摘要：随着世界能源危机的加剧，生物质能源的开发利用已成为当今国际上的一大热点。 本文通过对能源植物国内外研究进展及开发利用现状进行综述，简单介绍生物质能源的生产 技术，分析存在的问题，并针对能源植物的特点及我国国情提出一些建议。

    关键词：生物能；开发利用；综述；能源植物；生物质能源。

    0. 引言

    能源是现代社会赖以生存和发展的基 础，随着社会的发展，能源危机已成为当今 世界面临的巨大挑战。据世界能源权威机构1999 年底的分析，世界已探明的主要矿物燃 料储量和开采量不容乐观，其中石油剩余可 采年限仅有 40 年，其年消耗量占世界能源 总消耗量的 40.5％。从发展的角度看，化 石能源终将耗竭，加之其燃烧时产生的有害 物质严重污染了生态环境。传统的能源结构 已经开始调整，作为未来的主要能源只能依 赖于可再生能源和受控核聚变能。因此，国 内外的能源研究人员正积极探索发展替代 燃料和可再生能源。

    生物质是一种重要的可再生能源。生物 质能是指利用生物可再生原料和太阳能生 产的清洁和可持续利用的能源，包括燃料酒 精、生物柴油、生物制氢、生物质气化及液 化燃料等。能源植物是最有前景的生物质能 之一。本文从能源植物的概念、分类入手， 对其国内外研究进展和开发利用现状、生物 能源生产技术及存在的问题进行了综述。

    1. 能源植物定义

    绿色植物通过光合作用将太阳能转化 为化学能而贮存在生物质内部，这种生物质 能实际上是太阳能的一种存在形式。所以广 义的能源植物几乎可以包括所有植物。植物 的生物质能是一种广为人类利用的能源，其 使用量仅次于媒、石油和天然气而居于世界能源消耗总量第四位。但以目前的技术水平，还不能将所有植物都用于能源开发。因 此，一般意义上讲能源植物通常是指那些利 用光能效率高，具有合成较高还原性烃的能 力，可产生接近石油成分和可替代石油使用 的产品的植物以及富含油脂、糖类淀粉类、 纤维素等的植物。

    2. 能源植物的分类

    能源植物种类繁多，生态分布广泛，有 草本、乔木和灌木类等。目前全世界已发现 的能源植物主要集中在夹竹桃科、大戟科、 萝科、菊科、桃金娘科以及豆科，品种主要 有绿玉树、续随子、橡胶树、西蒙德木、甜 菜、甘蔗、木薯、苦配巴树、油棕榈树、南 洋油桐树、黄连木、象草等。为了研究利用 方便，这里按其使用的功能和转化为替代能 源的化学成分将能源植物主要分为四类。

    2.1 富含类似石油成分的能源植物

    这类植物合成的分子结构类似于石油 烃类，如烷烃、环烷烃等。富含烃类的植物 是植物能源的最佳来源，生产成本低，利用 率高。目前已发现并受到能源专家赏识的有 续随子、绿玉树、西谷椰子、西蒙得木、巴 西橡胶树等。例如巴西橡胶树分泌的乳汁与 石油成分极其相似，不需提炼就可以直接作 为柴油使用，每一株树年产量高达 40L。我 国海南省特产植物油楠树的树干含有一种 类似煤油的淡棕色可燃性油质液体，在树干 上钻个洞，就会流出这种液体，也可以直接用作燃料油。

    2.2 富含高糖、高淀粉和纤维素等碳水

    化合物的能源植物

    利用这些植物所得到的最终产品是乙 醇。这类植物种类多，且分布广，如木薯、 马铃薯、菊芋、甜菜以及禾本科的甘蔗、高 粱、玉米等农作物都是生产乙醇的良好原料。

    2.3 富含油脂的能源植物

    这类植物既是人类食物的重要组成部 分,又是工业用途非常广泛的原料。对富含油 脂的能源植物进行加工是制备生物柴油的 有效途径。世界上富含油的植物达万种以 上，我国有近千种,有的含油率很高，如桂北 木姜子种子含油率达 64.4%，樟科植物黄脉 钓樟种子含油率高达 67.2%。这类植物有些 种类存储量很大，如种子含油达 15%～25% 的苍耳子广布华北、东北、西北等地，资源 丰富，仅陕西省的年产量就达 1.35 万 t。集 中分布于内蒙、陕西、甘肃和宁夏的白沙蒿、 黑沙蒿，种子含油 16%～23%，蕴藏量高达50 万 t。水花生、水浮莲、水葫芦等一些高 等淡水植物也有很大的产油潜力。生存在淡 水中的丛粒藻（绿藻门四胞藻目），就如同 产油机，能够直接排出液态燃油。

    2.4 用于薪炭的能源植物

    这类植物主要提供薪柴和木炭。如杨柳 科、桃金娘科桉属、银合欢属等。目前世界 上较好的薪炭树种有加拿大杨、意大利杨、 美国梧桐等。近来我国也发展了一些适合作 薪炭的树种，如紫穗槐、沙枣、旱柳、泡桐 等，有的地方种植薪炭林 3~5 年就见效，平 均每公顷（10 000 m2，15 亩）薪炭林可产 干柴 15 t 左右。美国种植的芒草可燃性强， 收获后的干草能利用现有技术轻易制成燃 料用于电厂发电。

    3. 国内外能源植物研究开发和利用概况

    3.1 国际能源植物的研究开发和利用

    情况国际上能源植物的研究始于 20 世纪 50 年代末 60 年代初，发展于 70 年代，自 80 年代以来得到迅速发展。1986 年美国加州大 学诺贝尔奖获得者卡尔文博士在加州福尼 亚大面积地成功引种了具有极高开发价值 的续随子和绿玉树等树种，每公顷可收获120~140 桶石油，并作了工业应用的可行性 分析研究，提出营造“石油人工林”，开创了 人工种植石油植物的先河。至此在全球迅 速掀起了一股开发研究能源植物的热潮，许 多国家都制定了相应的开发研究计划。如日 本的“阳光计划”、印度的“绿色能源工程”、 美国的“能源农场”和巴西的“酒精能源计划” 等。随着更多的“柴油树”、“酒精树”和“蜡树” 等植物的发现及栽培技术的不断成熟，世界 各地纷纷建立了“石油植物园”、“能源林场” 等，栽种一些产生近似石油燃料的植物。英 国、法国、日本、巴西、俄罗斯等国也相继 开展石油植物的研究与应用，借助基因工程 技术培育新树种，采用更先进的栽培技术来 提高产量。

    目前，美国已种植有一百多万公顷的石 油速生林，并建立了三角叶杨、桤木、黑槐、 桉树等石油植物研究基地；菲律宾有 1.2 万 公顷的银合欢树，6 年后可收 1000 万桶石 油；日本则建立了 5 万 m2 的石油植物试验 场，种植 15 万株石油植物，年产石油 100 多桶；瑞士“绿色能源计划”打算用 10 年种 植 10 万公顷石油植物，解决全国一年 50%石油需求量。 泰国利用椰子油制作的汽车燃料加油站在泰国中部巴蜀府开始营业，成为世界上 第一个椰子油加油站。巴西是乙醇燃料开发 应用最有特色的国家，实施了世界上规模最 大的“乙醇种植”计划。2004 年，巴西的乙醇 产量达 146 亿 L，乙醇消费量超过 122 亿 L。 目前巴西乙醇产量占世界总产量的 44%，出 口量的 66%。美国通过采用基因工程技术，对木质纤维素进行了成功的乙醇转化。从1980 年到 2000 年的 20 年内，美国的燃料乙 醇生产量由 66.24 亿 L 增加到 617 亿 L。

    此外，还陆续发现了一些很有前景的能 源植物资源。南美洲北部有一种本土植物——苦配巴(Copaífera L.)，主要生长在巴西 亚马逊流域的密林和丛林中，其树高大，有 粗大的树干和光滑的表皮，只要在树干上钻 一个孔，就能流出金黄色的油状树液，每株 成年树每年能产油 10kg～15kg，成份非常接 近柴油。阿联酋大学的瑟林姆教授等人发现 了一种名叫“霍霍巴(Jojba)”的植物—希蒙得 木(Simmondsia chinensis (Link) Schneider)， 生长在美洲沙漠或半沙漠地区，种子含油率 达 44％～58％，其油在国际上被誉为“液体 黄金”、“绿色石油”，广泛用于航空、航天、 机械、化工、等领域。产于澳大利亚的古巴 树(又称柴油树)，每棵成年树每年可获得约25 L 燃料油，且这种油可直接用于柴油机。 油棕榈树也是一种石油树，3 年后开花结果， 每公顷可年产油 1 万 kg。柳枝稷(Panicum virgatum L.)是美国草原地区用于水土保持 或作为牛饲料的乡土植物，自从发现它可被 用来生产乙醇后，美国联邦政府认为这种植 物具有成为能源作物的潜力并加紧了对这 种植物的研究。澳大利亚北部生长的两种多年生野草—桉叶藤(Cryptostegia grandiflora R. Br)和牛角瓜(Calotropis gigantean (Linn.) Dryanderex Aiton f.)，其茎、叶含碳氢化合 物，可以用于提取石油。这些野草生长速度 极快，每周长 30 cm，每年可以收割几次。 美国加州 “ 黄鼠草 ”(Ixeris chinensis (Thunberg) Nakai)，每公顷可生产 1 t 燃料 油，如果人工种植，草和油的产量还能提高， 每公顷生长的草料可提炼出 6 t 石油。日 本科学家最近发现一种芳草类芒属植物“象 草”，1 hm2 平均每年可收获 12 t 生物石油， 比现有的任何能源植物都高产，且所产生的 能源相当于用油菜籽制作的生物柴油的 2 倍，但其投入不及种植油菜的 1/3，因此是一种理想的石油植物。