人们越来越关注社会经济发展的绿色化和可持续性，洁净能源在其中的关键作用愈益突显。社会要求有关能源的课题突出创新，在技术上有先进性和综合性；在经济上有合理性和可实用性，达到有效的能源利益率（ Energy Profit Ratio EPR ）。并且要求增产节约并举，开源节流共进。除了目前占 85% 以上能源供给率的化石能源煤、石油和天然气之外，其他自然能源、可再生能源等新能源日益受到人们的重视。这些都是值得我们开展的研究工作。现就生物质能源中的若干课题浅述如下。

生物乙醇 现为植物淀粉经稀硫酸处理并通过特殊菌种发酵制得的乙醇。以一定的比例（如 3% ， 10% ， 85% 等）混入汽油中使用，以减少对石油资源的依赖。现已有 E₃， E₁₀， E₈₅等在国内外销售应用。现在采用的原料主要有甘蔗（巴西），玉米（美国、中国），小麦（法国、中国），甜菜（韩国），还有木屑、废木材、间伐林（日本）等。

·乙醇的收率有待提高。现在一吨木屑约可得乙醇 23 0 ～ 250kg 。甘蔗制乙醇的成本目标为 30 日元 /L.

· 植物资源中更多的是纤维素。将纤维素分解为糖进而制取乙醇是一大挑战。现已有发现不受发酵阻碍物影响的人工菌可从农作物秸秆出发制乙醇的研究；有依据牛羊吃草生活的原理研究纤维素转化酶将粗原料分解为糖的工作；有用转基因技术培育可得三倍以上收获量的生物质资源植物的研究等。

· 在制备过程中发酵后的乙醇含量不大于 10% ，分离浓缩技术对降低成本提高质量很是重要。有超声波雾化技术降低蒸馏能耗减少成本一成以上的研究，有膜分离法分离浓缩乙醇的技术研究。目前我所杨维慎组已完成用分子筛膜脱水制无水乙醇百吨级的中试并将于今年与产业部门合作建立千吨级工业示范装置 .

· ETBE 的制备。有人认为混入高比例的乙醇，有使燃料配管易腐蚀的问题，且在乙醇汽油中混入水后有相分离的问题。所以提出使乙醇与异丁烷反应，将生成的乙基叔丁基醚（ ETBE ）混入汽油中使用的方法。虽然甲基叔丁基醚（ MTBE) 有渗入地下水造成污染的恐惧，但是据报 ETBE 是安全的。日本估算将其国内全部间伐林这一项生物质资源制取乙醇变为 ETBE 可顶替全部能源的 2% 。现生产成本约 50 日元 /L.

生物柴油 现主要是指利用植物油脂加工制得的生物柴油燃料（ Biodiesel fuel. BDF ）。

为了降低丙三醇的粘度，通常采用油脂经甲醇酯交换单甲酯化，得到低粘性的甲酯生物柴油。

研究内容有油脂的选择和来源问题，酯交换反应及其催化剂的选择以及酯交换后丙三醇的分离除去乃至脂化后剩余甲醇的再生等技术课题。

例如有将砂糖于 300 -400 ℃ 碳化后经H₂SO₄处理制得固体酸催化剂的研究。有以向日葵油或者废食用油为原料，尤其是餐饮业连锁店将废煎炸油制成生物柴油供系统内部物流自用的报道。在柴油中的混入量可为 20% ，能明显减少能耗，有助于环保。有用超声波工艺技术再生废油制 BDF 的研究，有将分离的甘油制取甲醇及其他化工原料的工作，还有研究开发特殊的添加剂使燃料在较低温度下不固化的进展。

下水污泥 下水污泥是伴随人们生活必然产生的质和量都比较稳定的生物质能。特别是将地下污泥有效利用为能源，可把“污水处理厂”变为“城市能源再生工厂”。特点是： ① 数量不少。日本每年可从地下水污泥中获得相当于 94 万 Kl （ 470 万桶）原油的能量。 ② 下水污泥，尤其是污水净化处理后的残渣（微生物块）是一种不必特意进行收集的集约型的生物能源，且主要产生在城市中。 ③ 下水污泥是只要人们生活就必然伴随产生的生物质能，且随下水道和下水处理的普及而不断增加。

下水污泥的能源利用包括：下水污泥发酵的沼气的利用，下水污泥加工成固态燃料，下水污泥焚烧废热的利用，下水道污水热量的利用等。例如，利用下水道污水温度与气温的温度差，开发下水道污水热利用系统。这被称作“都市之热（ URBAN HEAT ）”，可供冷供热。又如焚烧污泥产生废气中排放的热量再利用作为发电、热水、供暖的热源。再如利用水流排放系统中产生的微量落差发电以及下水污泥生物质发酵产生的沼气作为可再生能源发电、供暖。还有改进污泥燃烧工艺，将温度提高至 850 ℃ 即可减少焚烧时 N₂O 的排放。将污泥制成炭化颗粒则可混入煤粉中火力发电等。

生物垃圾能源 主要是指动物粪尿、废木材废纸、下水污泥等生物质能源的利用。例如：

·由废木材制甲醇。现已有 1 吨废木材制取 500kg CH₃OH 的实证试验。

·由生物垃圾发酵制 CH₄。现已有从稻谷壳发酵制取甲烷，并从残渣中除去纤维素后抽出 99.5% 纯度的非晶硅（太阳能电池的关键材料）的研究。

·由生物气体（ CH₄）制取炭素材料和氢的研究。日本制钢采用 Ni 催化剂于 500 -900 ℃ 得到氢和纳米碳筒状分子。

·从动物粪尿发酵制甲烷进一步催化制氢；从干燥污泥制氢，有 1 吨原料可得 150m³H₂的结果。

生物质能源一般都有原料来源、收集成本等问题。因此工艺技术的选择、规模大小等要随经济发展区域不同，因地制宜。特别是在支农事业上，形成一定区域规模的有效的综合性的农村能源结构，摆脱对石油的依赖更有意义。例如：使用家畜粪尿、生物垃圾发酵产生沼气，供发电和生活能源用。在农用水路上建小型水电站供照明、通风换气。产生的热用于室内及暖棚、地里调节温度，产生的 CO₂供植物促进生长。

生物质能源，由于其固有的特点而日益引人注目，研究开发工作进展很快，在人类能源利用的结构变化中渐趋重要。一些发达国家利用其技术经济优势不断发展，例如欧盟在 2020 年的目标是生物质燃料要占总量 8% 。瑞典生物质发电已占发电总量 16% 。美国为摆脱对石油的依赖，技术革新之首选是乙醇燃料……因此随着社会发展和科技进步，生物质能必然会进一步显示出其优越性和重要性。