第一代技術(shù)令人遺憾
第一代生物燃料技術(shù)就是這樣一個例子。前些年,美國急匆匆地利用玉米和大豆、巴西利用甘蔗來制取燃料乙醇。現(xiàn)在看來,上馬這些技術(shù)盡管不能說是一個錯誤的決定,但至少是令人遺憾的,因為第一代生物燃料技術(shù)給世界帶來了不小的傷害。其實,這種傷害的產(chǎn)生比較容易理解。當(dāng)石油價格急劇上漲,燃料乙醇作為運輸替代能源就變得有利可圖;同時,布什政府也希望借此來減少對外來石油的依賴,拿出巨額補貼來鼓勵農(nóng)民生產(chǎn)更多的玉米乙醇。目前,全美有180家燃料乙醇煉制廠,耗用了大約30%的玉米產(chǎn)量。然而,即使美國的全部玉米都煉制為乙醇,也僅僅能夠滿足其20%的運輸燃料需求。
當(dāng)美國的玉米和大豆以及巴西的甘蔗都被煉制成了燃料乙醇,世界的能源市場就與糧食市場緊密聯(lián)結(jié)在一起。其后果是:2007年世界糧食價格上漲了50%甚至更多。對巴西而言,采用甘蔗制取乙醇盡管可以減少對石油的依賴,但要付出亞馬遜熱帶雨林的代價。從環(huán)境的角度來看,這是人們不期望發(fā)生的。
第二代技術(shù)前景廣闊
很顯然,當(dāng)世界人口還在劇增、糧食需求仍未停止的情況下,我們不能用糧食來煉制生物燃料。糧食與能源的脫鉤,意味著我們必須放棄第一代生物燃料技術(shù),轉(zhuǎn)而采用第二代纖維素生物燃料技術(shù)。纖維素有數(shù)十種來源,例如木材剩余物、玉米秸稈、小麥秸稈等,這些原料都屬于不宜食用的作物成分。此外,還可以專門種植一些能源作物,如柳枝稷等生長快速的植物等。這種從纖維素物質(zhì)提煉出的生物燃料,有人稱之為“草基汽油(grasso line)”。第二代生物燃料的優(yōu)勢不僅在于其廉價而豐富的原材料(生產(chǎn)一桶石油能源當(dāng)量的油品成本約為10-40美元),更重要的是它不與糧食競爭。大多數(shù)纖維素材料都來自于作物廢料,即使是能源作物,也不需要農(nóng)田種植,只需要貧瘠的土地。
每年,全美在不干預(yù)糧食生產(chǎn)的情況下可收獲13億噸的纖維素生物質(zhì)(干重)。全球纖維素生物質(zhì)所蘊含的能源大約相當(dāng)于340-1600億桶石油,超出世界每年300億桶石油的消費量。
“草基汽油”僅有兩年之遙
問題是,雖然玉米發(fā)酵比較容易,但纖維素秸稈的分解卻很困難。大自然之所以制造如此堅硬且難以分解的秸稈,就是讓它們作為骨架來支撐作物的垂直生長。纖維素是由成千上萬個葡萄糖分子聯(lián)結(jié)而成,要釋放出其中的化學(xué)能,就必須先解構(gòu)纖維素中所存在的分子鏈接。
科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出許多方法來打破纖維素中相互耦合的分子鏈,例如采用熱解、酸解或者堿解等來將纖維素分解成更小的分子,從中選擇最具商業(yè)價值的方法來與石油競爭。其中一種方法是將纖維素在100攝氏度下與濃氨水帶壓蒸煮,酶將纖維素分解為糖并進一步轉(zhuǎn)化為乙醇。這種方法有可能非常便宜,屆時其煉制的生物燃油將比汽油便宜一半。
技術(shù)進步的速度是驚人的。美國政府投入了8億美元的研發(fā)經(jīng)費,由康菲石油公司等企業(yè)著力研發(fā),一些示范工廠已經(jīng)開始建設(shè),第一家商業(yè)生物煉制項目也將于2011年10月開工建設(shè)。所以,第二代生物燃料——草基汽油的時代僅有兩年之遙了。
