2.1　生物质资源量估算

地球上储存着数量巨大的生物质，而且在光合作用下新的生物质也在不断生成。光合作用生成的生物质中，有许多种类可作为食物被人类食用，或者在各种社会活动中被利用。从能源角度评价生物质的资源量时，可以把生物质大致分为两类：一类是目前已产生而没有被充分利用的废弃物类生物质；另一类是目前还没有大量生产、未被利用或利用度较低的，但将来会作为能源利用的能源作物。

废弃物类生物质是伴随着农林畜业等的生产而产生的，由于受到人类生产活动持续性的影响，其产量通常是比较稳定的。然而，一般认为这类生物质的其中一部分已经被用于能源以外的其他用途，即使没有进行上述利用，要将废弃物类生物质有效地作为能源完全回收也是很困难的。因此，在现有存在量的范围内，应当把实际可以作为能源利用的这部分废弃物类生物质看作潜在的能源物质。

不是作为食物而是以能源利用为主要目的进行栽培的植物称为能源作物。一般能源作物的生产方法为选择木本或草本植物中生长较快的种类进行栽培，在进入生长迟缓期的5～10年前进行采伐（短周期）。桉树、混合杨树、柳树等木本植物，甘蔗、高粱、柳枝稷等草本植物，以及其他油类作物等可以被看作是能源作物。

地球上从森林到海洋存在着数量巨大的生物质，陆地地面以上总的生物质量约为1.8兆吨，海洋中约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。陆地地面以上总的生物质量换算成能量约为33000EJ（即3.3×10²²J），是世界能源年消耗量的80倍以上。此外，在光合作用下新的生物质还在不断产生。生物质的年净生产量，陆地地面以上约为1150亿吨，其总量换算成能量接近世界能源年消耗量的10倍。

但是，由于上述生物质中也包含人类等作为食物的各种生物质，以及除食物外人类社会活动中利用的部分，因此，对可以转化为能源的生物质的资源量进行估算是十分重要的。

2.1.1　废弃物类生物质资源量估算

（1）废弃物类生物质的估算量　为了估算废弃物类生物质的现存量，有必要掌握其生产量。但是，要掌握各地区废弃物类生物质的生产量是很困难的，所以大多根据对废弃物类生物质资源产生率等进行的假定来推算其生产量。表2-1是推算废弃物类生物质现存量时所用参数举例。但是，这里的参数是一般意义上的、以世界总体作为对象的，在对特定地区的废弃物类生物质的现存量进行估算时，还要根据该地区的实际情况加以校正。

根据表2-1中的参数，通过以下步骤推算废弃物类生物质的现存量，其结果见图2-1。废弃物的产生率是指每生产单位粮食等人类生存必需品伴随产生的残余质量比值。

农业和林业的废弃物产生量，以联合国粮农组织（FAO）统计的农产物（2000年）和林产物（1999年）为准，通过废弃物的产生率进行推算。

畜禽废弃物的产生量，以联合国粮农组织（FAO）统计的畜禽数量（2000年），以每一只畜禽排出的粪便量来计算。

算出的废弃物产生量，乘以能量换算系数，便可以估算出此类生物质的资源量。

通过以上估算，废弃物类生物质的年现存量中，畜禽类生物质约为43EJ，农业类生物质约为48EJ，林业类生物质约为37EJ，合计可达到128EJ。其中，牛粪便最多，约为22EJ，原木材残余物（产业用）次之，约为20EJ。

以不同地区统计的上述废弃物类生物质资源量的结果见图2-2。亚洲的资源量最高，为56EJ；中北美洲次之，约为24EJ。

（2）废弃物类生物质的现存量　废弃物类生物质现存量中的一部分已经作为其他用途被利用，即使把没有利用的那部分废弃物全部有效回收，将其作为能源利用还是十分困难的。比如，秸秆类的一部分现在已经被用作家畜豢养的铺设材料或饲料，或作为农田堆肥使用。此外，当采用放养的方式养牛时，几乎不可能对其粪便进行收集，而即使采用圈养的方式，将产生的粪便全部收集也很难。因此在估算可利用生物质资源量时必须考虑有效利用的可行性，所以，废弃物类生物质能源的潜在量应当是指在现存量范围内实际可以利用的资源量。

根据（1）中的生物质现存量，乘以表2-2中的可能利用率，可以得到图2-3中的废弃物类生物质潜在量的估算值。

世界废弃物类生物质全年的能源潜在量总值为42EJ，不同种类中，林业废弃物类生物质最多，约为22EJ，其中原木材残余物占2/3，约为15EJ，达到总废弃物量的36％。农业废弃物中各类生物质为1.5～3.5EJ不等，总计约15EJ。畜业废弃物类生物质总计约5.4EJ，其中最多的是牛粪便，约为2.8EJ。

图2-4是按照地区统计的废弃物类生物质能源潜在量，在亚洲，农业废弃物生物质占的比例最高；在南美洲，农、林废弃物生物质所占比例各半；而在中北美洲、非洲、欧洲和大洋洲，则是林业废弃物生物质占的比例最高。

2.1.2　能源作物资源量估算

能源种植的含义是：“不同于原来主要用于生产粮食、建材为目的，而是以获得能源为主要目的，对生长快速的木本类或草本类生物质进行栽培，在5～10年的较短周期内采伐并进行能源生产的过程”。作为用于生产能源的候选生物质，首先要高产，由于生物质的生产量在不同地区差异很大，因此选择适合该地区生长的物种是十分必要的。表2-3是地球上不同类型生态系统生物质的平均生长量，其中热带雨林地区的生产能力极高。生物能源种植是在石油危机以后的20世纪70年代后期提出的，瑞典、加拿大、美国、澳大利亚等国正在进行大规模的应用性验证试验。根据生物质种类，桉树［生长量（以干重计）20t/（hm²·a）］、混合杨树［10～15t/（hm²·a）］、柳树［8～10t/（hm²·a）］等木本植物，甘蔗［约30t/（hm²·a）］、熨斗兰［约10t/（hm²·a）］、高粱［约15t/（hm²·a）］、柳枝稷［约9t/（hm²·a）］等草本植物可以作为候选。另外，油类作物也可以考虑。

另外，木本类生物质、草本类生物质的生长量最高纪录是禾本科的热带牧草，为80t/（hm²·a）。

能源作物的资源量大多是根据可能用于作物栽培的预想用地面积，并假设单位面积作物的平均生长量［生长量，20t/（hm²·a）］，在此基础上计算得到的。然而，能源作物用地与农业耕地会产生竞争，此外，单一栽培会造成土地肥力下降等弊端，所以，开展能源作物种植不应取代现有的森林或农田，而应当尽可能使用未利用或低利用率的土地，这样，既可以进行与能源种植相应的土壤改良和基础设施建设，也可以将能源种植的负面影响降至最低。

关于能源作物的资源量，在巴西的桉树林种植经验的基础上，各个国家根据其单位收成与年降水量呈正比关系进行推算，得到非洲、拉丁美洲、亚洲的能源作物的资源量（潜力）大约为70EJ/a。需要注意的是，该推算值是以商业化种植的良好条件为前提的。以此例为参照，根据联合国粮农组织（FAO）的数据，假定将未利用土地的10％作为能源种植用地，并假设栽培作物的生长速度为15t/（hm²·a），则世界能源作物的总资源量为125EJ/a，这正好与废弃物类生物质的现存量相当。