并通過3套風(fēng)機(jī)系統(tǒng)使診室的換氣量達(dá)到每小時(shí)4次，手術(shù)室每小時(shí)8次，滿足了使用要求。每年能節(jié)省費(fèi)用2000美元。太陽能作為自然界中最豐富的可再生能源之一，對人類社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。太陽能技術(shù)在建筑中的利用是當(dāng)今太陽能利用的主要潮流和趨勢之一，值得大力推廣。在其具體應(yīng)用方向上，應(yīng)該特別注意提高效率，重視太陽能與建筑的一體化設(shè)計(jì)。
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