為了有效的利用生物質(zhì)，需要通過化學(xué)和生物的方法將其轉(zhuǎn)化為清潔燃料和各種化學(xué)產(chǎn)品，其中生化轉(zhuǎn)化技術(shù)包括生產(chǎn)燃料乙醇的發(fā)酵技術(shù)和生產(chǎn)沼氣氫氣的消化技術(shù)。而熱轉(zhuǎn)化技術(shù)中，燃燒是最成熟、應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。為此，必須了解生物質(zhì)的基本組成。生物質(zhì)的組成主要有三種聚合體，纖維素，半纖維素和木質(zhì)素以及少量的灰分和提取物組成。
木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)
顆粒燃料如下所示：
幾種生物質(zhì)的組成分析如下表所受：
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種類 |
灰分 |
木質(zhì)素 |
半纖維素 |
纖維素 |
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軟木 |
0.4 |
27.8 |
24.01 |
41.01 |
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麥秸 |
8.9 |
16.7 |
28.2 |
19.35 |
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稻稈 |
16.1 |
11.9 |
24.5 |
30.2 |
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玉米秸稈 |
6.04 |
22.34 |
14.2 |
43.2 |
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花生殼 |
4.6 |
28.9 |
10.1 |
41.1 |
一、纖維素的特性
纖維素是由d-葡萄糖通過b糖苷鍵相連形成的高分子聚合物。高等植物的細(xì)胞壁一般都是含纖維素，如玉米稈含纖維素40%，稻稈含纖維素為30%。纖維素分子是重復(fù)單元（葡萄糖）簡單均一的線性高聚物。由于葡萄糖上帶有多個羥基，在高分子鏈間容易形成氫鍵，從而使分子鏈易于聚集成為結(jié)晶的原纖結(jié)構(gòu)，纖維素原纖結(jié)構(gòu)是植物細(xì)胞壁的骨架，原纖埋在半纖維，果膠和某些蛋白質(zhì)中。成熟了的細(xì)胞壁在與基架物質(zhì)木質(zhì)素結(jié)合，
純纖維素是無色無味的白色絲狀物，不溶于水，稀酸，稀堿和有機(jī)溶劑，但可以酸水解降解，氧化降解，堿降解，微生物降解，熱降解和機(jī)械降解。
纖維素的熱降解特性大體如下：25℃～150℃，物理吸附的水進(jìn)行解吸；150℃～240℃，結(jié)構(gòu)中某些葡萄糖基開始脫水；240℃～40℃，結(jié)構(gòu)中糖糖甙鍵開始斷裂，一些c-0鍵和c-c鍵也開始斷裂，并產(chǎn)生一些新的產(chǎn)物和低分子量的揮發(fā)性化合物；400℃以上時，結(jié)構(gòu)中的殘余部分進(jìn)行芳環(huán)化，逐步形成石墨結(jié)構(gòu)。
二、半纖維素的特性
半纖維素是植物生物質(zhì)中幾個重要組成部分，由于它是多種糖的共聚物的總稱，所以，半纖維素的結(jié)構(gòu)不像纖維素那樣表示，半纖維素的聚合物主鏈可以由同一種糖單元構(gòu)成，也可以由多種糖單元。根據(jù)聚合物主鏈的組成，通常將半纖維素大致分成聚木糖類半纖維素，聚甘露糖類半纖維素和其他類半纖維素，聚木糖類半纖維素廣泛存在于海藻，禾本植物和木本植物。
半纖維素中絕大部分布不溶于水，而溶于水的是呈膠體溶液。半纖維素的聚合度一般為150～200。通常情況下，分離出來的半纖維素的溶解度比天然狀態(tài)的半纖維的溶解度高．
三、木質(zhì)素的特性
木質(zhì)素是一類復(fù)雜的有機(jī)聚合物，在植物界中的含量僅次于纖維素，禾本植物中木質(zhì)素的含量一般為15%～25%，木質(zhì)素的單體是一類具有苯丙胺骨架的多羥基化合物，單體間通過C-C鍵或C-O-C鍵形成復(fù)雜的五定型高聚物。
木質(zhì)素在酸中十分穩(wěn)定，據(jù)此可以將木質(zhì)素和其他成分分開。分離后的木質(zhì)素為無定形的褐色物質(zhì)，它在堿和氧化劑中的穩(wěn)定性比纖維素稍差。木質(zhì)素能溶于亞硫酸和硫酸。木質(zhì)素和半纖維素一起作為細(xì)胞質(zhì)填充在細(xì)胞壁和微細(xì)纖維之間，也存在于細(xì)胞之間，把相鄰的細(xì)胞連接在一起，發(fā)揮木質(zhì)化的作用。木質(zhì)化的細(xì)胞壁能夠抵抗微生物的侵蝕，增加強(qiáng)度，并提高細(xì)胞壁的透水性。由于長期進(jìn)化的結(jié)果，木質(zhì)素與纖維素，半纖維素的結(jié)合錯綜復(fù)雜。
