【正版】生物质科学与工程

第1章　生物质科学与工程学概述
1.1　生物质简介
1.1.1 生物质定义
根据提出的角度不同，生物质的概念和内涵不尽一致。广义上讲，生物质是地球上存在最广泛的物质，包括所有动物、植物和微生物，以及由这些生命体排泄和代谢的所有有机物质。日本工业标准中将生物质定义为加入地球生物圈内物质循环系统的生物体派生的有机物的总称，按照生物质的来源不同将生物质分为废弃物类生物质、未利用的生物质、资源作物和新作物4类。通常意义上的生物质（biomass）主要是指可再生或循环的有机物质，如农作物、树木和其他植物及其残体（residues）等；也有人从资源的高效利用和循环经济效益考虑，对农林废弃生物质资源给予更多重视，而提出生物质以木质纤维素类物质为主。
在诸多对生物质的界定中，《美国国家能源安全条例》所给出的定义受到了大多数研究者的认同。这一条例认为，生物质是指可再生的有机物质，包括农产品及农业废料、木材及其废料、动物废料、城镇垃圾及水生植物等。
从上述对生物质的定义可以看出，生物质基本上是植物利用太阳能、水和二氧化碳经光合作用合成所获得的植物体，其最重要的特点是可再生性，故又称为可再生性资源。
1.1.2　生物质资源与分布
地球上从森林到海洋存在着数量巨大、种类繁多的生物质，而且在光合作用下新的生物质也在不断生成。据统计陆地地面以上总的生物质量约为1800亿吨，海洋中约有40亿吨，土壤中存在的生物质量基本与陆地地面以上的相当。
为了便于分析生物质资源可获得性，根据来源与转化技术的不同将生物质资源分为农业生物质、林业生物质、工业废弃物和固体废弃物等几类。农业生物质包括农业废弃物、禽畜废物、能源作物。农业废弃物来源广泛，包括农作物收获后的副产品，如稻草、麦秸、果树剪枝、玉米秸秆和玉米芯等；畜禽废物包括可生产沼气的畜禽粪便，以及可热化学转化的家禽垫草等；能源作物包括欧盟等正在研究生产木质纤维素的多年生草本植物（如柳枝稷、芦苇等）和薪炭林，生产生物柴油的油料作物（如油菜籽和葵花籽），以及生产燃料乙醇的糖类和淀粉类作物等。林业生物质主要包括木材燃烧和砍伐、修剪和清理过程生产的林业废弃物等。工业废弃物主要来源于木材加工业和食品加工业，包括锯末、果壳、果核和甘蔗渣等；造纸黑液来源于制浆过程中的蒸煮工序，可通过锅炉燃烧以获取热量，并回收有用的化学品。固体废弃物也是有用的生物质资源，可分为非木材和城市固体废弃物等几类。