孟 迪

生物燃料的綠色“障礙”

孟 迪

生物燃料泛指由生物質組成或轉化的固體、液體或氣體燃料。自誕生之初，生物燃料就被人們視為節(jié)能減排、應對氣候變暖的“秘密武器”，被冠以“綠色”能源的頭銜。

不過，近幾年來，一些科學研究也讓生物燃料的“綠色”光環(huán)逐漸失色，這是因為生物燃料想做到真正意義上的綠色，還需要跨越下面這幾道障礙。

障礙一：“人車爭糧”

作為生物燃料的一種，燃料乙醇的原料為農(nóng)作物。乙醇燃燒比普通汽油更完全，排放出的二氧化碳和含硫氣體均低于汽油對應的排放物（二氧化碳排的放量可降低約30%），因而燃料乙醇被稱為“綠色能源”或“清潔燃料”，在世界范圍內(nèi)大面積推廣。

以我國為例，2004年至2006年間，以生物燃料乙醇或非糧生物液體燃料等名目提出的意向建設生產(chǎn)能力已超過千萬噸。由于需求旺盛，大量農(nóng)戶改種玉米——燃料乙醇的主要糧食原料，這在一定程度上占用了其他農(nóng)作物的耕地。為此，國務院2007年宣布停止在建的糧食乙醇燃料項目。盡管如此，2010年我國全年進口玉米157萬噸，首次從玉米凈出口國變?yōu)橛衩變暨M口國，敲響了我國糧食安全的警鐘。

糧食安全問題也是關乎全人類的大事。聯(lián)合國最新人口增長預測顯示，2050年全球人口將接近96億，糧食需求將上升70%，糧食供應將出現(xiàn)巨大缺口。人口的糧食問題尚不能解決，以糧食制油自然會飽受爭議。我國著名的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學者、《糧食戰(zhàn)爭》譯者顧秀林憂心地表示，“2008年以來全球糧價的波動，正是全球市場完成了金融化，糧食在技術上可以被轉換成汽油的直接后果?！?/p>

日趨嚴峻的世界糧食形勢讓以玉米、小麥等糧食為原料的第一代生物燃料漸失優(yōu)勢，以非糧作物乙醇、纖維素乙醇和生物柴油等為代表的第二代生物燃料研究思路逐漸清晰，如俄羅斯用湖底淤泥制取生物柴油、英國用龍舌蘭提煉生物燃料、法國農(nóng)民則用鴨油做生物燃料。不過，由于轉化率和原料儲蓄量大、成本高昂等諸多問題，第二代生物燃料要實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)還需一個漫長的過程。

第三代生物燃料是指從海藻中提取油脂。海藻的生長不占用土地和淡水這兩大資源，只要有陽光和海水就能生長，產(chǎn)油量也非常可觀，一畝大豆每年約產(chǎn)油300公斤，而一畝海藻至少能產(chǎn)油2～3噸。相較于第一代生物燃料有較大優(yōu)勢，也獲得了一些資本的青睞：2011年，埃森克美孚公司宣布將投入3億美元用于生物燃料研發(fā)；2014年6月，德國尤利希研究所新成立了藻類科學中心，目標是建設一個利用微藻生產(chǎn)生物煤油的試驗工廠。

目前來看，第三代生物燃料似乎是繞開了“人車爭糧”的障礙，但在未商業(yè)化生產(chǎn)前，其發(fā)展前途仍需接受市場的考驗。

障礙二：減排不力

生物燃料需要跨越的第二個障礙就是環(huán)保問題。

人們對地球環(huán)境問題非常重視，是因為它和全人類的生活息息相關。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計，自20世紀70年代以來，全球因氣候升溫引發(fā)的洪水、干旱和其他自然災害，數(shù)以百萬計民眾罹患腹瀉、營養(yǎng)不良、瘧疾等疾病，已導致全球每年超過14萬人死亡。而氣候升溫的元兇就是溫室氣體的排放，即二氧化碳排放。

最初，因為有助于降低大氣中二氧化碳含量，種植生物燃料作物被當作好事情?？墒?，越來越多的研究表明，這個概念是不科學的。

燃燒生物質能，無論是木材還是乙醇或生物柴油，都會和化石燃料一樣釋放二氧化碳。之前的研究認為，燃燒生物質產(chǎn)生的二氧化碳與植物生產(chǎn)生物質時吸收的二氧化碳數(shù)量相當或完全抵消。但事實證明，與植物的天然生長相比，將其轉化為生物能源并不能增加二氧化碳的吸收數(shù)量，因而無法抵消燃燒生物質產(chǎn)生的排放，產(chǎn)生等量能源時，燃燒生物質產(chǎn)生的二氧化碳比化石燃料還要多。

此外，砍伐天然林生產(chǎn)生物能源或將農(nóng)田用于生產(chǎn)生物燃料，溫室氣體排放量反而會上升?！犊茖W》雜志也曾報道，印尼燒荒及種棕櫚產(chǎn)生的二氧化碳，是同面積棕櫚油生物燃料每年減排量的400倍；巴西燒雨林種大豆時產(chǎn)生的二氧化碳，是同面積大豆生物燃料每年減排量的300倍。美國普林斯頓大學的科學家就指出，如果先燒荒再種玉米生產(chǎn)汽車用生物乙醇，其產(chǎn)生的溫室氣體要在167年后才能通過減排達到平衡。

1995年諾貝爾化學獎得主保羅·克魯岑的研究發(fā)現(xiàn)，油菜籽生物柴油對大氣的破壞是普通燃油的1.7倍，玉米生物乙醇對大氣的破壞增加1.5倍。因為油菜和玉米都需要施用氮肥，因擴大生產(chǎn)這些用于制造生物燃料的作物而進入大氣層的一氧化二氮，是聯(lián)合國政府氣候變化委員會迄今估計的3～5倍。而一氧化二氮對大氣層的破壞是二氧化碳的300倍之多。

障礙三：有損健康

美國的研究人員發(fā)現(xiàn)，未燃燒完的乙醇是生物燃料的主要排放物。由于生物燃料中的乙醇攜帶玉米和甘蔗等的獨特化學特征，穩(wěn)定性較差，容易轉化成有害物質乙醛，對人體健康構成潛在危險。

白楊、柳樹和桉樹生長速度快，是可再生木材燃料的來源。但2012年英國《自然·氣候變化》上刊登了一份研究報告，認定白楊、柳樹和桉樹在生長過程中會釋放出化學物質異戊二烯，其在陽光下與空氣污染物混合可以形成有毒臭氧，而臭氧會導致農(nóng)作物減產(chǎn)、人類過早死亡。歐盟2009年承諾，耗用10年時間，把溫室氣體排放量降低至低于1990年排放量20%的水平；為減少溫室氣體排放，27個成員國2020年前必須實現(xiàn)10%的燃料出自可再生能源。這份報告估算，如果借助可再生木材燃料實現(xiàn)歐盟2020年減排目標，可能導致歐洲每年將近1400人過早死亡，損失71億美元。

障礙四：低利用率

綠色生物燃料的另外一個受到質疑的地方是其較低的生產(chǎn)利用效率。雖然光合作用能有效地將陽光轉化為糧食，但將陽光轉化為可利用的非糧食能源的效率卻很低。這就意味著，需要用更多的土地去種植它所需要的原料。

但是土地資源是有限的。隨著地球人口越來越多，肥沃的土地及植被對于糧食、木材和碳儲存愈加珍貴，而糧食、木材和碳儲存都無從取代。而劃出土地專門培植生物能源作物不僅會加劇土地競爭，而且會造成土地利用效率低下，也不會減少溫室氣體排放。

世界資源研究所發(fā)布的新工作論文指出，2050年全球液體運輸燃料的10%就相當于目前全球全年糧食能源總產(chǎn)量的30%。一些研究顯示，到2050年生物能源能滿足全球每年20%的能源需求，但所需植被相當于目前糧食收成、植物殘渣、木材和牲畜草料之總和——實現(xiàn)目標的確希望渺茫。

在當前的生產(chǎn)技術條件下，將貯存在植物中的太陽能轉化為可供汽車使用的乙醇燃料，效率通常低于0.5%。而如果將同等的土地用于太陽能發(fā)電，其轉化效率要高出50～100倍。顯然，能效利用率低也是生物燃料不得不面對的問題。

當然，支持生物燃料是“綠色能源”的研究也有很多。如2006年，美國明尼蘇達大學一篇論文指出，燃燒燃料乙醇所排放的溫室氣體比化石能源少12%，生物柴油的溫室氣體產(chǎn)量能減少41%；2010年5月，瑞典隆德大學的研究認為，瑞典的生物燃料與汽油和柴油相比可減少溫室氣體排放65%～148%；芬蘭交通與信息部報告說，2011年芬蘭的交通運輸量增加1%，但二氧化碳的排放量較上一年下降21萬噸，主要得益于當年生物燃料在交通運輸業(yè)的使用量提高了6%。但是有越來越多的專家認為，對于生物燃料的環(huán)境效應，要考慮其整個生長和加工過程，以整個生產(chǎn)鏈的排放來計算。

總之，生物燃料對環(huán)境的影響比人們原先預想的要復雜得多，還需廣泛深入的研究。