为未来提供燃料:密歇根潜在的生物质作物(E3077)
下载文件2017年9月1日-作者:Mark Seamon
植物生物量——不是谷物的地上植物材料——被广泛认为是石油能源(包括交通燃料)、塑料、复合材料、纺织品和药品的有前途的替代品。在美国大量生产植物生物量的潜力已被充分证明1,植物生物量的最终用途将是决定种植哪种生物质作物的一个因素。一些复合材料可以利用植物纤维的强度来制造耐用的产品,从而取代对玻璃纤维的需求。例如,亚麻、玉米、黄麻和本地草都有很强的纤维强度。生物质加热和发电行业可能需要高能量密度的生物质,以Btu(英国热量单位)每磅测量。对于纤维素乙醇生产——从植物生物质中生产乙醇——确保以低成本生产大量生物质是一个值得关注的问题。将植物生物量转化为液体燃料(乙醇)的过程类似于将玉米粒转化为乙醇的过程,第一步是将生物质中的纤维素转化为淀粉。这一额外的步骤需要新的技术使纤维素乙醇在经济上与玉米乙醇和石油具有竞争力。木质生物质是替代石油的另一种实际选择。与其生产和加工有关的问题正在通过一系列的密歇根州立大学扩展情况说明,“密歇根的木质生物质能”。
对潜在的专用生物质作物(有时被称为能源作物)的仔细评估以及对其地理适应性的研究至关重要。bob体育登录许多物种已经被确认,并正在评估它们是否适合密歇根(见下表)。柳枝稷(黍vergatum)作为一种能源作物具有巨大的潜力,在密歇根从下半岛的南部边界到整个上半岛都有广泛的适应范围。柳枝稷一直是密歇根州立大学和其他地方大量研究的目标,包括品种评估、杂草控制、建立方法和营养管理。BOB体育bob体育登录品种选择和管理实践应根据地理位置进行调整发展未来:纤维素乙醇柳枝稷管理2获取更多信息。多年生草本植物,例如芒(芒草竹)和柳枝稷具有生产大量生物量的显著潜力,但养分去除率和固碳潜力相对较低。芒草是一种非本地物种,在中西部的一些州已经成功种植3.密歇根州正在对它进行评估,特别关注它适应寒冷气候的能力,尤其是越冬生存能力。这些多年生物种需要长达三年的时间才能达到成熟的作物产量,具有较高的种植成本(种子和砧木),并且需要专门的生产和收获设备。一年生作物,例如玉米(玉米)和高粱(高粱X桤木)可以用作生物质作物,但由于每年的种子成本、多次田间作业和替换除去的营养物质的成本,它们的生产成本明显高于多年生作物。这些作物得益于商业种子公司多年来的基因改良。这种基因改良、当今农民使用的高效生产方法以及我们目前的能量转换技术使得这些作物在能量生产方面难以击败。
特定生物质作物的经济性将是农民的一个关键考虑因素。为了使能源作物具有竞争力,需要对生产实践进行更多的研究。bob体育登录同样,各种生物质作物的可持续性是决定应该生产哪种生物质作物的关键因素。BOB体育密歇根州立大学的科学家和其他人正在评估各种生物燃料作物和种植系统的经济和环境可持续性,这是五大湖生物能源研究中心努力进行基础研究的一部分,以产生将纤维素生物质转化为乙醇和其他先进生物燃料的技术。bob体育登录4联邦政府的支持也是这个行业早期发展的一个因素。2008年的农业法案为纤维素乙醇和生物燃料的生物质原料提供补贴。
生物质 |
潜在的用途 |
优点 |
缺点 |
|
柳枝稷 |
直接燃烧,纤维素乙醇,颗粒燃料 |
多年生,低投入,原生,有建立土壤碳的潜力 |
建立缓慢的;杂草管理可能是一个问题,在成立的几年 |
|
芒草 |
最可怕的燃烧,纤维素乙醇,颗粒燃料 |
多年生,低投入,高产,建碳潜力大 |
建立慢,建立靠根茎;砧木的抗寒性、成本和有效性;带着稠密的根系生物量旋转出去 |
|
混合草原 |
直接燃烧,纤维素乙醇,颗粒燃料 |
多年生本地物种,具有支持多种生态系统服务的潜力 |
昂贵且建立缓慢;需要对高水bob体育登录平生产的管理进行更多的研究 |
|
高粱 |
直接燃烧,纤维素乙醇,颗粒燃料,可能的糖乙醇 |
适合现行种植制度,产量高 |
相对较高的养分去除水平,有降低土壤碳的潜力 |
|
玉米 |
直接燃烧,纤维素乙醇,颗粒燃料 |
产量高,用途多,知名产销体系 |
相对较高的养分去除水平,有降低土壤碳的潜力 |
1http://feedstockreview.ornl.gov/pdf/ billion_ton_vision.pdf
2柳枝稷事实说明参考
3.http://miscanthus.illinois.edu
4http://www.greatlakesbioenergy.org/