5.2　能源植物的分类

能源植物除直接燃烧产生热能外，还可通过物理方法、化学方法和生物方法转化成固态、液态和气态燃料。根据能源植物的化学成分及其用途，可以将能源植物分为以下4类：

5.2.1　生产燃料乙醇的能源植物

燃料乙醇的生产原料主要有玉米（美国）、甘蔗（巴西）、薯类、谷类等。不同生产原料全生命周期的能量效益也不同，由高到低依次为：甜甘蔗、甜高粱>木薯>玉米、小麦。如巴西甘蔗能量比达到1∶8以上，玉米、小麦等粮食作物及木薯、甘薯为1∶1.4~1∶1.3。

光合作用与燃料乙醇的物质循环过程见图5-4。

淀粉和糖料作物及其乙醇生产力见表5-1。

5.2.2　生产燃料油的能源植物

油料植物指主要用于榨取油脂的各种植物的根、茎、叶、果实、花或者胚芽组织等初级产品，如花生、大豆、葵花籽、蓖麻籽、芝麻籽、胡麻籽、茶籽、桐籽、橄榄仁、棕榈仁等。油菜、向日葵、蓖麻和大豆是最主要的一年生油脂作物，已经在商业化生产水平上实现了以生产生物柴油为目的的大田种植（见图5-5）。目前，全球生产生物柴油的主要原料是大豆、油菜籽、蓖麻籽，欧盟主要以油菜为原料生产生物柴油，美国以大豆为原料，巴西以蓖麻籽为原料。主要油脂类作物及其生产力见表5-2。

5.2.3　木质纤维素能源植物

除目前广泛使用的淀粉质和糖质原料外，资源丰富的木质纤维素类原料也一直是世界各国研究开发的主要方向，并且已经取得了一定进展。木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源，据测算，年总产量高达150Gt，蕴储着巨大的生物质能。木质纤维素能源植物的主要成分为木质纤维素，可直接燃烧产热或发电，也可转化为乙醇、合成气体和氢等间接利用，其主要作物产量及产能特征见表5-3。地球上每年光合作用合成的植物纤维资源总量约为1000亿t，是自然界中最丰富的生物质资源。

在木本作物、一年生草本、传统作物和多年生草本作物中，多年生草本木质纤维素植物被认为最适用于生物质能源生产。科学家对约20种植物进行了研究，认为芒草—奇岗、柳枝稷、草芦和芦竹是最有潜力的能源作物。

5.2.4　水生藻类生物质能源

水生藻类（见图5-6）是由阳光驱动的细胞工厂，通过藻细胞高效的光合作用，吸收CO₂，将光能转化为脂肪或淀粉等碳水化合物的化学能，并放出O₂，可用于生产乙醇、生物柴油、燃料油或制氢等。

某些微藻可以大量积累油脂（超过其无灰分细胞干重的50%），因而具有转化为高能量密度可再生燃料的潜力。其他藻类原料和中间产物也可用于生产可再生燃料，如蓝细菌及大型藻中的淀粉和糖。除可再生燃料之外，利用藻类前体物还可生产多种不同的生物燃料及产品。

微藻中富含的酯类和甘油是制备液体燃料的良好原料，微藻热解制备的生物质燃油热值高，是木材或农作物秸秆的1.4~2倍，其干细胞中含油70%以上，是合成生物柴油的最佳原料，是理想的可再生能源。不同藻类的含油量及产油速率见表5-4。