生物燃料

鄭 婷

跨入21世紀(jì)的人類社會(huì)正在努力構(gòu)建經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的和諧，其中尋找傳統(tǒng)能源的綠色替代品成為關(guān)注重點(diǎn)。在2008年之前，生物燃料的啟動(dòng)工程就已經(jīng)開始在世界各地蔓延開來(lái)。美國(guó)新生代生物燃料集團(tuán)Algenol里面的科研人員則有了一個(gè)大膽的設(shè)想：要研制出一種比石油和乙醇成本更加低廉、使用更加環(huán)保的新型燃料。Algenol的首席執(zhí)行官伍茲先生說(shuō)：“這是種用陽(yáng)光和二氧化碳培育出來(lái)的水和藻類生物的微觀混合產(chǎn)物。我們打算做20億加侖，并且在一年后以極有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格打入市場(chǎng)?！?/p>

這種大膽的預(yù)測(cè)曾經(jīng)一度是司空見(jiàn)慣的?？墒?008年的生物燃料行業(yè)，對(duì)那些希望用植物代替石油的人卻顯得并不友善。

靠政府資助而發(fā)展起來(lái)的美國(guó)玉米加工乙醇產(chǎn)業(yè)在去年破產(chǎn)。不僅如此，更糟糕的情況是一連串的研究表明，排除其他的環(huán)保替代品，玉米加工乙醇勢(shì)必會(huì)造成食品價(jià)格上漲，同時(shí)產(chǎn)生比石油更高的溫室氣體排放量；由于政府對(duì)生物燃料的補(bǔ)貼，還會(huì)加劇森林的砍伐。美國(guó)自然資源委員會(huì)(NRDC)的格林說(shuō)：“如果有什么區(qū)別的話，那就是傳統(tǒng)的生物燃料如乙醇和生物柴油正驅(qū)使著我們往錯(cuò)誤的方向前進(jìn)。”

但是現(xiàn)在就放棄生物燃料顯然又是個(gè)錯(cuò)誤的選擇。事實(shí)上，美國(guó)的汽車、卡車和飛機(jī)所排放的溫室氣體量占到了世界總排放的13％——遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他發(fā)達(dá)國(guó)家，而現(xiàn)在，世界上仍沒(méi)有立即可行的方法來(lái)解除運(yùn)輸對(duì)噴氣式飛機(jī)和內(nèi)燃引擎的依賴?！斑@僅僅是過(guò)早地排除了其他選擇?！痹诿绹?guó)環(huán)境保護(hù)基金會(huì)供職的高級(jí)汽車戰(zhàn)略研究員約翰說(shuō)，“問(wèn)題依然很嚴(yán)峻。”幸運(yùn)的是，美國(guó)和歐洲的許多公司都在用盡一切辦法探索新的糧食作物生物燃料替代品。

科學(xué)領(lǐng)域的商業(yè)應(yīng)用

玉米和甘蔗是最早被用作生物燃料的農(nóng)作物，因?yàn)橹参锏矸壑械奶呛苋菀妆话l(fā)酵成為乙醇。但是更多的植物不僅僅只含有食用淀粉。奶牛儲(chǔ)存在胃中用來(lái)咀嚼草，白螞蟻用來(lái)穿透木頭——酶，可以把粗纖維變成糖。但是在大規(guī)模的工業(yè)上，要把纖維轉(zhuǎn)化成有用的物質(zhì)來(lái)制造燃料，用美國(guó)Dartmouth學(xué)院環(huán)保工程師林德的話來(lái)說(shuō)，“目前還是太昂貴了?！彼抢美w維素技術(shù)的生物燃料啟動(dòng)工程Mascoma的創(chuàng)始人之一。

這塊領(lǐng)域的進(jìn)展還不是很明顯。然而現(xiàn)在，美國(guó)的一些公司有望成為市場(chǎng)上首批商業(yè)化纖維素乙醇制造商。與此同時(shí)，一項(xiàng)新的美國(guó)稅收法也為每制造一加侖這樣的燃料而抵免了1.01美元。這項(xiàng)國(guó)家援助行為將會(huì)有利于抬高初始成本，使得高纖維比石油更有競(jìng)爭(zhēng)力。

在Mascoma，林德集中發(fā)現(xiàn)并利用細(xì)菌來(lái)消化纖維素，并能分步吐出乙醇，他把這稱之為“聯(lián)合生物加工”，這大大降低了其生產(chǎn)成本。林德相信，即使沒(méi)有政府的補(bǔ)貼，Mascoma最終也能生產(chǎn)出比天然氣成本更加低廉的乙醇。Mascoma最近簽了一份協(xié)議，為通用汽車公司開發(fā)纖維素燃料，該公司還計(jì)劃在密西根州建立一個(gè)商業(yè)據(jù)點(diǎn)。

其他的制造商也不甘落后。剛成立2年的麻州劍橋Verenium公司在路易斯安那州即將建造完成另一個(gè)示范工廠，第一個(gè)是在美國(guó)本土，一年能生產(chǎn)140萬(wàn)加侖(5.3萬(wàn)升)纖維素乙醇，其主要原料也是甘蔗。Verenium公司希望能加快與能源巨頭BP公司合作的進(jìn)程?！澳憧梢栽趯?shí)驗(yàn)室里做任何事情，結(jié)果也會(huì)相當(dāng)完美。”Verenium的首席執(zhí)行官卡洛斯·瑞瓦說(shuō)，“但是在現(xiàn)實(shí)中是截然不同的，你必須學(xué)會(huì)如何應(yīng)對(duì)?！?/p>

生物技術(shù)的前景

生物技術(shù)正面臨著進(jìn)化的挑戰(zhàn)，但是它的前景不可估量，必將制造出更好的生物燃料。

乙醇的一個(gè)缺點(diǎn)就是標(biāo)準(zhǔn)化的汽車引擎需要用火燒來(lái)翻新，更重要的是，在輸送石油的過(guò)程中，乙醇太容易腐蝕輸送管道。但是，Amyris公司能夠利用基因生產(chǎn)酵母，這些酵母能產(chǎn)出量身定做的并且擁有氫化物所有優(yōu)點(diǎn)的可再生能源。這一發(fā)明如同緩解擁堵的交通，沒(méi)有任何不利于生態(tài)環(huán)境的因素。Amyris公司在11月又新開了一家生產(chǎn)能力為每年24億加侖可再生柴油的子公司，目標(biāo)是到2011年制造200萬(wàn)加侖的燃料。

但是有一個(gè)問(wèn)題：Amyris公司設(shè)計(jì)的燃料仍然是以糧食作物(目前是甘蔗)為主要原料。雖然作為燃料，甘蔗比玉米更高效，但它始終是糧食作物，很難看出Amyris公司如何能按比例提高技術(shù)含量而不影響世界糧食儲(chǔ)備。

沒(méi)有人比Algenol公司的伍茲更看好藻類燃料的前景了。他在2006年成立了公司，但自從1984年大學(xué)本科畢業(yè)后他就通過(guò)Algenol公司背后的技術(shù)力量而萌發(fā)了挖掘藻類燃料潛力的想法。大多數(shù)企業(yè)收獲藻類生物然后通過(guò)擠壓來(lái)提取石油，再加工成燃料，但Algenol公司的菌株基本上是石油氣體的形式，可以濃縮成為液態(tài)。Woods說(shuō)他的系統(tǒng)每年每公頃的藻類能生產(chǎn)6000加侖的乙醇，相當(dāng)于370加侖的玉米加工乙醇。“通過(guò)大量的研究，我們認(rèn)為，利用藻類生產(chǎn)生物燃料可能有非常顯著的潛在優(yōu)勢(shì)和效益。其中一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)就是，現(xiàn)成的陽(yáng)光和二氧化碳可滿足藻類進(jìn)行光合作用的生長(zhǎng)需要，這有利于減少溫室氣體的數(shù)量。而且，種植藻類不占用糧食生產(chǎn)所需的清水和耕地。最后，利用藻類有可能批量生產(chǎn)油料，在現(xiàn)有的煉油廠加工，制成與現(xiàn)有運(yùn)輸技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施相適應(yīng)的燃料?！蔽槠澱f(shuō)。

宣傳在某種程度上超過(guò)了實(shí)際。但歷經(jīng)考驗(yàn)的先進(jìn)生物燃料確實(shí)已經(jīng)遍布世界，成為普遍的替代能源。

要滿足全球不斷增長(zhǎng)的能源需求，需要大量的技術(shù)和能源來(lái)源。我們相信，如果我們通過(guò)努力開發(fā)出一種經(jīng)濟(jì)上可行、碳凈排放量低的運(yùn)輸燃料，那么今后生物燃料可能成為這種解決方案之中很有意義的一部分。當(dāng)然，每一項(xiàng)技術(shù)都有它的缺陷，都不可能是十全十美的。但在氣候變暖全球能源挑戰(zhàn)的大環(huán)境下，我們能做的少之甚少，唯有不懈地追求才能最終實(shí)現(xiàn)我們的夢(mèng)想。