□本刊記者 李鑫軼 雷蕾

同日益增長的能源需求相比，化石能源似乎已近風(fēng)燭殘年，新能源尤其是生物能源的開發(fā)利用，近年來一直都是專家學(xué)者討論的熱點(diǎn)。

化石能源似乎已近遲暮之年。自新世紀(jì)伊始，人們就開始越來越多地關(guān)注未來能源的發(fā)展方式。

然而，2011年的日本福島核電站之殤讓不少人談核色變，我國光伏產(chǎn)業(yè)也遭遇了有史以來“最寒冷的冬天”。核能、光伏能等新能源在2011年的集體受挫，讓人不禁重新審視一個(gè)問題：未來能源的發(fā)展之路何在？生物能源，似乎成了最具潛力的候選者。

□中國國際清潔能源博覽會上的生物燃料吸引了人們的眼球。胡慶明 攝

生物能源或?qū)砟茉础靶律?/h2>

20 世紀(jì)70年代以來，原油和天然氣價(jià)格高企激發(fā)了人們對生物燃料的濃厚興趣。玉米、大豆、高粱等傳統(tǒng)糧食作物不僅僅是飯桌上的主角，還變身為能源領(lǐng)域的新貴。數(shù)十年間，生物燃料已從小市場發(fā)展成數(shù)十億美元的主流產(chǎn)業(yè)。

中國科學(xué)院農(nóng)業(yè)政策研究中心副研究員仇煥廣告訴記者，國際公認(rèn)的生物燃料發(fā)展步驟分為三個(gè)階段。

第一代生物燃料，糧食是主要原材料。如油菜子、紅花、蓋菜、椰子以及牛肉、豬肉或家禽的脂肪，甚至可以用飯店回收的油脂為原料制成生物柴油。生物乙醇也可以通過植物中的糖發(fā)酵得到。在美國，普遍以玉米作為原料，在巴西，則是以甘蔗作為原料，木薯作為生物乙醇原料的情形也比較普遍。在美國和巴西，從這些作物中生產(chǎn)生物乙醇已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。

第二代生物燃料不再需要用糧食制造，轉(zhuǎn)而采用不可食用的纖維素，比如用麥稈、玉米稈生產(chǎn)酒精。

仇煥廣表示，現(xiàn)在已經(jīng)有人在生產(chǎn)第二代生物燃料，但是問題在于用來分解纖維素的酶成本太高。用不可食用的纖維素生產(chǎn)酒精也需要先把它們變成糖類。在生物界，反芻動(dòng)物通過在瘤胃中的多種微生物的幫助，把草稈慢慢地變成糖類?？茖W(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了10 種可以完成這個(gè)過程的酶，而在今年又發(fā)現(xiàn)了15 種新的酶，并且在用轉(zhuǎn)基因的方法培養(yǎng)一種“超級酵母菌”來完成這個(gè)任務(wù)。

第三代生物燃料主要包括從海藻中提取油脂。種植海藻不需要占用土地和淡水資源。美國能源部估計(jì)，如果要全部用海藻燃料代替化石燃料，需3.8 萬平方千米的海面。布朗葡萄藻和小球藻比較容易種植，但它們的油脂很難提煉。仇煥廣說，作為第三代生物燃料項(xiàng)目，從海藻中提煉生物燃料的研究正處于實(shí)驗(yàn)室階段，中國也在研究，但距離實(shí)現(xiàn)商業(yè)化階段還比較遠(yuǎn)。

從世界范圍看，未來生物燃料還將繼續(xù)擴(kuò)張。美國已經(jīng)制定目標(biāo)，要在2022年一年生產(chǎn)約1 億噸生物燃料，包括生物柴油和生物乙醇。按照計(jì)劃，其中一半應(yīng)當(dāng)是第二代生物燃料，采用不可消化的纖維素來制造乙醇。美國已經(jīng)有了一個(gè)日程表，要發(fā)展第二代生物燃料，但由于成本太高，商業(yè)化生產(chǎn)纖維素乙醇目前還存在困難。“如果第二代的成本還是降不下來，那么到時(shí)候也只能靠多生產(chǎn)第一代生物燃料來代替?！背馃◤V說。

生物與化石，誰主沉浮

“假設(shè)這個(gè)世界上并沒有石油存在，那人類恐怕也得將其創(chuàng)造出來?！币?yàn)榈侥壳盀橹?，還沒有一種能源像石油這樣如此“物美價(jià)廉”。克里斯汀·本一語中的，化石能源因其易于大規(guī)模開發(fā)和使用的特點(diǎn)具有不言而喻的優(yōu)勢。以石油為例，作為完全燃燒燃料，其有著更高的效率，而且用石油替代木材能有效地保護(hù)樹木不被大量砍伐。

當(dāng)然，化石能源的缺點(diǎn)也一樣明顯。在2011年11月召開的中美化工年會上，中國工程院副院長謝克昌指出，化石能源是造成環(huán)境變化與污染的關(guān)鍵因素。大量的化石能源消費(fèi)，引起溫室氣體排放，使大氣中溫室氣體濃度增加、溫室效應(yīng)增強(qiáng)，導(dǎo)致全球氣候變暖?；茉?，特別是煤炭的使用帶來大量的二氧化硫和煙塵排放，也是造成大氣污染的主要來源。

2009年年中，世界上第一架燒“果子油”的巨型客機(jī)在轟鳴聲中沖上云霄，這似乎也成了生物能源騰飛的一個(gè)暗喻。新西蘭航空公司的飛行試驗(yàn)證明，在12 小時(shí)的典型飛行時(shí)間中，全部使用麻風(fēng)果燃料排放的二氧化碳，比化石燃料排放量減少大約60%。而另一項(xiàng)研究表明，在汽油里加入10%的生物乙醇，汽車尾氣排放一氧化碳減少10%以上，碳?xì)浠衔餃p少15%左右。生物能源已經(jīng)能夠部分替代石油的應(yīng)用，這對于長期苦于溫室氣體排放導(dǎo)致全球氣候變暖的發(fā)達(dá)國家來說，無疑具有強(qiáng)烈吸引力。

生物能源的“阿喀琉斯之踵”

然而，生物能源依然有著不可回避的“阿喀琉斯之踵”——“與人爭糧，與糧爭地”的問題。

作為目前應(yīng)用最廣泛的兩種生物燃料，生物柴油和乙醇燃料盡管比化石燃料更加優(yōu)越，但不可能滿足社會的能源需求。美國艾奧瓦州立大學(xué)化學(xué)生物工程學(xué)院教授布倫特·尚克斯說，即使美國種植的所有玉米和大豆都用于生產(chǎn)生物能源，也只能分別滿足全社會汽油需求的12%和柴油需求的6%。而玉米和大豆首先要滿足糧食、飼料和其他經(jīng)濟(jì)需求，不可能都用來生產(chǎn)生物燃料。

他說，農(nóng)業(yè)是一個(gè)高度耗水的行業(yè)，每年農(nóng)業(yè)消耗掉的水資源高達(dá)70%，而這一切都只是為了節(jié)省不可再生能源——石油或煤炭的使用，卻沒考慮到生物能源在生產(chǎn)過程與運(yùn)輸過程中消費(fèi)掉的水資源、電能、石油等也是巨大的。

聯(lián)合國糧農(nóng)組織的專家在2008年1月23日警告，世界急于開發(fā)和使用生物燃料，正造成玉米和其他糧食作物價(jià)格上漲，可能造成水源短缺的狀況進(jìn)一步惡化，并可能導(dǎo)致貧困人群失去他們賴以生存的土地。同年3月，聯(lián)合國食物權(quán)特別報(bào)告員齊格勒說，考慮不周，匆忙上馬用玉米和蔗糖轉(zhuǎn)產(chǎn)生物燃料的做法將會導(dǎo)致災(zāi)難。他說，目前這種把可耕地轉(zhuǎn)產(chǎn)生物燃料的做法是反人類的。