荒地遍植能源草 乙醇原料不用愁
一直以來，人們總是輕視草所蘊(yùn)含的些許能量。但農(nóng)學(xué)家從沒有這樣認(rèn)為，他們已從6500種野生雜草里找到30 種“能源草”，可用以制取生物乙醇，也可發(fā)電。美國有一種分布極廣的雜草，俗稱“黃鼠草”，用這種草可提煉生物乙醇，每公頃野生黃鼠草能提煉出1噸乙醇，而每公頃人工栽培的雜交黃鼠草最高可提煉6噸。若按這個(gè)比例推算，那么在方圓30 公里的土地上種植這種雜交黃鼠草，平均一晝夜能產(chǎn)50千克“石油”。因而，能源草已被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的生物質(zhì)資源之一。
在2008世界草地與草原大會(huì)上，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)系教授張英俊表示，生物質(zhì)能是清潔能源的重要組成部分，中國計(jì)劃用適宜的草本植物開發(fā)液體燃料能源。由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院教授胡林提供的研究報(bào)告講，中國未被利用的荒草地，是最重要的保留土地資源之一，如果把其中能適合種植的361萬公頃荒草地種植能提煉乙醇的能源草，每年潛在的生物乙醇產(chǎn)量可達(dá)1100萬噸，能替代當(dāng)今中國汽油消費(fèi)的23%。這份研究報(bào)告還說，盡量減少對(duì)食物和其他農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的影響，是開發(fā)生物能源產(chǎn)業(yè)的基本原則。作為邊際土地，未被利用的荒草地是中國生物能源生產(chǎn)的一條重要途徑。
因中國用草本植物產(chǎn)油，現(xiàn)在還處在計(jì)劃階段，所以考察適宜中國氣候和土壤生長(zhǎng)的草本產(chǎn)油植物，變得十分緊迫。國內(nèi)專家特別推薦了兩種在我國生長(zhǎng)廣泛的菊芋(洋生姜)、錦葵。這里，尤其需要大書特書的是菊芋，不但可在荒草地試種，而且適合海邊鹽堿灘涂推廣。一次種下，自然生長(zhǎng)；每年挖取其塊莖即可，第二年還會(huì)自己生發(fā)；畝產(chǎn)量可達(dá)萬斤。菊芋的糖的含量，超過甘蔗30%，甜度是蔗糖的一倍，出油率非常高。
如果要放寬視野，積極從國外引進(jìn)、栽植優(yōu)良產(chǎn)油草本，在中國荒草地進(jìn)行試驗(yàn)，也是一刻也不能遲疑下去了?？上驳氖牵瑖庵参飳W(xué)家已有重大發(fā)現(xiàn)。據(jù)悉，在澳大利亞北部，生有兩種可提取石油的多年生野草—桉葉藤和牛角瓜，產(chǎn)油率都較高。
更值得稱道的是，我國著名菌草技術(shù)發(fā)明者、福建農(nóng)林大學(xué)林占 研究員，種出了一種產(chǎn)量非常高、可用來發(fā)電的巨菌草。據(jù)透露，浙江蘭溪電廠與林占達(dá)成協(xié)議，將巨菌草當(dāng)作發(fā)電的能源草，在蘭溪市試種17畝并將推廣。
今年10月能源草將收割，屆時(shí)將進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鑒定，仔細(xì)測(cè)定每畝草究竟能發(fā)多少電。
營(yíng)建產(chǎn)油林木基地 功到必有利
草，能產(chǎn)油；產(chǎn)油之樹，更是“油”氣沖天。諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者，美國著名化學(xué)家卡爾文教授，早在20世紀(jì)70年代首次在巴西的熱帶森林中就發(fā)現(xiàn)一種橡膠樹，這種樹在半年之內(nèi)每棵可分泌出20一30公升的膠汁，其化學(xué)成分同石油相似，不必經(jīng)過任何提煉，即可當(dāng)作柴油使用。通常每棵橡膠樹每年能產(chǎn)油50千克。如果搶抓機(jī)遇大規(guī)模造林，效益肯定不錯(cuò)。
巴西還有一種鼎鼎大名的苦配巴樹，人稱“石油樹“?？嗯浒透?0米，粗約l米，在樹干上開個(gè)孔，原油就會(huì)源源流出，一晝夜可出原油25千克左右，隔40天左右可采集一次，這種油可直接用于柴油機(jī)。卡爾文教授在1986年就首開人工種植“石油樹”之先河，在加利福尼亞種了0.4公頃“石油樹”，一年收獲50噸石油，他的成功在世界上激起一股研究開發(fā)“植物石油”的浪潮。美國成功地栽培續(xù)隨子和緣玉樹兩種“石油樹”。這兩種樹，每公頃可采集原油最高達(dá)125桶。
中國也擁有豐富的木本油料樹種，種子含油量在40%以上的植物有154種，目前總面積超過400萬公頃，果實(shí)產(chǎn)量超過500萬噸，具有開發(fā)乙醇燃料的廣闊前景。此外，中國尚有宜林荒山荒地超過8億畝，鹽堿地、沙地、礦山、油田復(fù)墾地等邊際性土地有近15億畝，都可以用來種植能源樹種，補(bǔ)充未來發(fā)展對(duì)生物質(zhì)能源資源的需求。
中石化、中海油等國家能源龍頭企業(yè)，看好林業(yè)乙醇燃料發(fā)展?jié)摿?，在?nèi)蒙古、安徽、湖南、四川、云南、海南、貴州等地進(jìn)行小桐子、文冠果、黃連木等優(yōu)良種苗基地培育。我國西部和華南地區(qū)的油桐、麻瘋樹(麻瘋樹籽含油率達(dá)50%) ，更是加工轉(zhuǎn)化乙醇燃料的良好原材料，現(xiàn)有10萬畝，到2010年種植面積可達(dá)1000萬畝。
我國把發(fā)展林業(yè)生物質(zhì)能源，已作為現(xiàn)代林業(yè)建設(shè)的重要內(nèi)容，將規(guī)?；嘤茉戳至腥肓謽I(yè)“十一五”發(fā)展規(guī)劃，初步提出到2020年培育能源林2億畝。全部成林后，加上現(xiàn)有林業(yè)資源，每年可達(dá)到提供600萬噸乙醇燃料原料和4億噸木質(zhì)纖維燃料的發(fā)展目標(biāo)。
打開海藻“能源庫”，闖入阿里巴巴之門
也許林業(yè)在各種內(nèi)外力量的推動(dòng)下，會(huì)有足夠的自信將生物乙醇產(chǎn)業(yè)從小打小鬧轉(zhuǎn)向規(guī)模生產(chǎn)，但林木生長(zhǎng)的長(zhǎng)時(shí)間則成為對(duì)每個(gè)林業(yè)經(jīng)營(yíng)者的考驗(yàn)。而且，人們對(duì)相應(yīng)的知識(shí)譜系是否有相似的了解，是否有積極而樂觀的興趣，也是問題所在。
英美專家出語驚人：海洋中，蘊(yùn)藏著極其豐富的海藻資源。特別是在沿海和近海大陸架，全面推廣養(yǎng)殖高脂海藻，產(chǎn)業(yè)化制取乙醇或用其發(fā)電，是人類闖入新能源的阿里巴巴之門。海洋是另一片“廣袤的土地”，完全可以通過基因工程方法“ 種出”可再生能源載體—海藻。
美國紐約市新能源研究所，在海灣地域?qū)ｉT建池養(yǎng)殖海藻。為加快海藻生長(zhǎng)，研究所施加氮肥并吹入二氧化碳，提高藻體類脂物含量，從中可提取類脂物可加工成柴油或汽油。每平方米水面，平均每天可獲500多克的藻體，含類脂物量67 %以上。這樣，每年可從藻體中提取燃料油122升，其成本費(fèi)與目前的燃料油價(jià)格相當(dāng)。另一家太陽能研究所的試驗(yàn)海域，平均每年每平方米水面可提取燃料150升，能投入商業(yè)性生產(chǎn)。
如果全世界沿海國家，都用“工程微藻”生產(chǎn)燃料乙醇，就完全不會(huì)影響國際糧食的價(jià)格，進(jìn)而波及經(jīng)濟(jì)安全。美國能源部和太陽能研究所，利用生長(zhǎng)在美國西海岸的巨型海藻，成功地提煉出優(yōu)質(zhì)乙醇。大力發(fā)展“工程微藻”，使之成為新能源建設(shè)的崛起之師，變得舉足輕重。其優(yōu)越性在于：微藻生產(chǎn)能力高，用海水作為天然培養(yǎng)既可節(jié)約農(nóng)業(yè)資源，而且比陸生植物單產(chǎn)油脂高出幾十倍。發(fā)展富含油質(zhì)的微藻，是燃料乙醇用料轉(zhuǎn)變的一大趨勢(shì)。
令人驚嘆的是，美國研究人員還培養(yǎng)出巨型海藻馬尾藻和加州棕藻，建造了“海藻農(nóng)場(chǎng)”。可產(chǎn)出龐大的海藻生物量，既用于制造沼氣又可制藥。這兩種巨型海藻生長(zhǎng)非常快，每天至少長(zhǎng)0.6米，易再生，收獲后無須再種，可源源不斷地提供海藻生物量。
美國設(shè)在科羅拉多州的太陽能研究所用一個(gè)直徑20米的池塘養(yǎng)殖藻類，年產(chǎn)藻4噸多.可產(chǎn)油3000多升。日前，這個(gè)研究組正從分子生物學(xué)角度，開發(fā)能產(chǎn)至多的油脂類的藻類，研究目標(biāo)是在2010年前，用藻類生產(chǎn)的乙醇能提供美國機(jī)動(dòng)車所用燃料總量的8%-10%。
以生物質(zhì)氫能 神奇點(diǎn)化未來世界
在“綠色能源成為世界清潔閥”等等類似命題的教育下，天空、陸地、海洋中的“行走”的飛機(jī)、輪船和汽車，需要的不止是一個(gè)生物乙醇。向往最潔凈之路的生物質(zhì)氫能—有了比生物乙醇更環(huán)保的渠道，但準(zhǔn)入的門檻也更高。
氫能是一種儲(chǔ)量大、后續(xù)性強(qiáng)、熱效率高的環(huán)保型能源，它可通過一定方法利用其它能源質(zhì)制取。據(jù)推算，如把海水中的氫全部提取出來，它所產(chǎn)生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。水經(jīng)電解，可以制氫，但電耗過高，不適宜大規(guī)模生產(chǎn)。
當(dāng)前，用生物質(zhì)氣化制氫，是最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方法。研發(fā)生物產(chǎn)氫技術(shù)，離不開海水中的藻類和光合細(xì)菌。大量培養(yǎng)海洋藻類，然后通過光合作用和光合細(xì)菌產(chǎn)氫，是一條大有希望的途徑。光合細(xì)菌產(chǎn)氫，是在將海藻中的氫元素通過裂解或者氣化的方法提取出來。科學(xué)家著眼于遺傳工程技術(shù)和細(xì)胞固定化技術(shù)，可使光合細(xì)菌“推動(dòng)”海藻生物連續(xù)產(chǎn)氫。加拿大、德國、日本等國家，正全力支持這項(xiàng)生物產(chǎn)氫技術(shù)。在加拿大，已建成每天生產(chǎn)液態(tài)氫10噸的工廠。德國建立了“藻類農(nóng)場(chǎng)”產(chǎn)氫。
特別令人驚奇的是，用光合細(xì)菌處理高濃度廢水(如造紙廢水)，既防止污染、保護(hù)環(huán)境，又能獲取菌體蛋白質(zhì)及其他生物活性物質(zhì)，用以產(chǎn)生氫氣。而中國哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授任南琪，獨(dú)辟蹊徑利用有機(jī)廢水發(fā)酵法通過微生物制氫，傲視天下。這種產(chǎn)氫過程，伴隨有機(jī)物的降解，能使廢水得到凈化，可謂“一箭雙雕”。
用各種各樣的生物質(zhì)產(chǎn)氫，不僅用作汽車燃料，而且經(jīng)液化后運(yùn)往所需地，還能用作電廠燃料。若將氫液化，然后將液氫冷卻，使之成為冰糕狀叫脂膏氫，可作火箭的“口糧”。火箭使用這種脂膏氫，發(fā)射力可提高1.5倍。我國早已試驗(yàn)成功的氫彈，也是氫能的一種特殊應(yīng)用。
浙江大學(xué)新材料所與內(nèi)燃機(jī)所，最近合作成功地改裝了一輛燃用氫-油混合燃料的中巴車，通過添加約4.7Wt% 氫氣進(jìn)行的氫-汽油混合燃料燃燒，平均節(jié)油率達(dá)44%。我國自行研制的30kw氫燃料電池電動(dòng)汽車，成為氫能利用的新看點(diǎn)。以氫作燃料的汽車，在經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性和安全性方面均有良好前景，但目前存在貯氫密度小和成本高兩大障礙。大量廉價(jià)氫的生產(chǎn)，是實(shí)現(xiàn)氫能利用的根本。而且，氫能的使用必須推廣氫加注站，讓加氫像加汽油一樣方便。但值得注意的是，氫分子重量輕，極易向空氣中泄漏、擴(kuò)散。
木質(zhì)纖維液化發(fā)酵 好一個(gè)“點(diǎn)木成金”
畢竟以氫作燃料的時(shí)代，還是遙遙無期。其成功運(yùn)轉(zhuǎn)，需要國家的強(qiáng)力推進(jìn)。因作為高技術(shù)的能源產(chǎn)品，它還只是擁有極少量的商業(yè)擁躉。生物制氫技術(shù)的發(fā)展，完全按照從專業(yè)研究中獲得的用戶偏好進(jìn)行調(diào)試。對(duì)有限的消費(fèi)者來說，僅是對(duì)時(shí)尚消費(fèi)符號(hào)的占據(jù)和認(rèn)知。在汽油、柴油穩(wěn)穩(wěn)占據(jù)能源市場(chǎng)的主流位置的時(shí)刻，生物乙醇才是最現(xiàn)實(shí)的力量。尋找生物乙醇原料的國情回歸，才是生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的理性之路。
但只在現(xiàn)有液體燃料標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)治下，人們對(duì)生物乙醇的選擇并不見得那么仁慈，在征服市場(chǎng)的過程中，需要國家根據(jù)的中國的實(shí)際來前瞻操作。譬如，木質(zhì)纖維植物儲(chǔ)備量巨大，是中國的國情實(shí)際之一，國家需要給予政策助力。木質(zhì)纖維，作為能源材料，當(dāng)前的主要方式是直接燃燒。這樣燃燒不但不完全，而且對(duì)環(huán)境造成巨大污染。液化，是大規(guī)模利用木質(zhì)纖維素的最有效方法之一。真正的遠(yuǎn)見，是對(duì)未來機(jī)遇的有效預(yù)想和大膽試驗(yàn)。木質(zhì)纖維生物乙醇，用詩意一點(diǎn)的話說，坦白、清新— 它在優(yōu)美地觸及現(xiàn)實(shí)的痛點(diǎn)，它的美妙與中國的漂亮干凈具有獨(dú)特關(guān)系。
以木質(zhì)素纖維的“水解液”(先期處理過的木生物質(zhì))為原料，采用特定微生物進(jìn)行油脂發(fā)酵，是一項(xiàng)適合我國國情的制取乙醇燃料的“康莊大道”。該路線不依賴耕地和油料植物，木質(zhì)原料經(jīng)水解得到廉價(jià)的碳源，纖維素發(fā)酵后得到微生物油脂，再經(jīng)酯化制備生物乙醇燃料。欲加速擴(kuò)大產(chǎn)油微生物的規(guī)模并縮短發(fā)酵所需時(shí)間，須高度關(guān)注全細(xì)胞生物催化劑的應(yīng)用。令人始料不及的是，木質(zhì)纖維素液化后，不但可制得生物乙醇，還可得到可燃性氣體。
全面研究國情現(xiàn)狀，從普通的生物質(zhì)入手“點(diǎn)化”財(cái)富，是大有可為的。在中國生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化中，我們必須從自有的豐富、廉價(jià)資源出發(fā)，從有價(jià)值推廣的生物品類出發(fā)，看準(zhǔn)的事情，就堅(jiān)定不移地干下去。清華大學(xué)劉德華教授強(qiáng)調(diào)，生物質(zhì)能利用，特別是乙醇燃料，是我國建設(shè)和諧社會(huì)、解決“農(nóng)業(yè)、能源、環(huán)境”難題、理順國情實(shí)際的最佳切合點(diǎn)。我國的老少邊窮地區(qū)—生物質(zhì)能與土地資源富集，通過發(fā)展生物產(chǎn)業(yè)，可以讓這些地區(qū)形成新興產(chǎn)業(yè)，讓農(nóng)村地區(qū)形成工業(yè)化支點(diǎn)。劉教授曾專門到青海省調(diào)查，青海是德國面積的兩倍，非常適合種植油菜。現(xiàn)在德國通過生產(chǎn)乙醇燃料年產(chǎn)量140萬噸，如果青海能夠發(fā)展到德國水平，其產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)找娣浅？捎^。再如，我國新疆棉產(chǎn)區(qū)面積廣大，如果在棉籽中引入一個(gè)產(chǎn)油基因，即可讓棉籽產(chǎn)生很高的副效益。
用秸稈造油 變廢為寶的“朝陽工程”
油菜籽和棉籽，說到底是著眼乙醇原料的地域生產(chǎn)安排、育種專項(xiàng)突破，但并沒有針對(duì)中國本身的獨(dú)特現(xiàn)實(shí)，做一番從實(shí)際出發(fā)、從現(xiàn)在出發(fā)的構(gòu)想。生物質(zhì)資源中90%的木質(zhì)纖維素尤其秸稈未被利用，這才是中國存在最廣泛的可再生性生物質(zhì)資源的現(xiàn)實(shí)。中國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，生物質(zhì)一直是農(nóng)村的主要能源之一。
目前，絕大部分農(nóng)作物秸稈，因得不到有效利用而就地焚燒于農(nóng)田，不僅浪費(fèi)了大量的能源，而成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。眾多糧食、木材、茶葉、果類等加工廠，每天都有大量的谷殼、鋸末、木屑、果殼等廢棄物產(chǎn)出堆放，亟須生物質(zhì)氣化轉(zhuǎn)換成可燃?xì)狻Ｎ覈龀纸斩?、谷殼、鋸末、木屑、果殼等生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，尚缺乏可操作性。中央和各級(jí)政府應(yīng)盡快制定出相關(guān)政策，以此作原料產(chǎn)油—每噸價(jià)格補(bǔ)貼多少，以此發(fā)電上網(wǎng)—實(shí)行怎樣的優(yōu)惠政策。如這些政策及時(shí)、有效、有推動(dòng)性，可以盡早實(shí)現(xiàn)生物乙醇非糧生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化拓展。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生物質(zhì)潔凈能源實(shí)驗(yàn)室，早在2006年就成功研制出每小時(shí)可處理150公斤生物質(zhì)秸稈熱解液化工業(yè)中試裝置。曾先后采用玉米稈、棉花稈、木屑和稻殼等多種原料進(jìn)行的熱解液化試驗(yàn)表明，秸稈產(chǎn)油率50%以上、木屑產(chǎn)油率60%以上。這種方式得到的初級(jí)生物油，通過水蒸汽催化重整，可制取較高氫/碳比的富氫合成氣(主要組分為H 2/CO/CO2的混合氣)。這種合成氣進(jìn)一步純化，可獲得氫氣，也可通過不同的工藝合成制取柴油、汽油、甲醇或二甲醚等高品位的液體燃料。
最令人激動(dòng)的是，安徽豐原生化集團(tuán)公司，將秸稈乙醇燃料技術(shù)打造成中國特色的“點(diǎn)柴成金”術(shù)。他們通過聯(lián)合攻關(guān)，經(jīng)一系列深加工最終轉(zhuǎn)化為燃料乙醇。據(jù)悉，豐原“農(nóng)作物非食用性產(chǎn)品加工轉(zhuǎn)化項(xiàng)目”已進(jìn)入中試階段，2006年1 0月，我國政府決定在安徽豐原建立研發(fā)秸稈燃料乙醇國家級(jí)實(shí)驗(yàn)室。將秸稈燃料酒精的研發(fā)列為了國家重大科技專項(xiàng)，秸稈乙醇不再是一個(gè)遙不可及的神話。
專家測(cè)算，如果我國每年能利用全國50‰的作物秸稈、40‰的畜禽糞便、30‰的林業(yè)廢棄物，以及開發(fā)5‰的邊際土地種植能源作物，并建設(shè)約1000個(gè)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化工廠，那么其產(chǎn)出的能源就相當(dāng)于年產(chǎn)5000萬噸石油，約為一個(gè)大慶油田的年產(chǎn)量，農(nóng)民也因此新增收入400億元和一千多萬個(gè)就業(yè)崗位。
一直以來，人們總是輕視草所蘊(yùn)含的些許能量。但農(nóng)學(xué)家從沒有這樣認(rèn)為，他們已從6500種野生雜草里找到30 種“能源草”，可用以制取生物乙醇，也可發(fā)電。美國有一種分布極廣的雜草，俗稱“黃鼠草”，用這種草可提煉生物乙醇，每公頃野生黃鼠草能提煉出1噸乙醇，而每公頃人工栽培的雜交黃鼠草最高可提煉6噸。若按這個(gè)比例推算，那么在方圓30 公里的土地上種植這種雜交黃鼠草，平均一晝夜能產(chǎn)50千克“石油”。因而，能源草已被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的生物質(zhì)資源之一。
在2008世界草地與草原大會(huì)上，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)系教授張英俊表示，生物質(zhì)能是清潔能源的重要組成部分，中國計(jì)劃用適宜的草本植物開發(fā)液體燃料能源。由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院教授胡林提供的研究報(bào)告講，中國未被利用的荒草地，是最重要的保留土地資源之一，如果把其中能適合種植的361萬公頃荒草地種植能提煉乙醇的能源草，每年潛在的生物乙醇產(chǎn)量可達(dá)1100萬噸，能替代當(dāng)今中國汽油消費(fèi)的23%。這份研究報(bào)告還說，盡量減少對(duì)食物和其他農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的影響，是開發(fā)生物能源產(chǎn)業(yè)的基本原則。作為邊際土地，未被利用的荒草地是中國生物能源生產(chǎn)的一條重要途徑。
因中國用草本植物產(chǎn)油，現(xiàn)在還處在計(jì)劃階段，所以考察適宜中國氣候和土壤生長(zhǎng)的草本產(chǎn)油植物，變得十分緊迫。國內(nèi)專家特別推薦了兩種在我國生長(zhǎng)廣泛的菊芋(洋生姜)、錦葵。這里，尤其需要大書特書的是菊芋，不但可在荒草地試種，而且適合海邊鹽堿灘涂推廣。一次種下，自然生長(zhǎng)；每年挖取其塊莖即可，第二年還會(huì)自己生發(fā)；畝產(chǎn)量可達(dá)萬斤。菊芋的糖的含量，超過甘蔗30%，甜度是蔗糖的一倍，出油率非常高。
如果要放寬視野，積極從國外引進(jìn)、栽植優(yōu)良產(chǎn)油草本，在中國荒草地進(jìn)行試驗(yàn)，也是一刻也不能遲疑下去了?？上驳氖牵瑖庵参飳W(xué)家已有重大發(fā)現(xiàn)。據(jù)悉，在澳大利亞北部，生有兩種可提取石油的多年生野草—桉葉藤和牛角瓜，產(chǎn)油率都較高。
更值得稱道的是，我國著名菌草技術(shù)發(fā)明者、福建農(nóng)林大學(xué)林占 研究員，種出了一種產(chǎn)量非常高、可用來發(fā)電的巨菌草。據(jù)透露，浙江蘭溪電廠與林占達(dá)成協(xié)議，將巨菌草當(dāng)作發(fā)電的能源草，在蘭溪市試種17畝并將推廣。
今年10月能源草將收割，屆時(shí)將進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鑒定，仔細(xì)測(cè)定每畝草究竟能發(fā)多少電。
營(yíng)建產(chǎn)油林木基地 功到必有利
草，能產(chǎn)油；產(chǎn)油之樹，更是“油”氣沖天。諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者，美國著名化學(xué)家卡爾文教授，早在20世紀(jì)70年代首次在巴西的熱帶森林中就發(fā)現(xiàn)一種橡膠樹，這種樹在半年之內(nèi)每棵可分泌出20一30公升的膠汁，其化學(xué)成分同石油相似，不必經(jīng)過任何提煉，即可當(dāng)作柴油使用。通常每棵橡膠樹每年能產(chǎn)油50千克。如果搶抓機(jī)遇大規(guī)模造林，效益肯定不錯(cuò)。
巴西還有一種鼎鼎大名的苦配巴樹，人稱“石油樹“?？嗯浒透?0米，粗約l米，在樹干上開個(gè)孔，原油就會(huì)源源流出，一晝夜可出原油25千克左右，隔40天左右可采集一次，這種油可直接用于柴油機(jī)。卡爾文教授在1986年就首開人工種植“石油樹”之先河，在加利福尼亞種了0.4公頃“石油樹”，一年收獲50噸石油，他的成功在世界上激起一股研究開發(fā)“植物石油”的浪潮。美國成功地栽培續(xù)隨子和緣玉樹兩種“石油樹”。這兩種樹，每公頃可采集原油最高達(dá)125桶。
中國也擁有豐富的木本油料樹種，種子含油量在40%以上的植物有154種，目前總面積超過400萬公頃，果實(shí)產(chǎn)量超過500萬噸，具有開發(fā)乙醇燃料的廣闊前景。此外，中國尚有宜林荒山荒地超過8億畝，鹽堿地、沙地、礦山、油田復(fù)墾地等邊際性土地有近15億畝，都可以用來種植能源樹種，補(bǔ)充未來發(fā)展對(duì)生物質(zhì)能源資源的需求。
中石化、中海油等國家能源龍頭企業(yè)，看好林業(yè)乙醇燃料發(fā)展?jié)摿?，在?nèi)蒙古、安徽、湖南、四川、云南、海南、貴州等地進(jìn)行小桐子、文冠果、黃連木等優(yōu)良種苗基地培育。我國西部和華南地區(qū)的油桐、麻瘋樹(麻瘋樹籽含油率達(dá)50%) ，更是加工轉(zhuǎn)化乙醇燃料的良好原材料，現(xiàn)有10萬畝，到2010年種植面積可達(dá)1000萬畝。
我國把發(fā)展林業(yè)生物質(zhì)能源，已作為現(xiàn)代林業(yè)建設(shè)的重要內(nèi)容，將規(guī)?；嘤茉戳至腥肓謽I(yè)“十一五”發(fā)展規(guī)劃，初步提出到2020年培育能源林2億畝。全部成林后，加上現(xiàn)有林業(yè)資源，每年可達(dá)到提供600萬噸乙醇燃料原料和4億噸木質(zhì)纖維燃料的發(fā)展目標(biāo)。
打開海藻“能源庫”，闖入阿里巴巴之門
也許林業(yè)在各種內(nèi)外力量的推動(dòng)下，會(huì)有足夠的自信將生物乙醇產(chǎn)業(yè)從小打小鬧轉(zhuǎn)向規(guī)模生產(chǎn)，但林木生長(zhǎng)的長(zhǎng)時(shí)間則成為對(duì)每個(gè)林業(yè)經(jīng)營(yíng)者的考驗(yàn)。而且，人們對(duì)相應(yīng)的知識(shí)譜系是否有相似的了解，是否有積極而樂觀的興趣，也是問題所在。
英美專家出語驚人：海洋中，蘊(yùn)藏著極其豐富的海藻資源。特別是在沿海和近海大陸架，全面推廣養(yǎng)殖高脂海藻，產(chǎn)業(yè)化制取乙醇或用其發(fā)電，是人類闖入新能源的阿里巴巴之門。海洋是另一片“廣袤的土地”，完全可以通過基因工程方法“ 種出”可再生能源載體—海藻。
美國紐約市新能源研究所，在海灣地域?qū)ｉT建池養(yǎng)殖海藻。為加快海藻生長(zhǎng)，研究所施加氮肥并吹入二氧化碳，提高藻體類脂物含量，從中可提取類脂物可加工成柴油或汽油。每平方米水面，平均每天可獲500多克的藻體，含類脂物量67 %以上。這樣，每年可從藻體中提取燃料油122升，其成本費(fèi)與目前的燃料油價(jià)格相當(dāng)。另一家太陽能研究所的試驗(yàn)海域，平均每年每平方米水面可提取燃料150升，能投入商業(yè)性生產(chǎn)。
如果全世界沿海國家，都用“工程微藻”生產(chǎn)燃料乙醇，就完全不會(huì)影響國際糧食的價(jià)格，進(jìn)而波及經(jīng)濟(jì)安全。美國能源部和太陽能研究所，利用生長(zhǎng)在美國西海岸的巨型海藻，成功地提煉出優(yōu)質(zhì)乙醇。大力發(fā)展“工程微藻”，使之成為新能源建設(shè)的崛起之師，變得舉足輕重。其優(yōu)越性在于：微藻生產(chǎn)能力高，用海水作為天然培養(yǎng)既可節(jié)約農(nóng)業(yè)資源，而且比陸生植物單產(chǎn)油脂高出幾十倍。發(fā)展富含油質(zhì)的微藻，是燃料乙醇用料轉(zhuǎn)變的一大趨勢(shì)。
令人驚嘆的是，美國研究人員還培養(yǎng)出巨型海藻馬尾藻和加州棕藻，建造了“海藻農(nóng)場(chǎng)”。可產(chǎn)出龐大的海藻生物量，既用于制造沼氣又可制藥。這兩種巨型海藻生長(zhǎng)非常快，每天至少長(zhǎng)0.6米，易再生，收獲后無須再種，可源源不斷地提供海藻生物量。
美國設(shè)在科羅拉多州的太陽能研究所用一個(gè)直徑20米的池塘養(yǎng)殖藻類，年產(chǎn)藻4噸多.可產(chǎn)油3000多升。日前，這個(gè)研究組正從分子生物學(xué)角度，開發(fā)能產(chǎn)至多的油脂類的藻類，研究目標(biāo)是在2010年前，用藻類生產(chǎn)的乙醇能提供美國機(jī)動(dòng)車所用燃料總量的8%-10%。
以生物質(zhì)氫能 神奇點(diǎn)化未來世界
在“綠色能源成為世界清潔閥”等等類似命題的教育下，天空、陸地、海洋中的“行走”的飛機(jī)、輪船和汽車，需要的不止是一個(gè)生物乙醇。向往最潔凈之路的生物質(zhì)氫能—有了比生物乙醇更環(huán)保的渠道，但準(zhǔn)入的門檻也更高。
氫能是一種儲(chǔ)量大、后續(xù)性強(qiáng)、熱效率高的環(huán)保型能源，它可通過一定方法利用其它能源質(zhì)制取。據(jù)推算，如把海水中的氫全部提取出來，它所產(chǎn)生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。水經(jīng)電解，可以制氫，但電耗過高，不適宜大規(guī)模生產(chǎn)。
當(dāng)前，用生物質(zhì)氣化制氫，是最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方法。研發(fā)生物產(chǎn)氫技術(shù)，離不開海水中的藻類和光合細(xì)菌。大量培養(yǎng)海洋藻類，然后通過光合作用和光合細(xì)菌產(chǎn)氫，是一條大有希望的途徑。光合細(xì)菌產(chǎn)氫，是在將海藻中的氫元素通過裂解或者氣化的方法提取出來。科學(xué)家著眼于遺傳工程技術(shù)和細(xì)胞固定化技術(shù)，可使光合細(xì)菌“推動(dòng)”海藻生物連續(xù)產(chǎn)氫。加拿大、德國、日本等國家，正全力支持這項(xiàng)生物產(chǎn)氫技術(shù)。在加拿大，已建成每天生產(chǎn)液態(tài)氫10噸的工廠。德國建立了“藻類農(nóng)場(chǎng)”產(chǎn)氫。
特別令人驚奇的是，用光合細(xì)菌處理高濃度廢水(如造紙廢水)，既防止污染、保護(hù)環(huán)境，又能獲取菌體蛋白質(zhì)及其他生物活性物質(zhì)，用以產(chǎn)生氫氣。而中國哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授任南琪，獨(dú)辟蹊徑利用有機(jī)廢水發(fā)酵法通過微生物制氫，傲視天下。這種產(chǎn)氫過程，伴隨有機(jī)物的降解，能使廢水得到凈化，可謂“一箭雙雕”。
用各種各樣的生物質(zhì)產(chǎn)氫，不僅用作汽車燃料，而且經(jīng)液化后運(yùn)往所需地，還能用作電廠燃料。若將氫液化，然后將液氫冷卻，使之成為冰糕狀叫脂膏氫，可作火箭的“口糧”。火箭使用這種脂膏氫，發(fā)射力可提高1.5倍。我國早已試驗(yàn)成功的氫彈，也是氫能的一種特殊應(yīng)用。
浙江大學(xué)新材料所與內(nèi)燃機(jī)所，最近合作成功地改裝了一輛燃用氫-油混合燃料的中巴車，通過添加約4.7Wt% 氫氣進(jìn)行的氫-汽油混合燃料燃燒，平均節(jié)油率達(dá)44%。我國自行研制的30kw氫燃料電池電動(dòng)汽車，成為氫能利用的新看點(diǎn)。以氫作燃料的汽車，在經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性和安全性方面均有良好前景，但目前存在貯氫密度小和成本高兩大障礙。大量廉價(jià)氫的生產(chǎn)，是實(shí)現(xiàn)氫能利用的根本。而且，氫能的使用必須推廣氫加注站，讓加氫像加汽油一樣方便。但值得注意的是，氫分子重量輕，極易向空氣中泄漏、擴(kuò)散。
木質(zhì)纖維液化發(fā)酵 好一個(gè)“點(diǎn)木成金”
畢竟以氫作燃料的時(shí)代，還是遙遙無期。其成功運(yùn)轉(zhuǎn)，需要國家的強(qiáng)力推進(jìn)。因作為高技術(shù)的能源產(chǎn)品，它還只是擁有極少量的商業(yè)擁躉。生物制氫技術(shù)的發(fā)展，完全按照從專業(yè)研究中獲得的用戶偏好進(jìn)行調(diào)試。對(duì)有限的消費(fèi)者來說，僅是對(duì)時(shí)尚消費(fèi)符號(hào)的占據(jù)和認(rèn)知。在汽油、柴油穩(wěn)穩(wěn)占據(jù)能源市場(chǎng)的主流位置的時(shí)刻，生物乙醇才是最現(xiàn)實(shí)的力量。尋找生物乙醇原料的國情回歸，才是生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的理性之路。
但只在現(xiàn)有液體燃料標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)治下，人們對(duì)生物乙醇的選擇并不見得那么仁慈，在征服市場(chǎng)的過程中，需要國家根據(jù)的中國的實(shí)際來前瞻操作。譬如，木質(zhì)纖維植物儲(chǔ)備量巨大，是中國的國情實(shí)際之一，國家需要給予政策助力。木質(zhì)纖維，作為能源材料，當(dāng)前的主要方式是直接燃燒。這樣燃燒不但不完全，而且對(duì)環(huán)境造成巨大污染。液化，是大規(guī)模利用木質(zhì)纖維素的最有效方法之一。真正的遠(yuǎn)見，是對(duì)未來機(jī)遇的有效預(yù)想和大膽試驗(yàn)。木質(zhì)纖維生物乙醇，用詩意一點(diǎn)的話說，坦白、清新— 它在優(yōu)美地觸及現(xiàn)實(shí)的痛點(diǎn)，它的美妙與中國的漂亮干凈具有獨(dú)特關(guān)系。
以木質(zhì)素纖維的“水解液”(先期處理過的木生物質(zhì))為原料，采用特定微生物進(jìn)行油脂發(fā)酵，是一項(xiàng)適合我國國情的制取乙醇燃料的“康莊大道”。該路線不依賴耕地和油料植物，木質(zhì)原料經(jīng)水解得到廉價(jià)的碳源，纖維素發(fā)酵后得到微生物油脂，再經(jīng)酯化制備生物乙醇燃料。欲加速擴(kuò)大產(chǎn)油微生物的規(guī)模并縮短發(fā)酵所需時(shí)間，須高度關(guān)注全細(xì)胞生物催化劑的應(yīng)用。令人始料不及的是，木質(zhì)纖維素液化后，不但可制得生物乙醇，還可得到可燃性氣體。
全面研究國情現(xiàn)狀，從普通的生物質(zhì)入手“點(diǎn)化”財(cái)富，是大有可為的。在中國生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化中，我們必須從自有的豐富、廉價(jià)資源出發(fā)，從有價(jià)值推廣的生物品類出發(fā)，看準(zhǔn)的事情，就堅(jiān)定不移地干下去。清華大學(xué)劉德華教授強(qiáng)調(diào)，生物質(zhì)能利用，特別是乙醇燃料，是我國建設(shè)和諧社會(huì)、解決“農(nóng)業(yè)、能源、環(huán)境”難題、理順國情實(shí)際的最佳切合點(diǎn)。我國的老少邊窮地區(qū)—生物質(zhì)能與土地資源富集，通過發(fā)展生物產(chǎn)業(yè)，可以讓這些地區(qū)形成新興產(chǎn)業(yè)，讓農(nóng)村地區(qū)形成工業(yè)化支點(diǎn)。劉教授曾專門到青海省調(diào)查，青海是德國面積的兩倍，非常適合種植油菜。現(xiàn)在德國通過生產(chǎn)乙醇燃料年產(chǎn)量140萬噸，如果青海能夠發(fā)展到德國水平，其產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)找娣浅？捎^。再如，我國新疆棉產(chǎn)區(qū)面積廣大，如果在棉籽中引入一個(gè)產(chǎn)油基因，即可讓棉籽產(chǎn)生很高的副效益。
用秸稈造油 變廢為寶的“朝陽工程”
油菜籽和棉籽，說到底是著眼乙醇原料的地域生產(chǎn)安排、育種專項(xiàng)突破，但并沒有針對(duì)中國本身的獨(dú)特現(xiàn)實(shí)，做一番從實(shí)際出發(fā)、從現(xiàn)在出發(fā)的構(gòu)想。生物質(zhì)資源中90%的木質(zhì)纖維素尤其秸稈未被利用，這才是中國存在最廣泛的可再生性生物質(zhì)資源的現(xiàn)實(shí)。中國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，生物質(zhì)一直是農(nóng)村的主要能源之一。
目前，絕大部分農(nóng)作物秸稈，因得不到有效利用而就地焚燒于農(nóng)田，不僅浪費(fèi)了大量的能源，而成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。眾多糧食、木材、茶葉、果類等加工廠，每天都有大量的谷殼、鋸末、木屑、果殼等廢棄物產(chǎn)出堆放，亟須生物質(zhì)氣化轉(zhuǎn)換成可燃?xì)狻Ｎ覈龀纸斩?、谷殼、鋸末、木屑、果殼等生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，尚缺乏可操作性。中央和各級(jí)政府應(yīng)盡快制定出相關(guān)政策，以此作原料產(chǎn)油—每噸價(jià)格補(bǔ)貼多少，以此發(fā)電上網(wǎng)—實(shí)行怎樣的優(yōu)惠政策。如這些政策及時(shí)、有效、有推動(dòng)性，可以盡早實(shí)現(xiàn)生物乙醇非糧生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化拓展。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生物質(zhì)潔凈能源實(shí)驗(yàn)室，早在2006年就成功研制出每小時(shí)可處理150公斤生物質(zhì)秸稈熱解液化工業(yè)中試裝置。曾先后采用玉米稈、棉花稈、木屑和稻殼等多種原料進(jìn)行的熱解液化試驗(yàn)表明，秸稈產(chǎn)油率50%以上、木屑產(chǎn)油率60%以上。這種方式得到的初級(jí)生物油，通過水蒸汽催化重整，可制取較高氫/碳比的富氫合成氣(主要組分為H 2/CO/CO2的混合氣)。這種合成氣進(jìn)一步純化，可獲得氫氣，也可通過不同的工藝合成制取柴油、汽油、甲醇或二甲醚等高品位的液體燃料。
最令人激動(dòng)的是，安徽豐原生化集團(tuán)公司，將秸稈乙醇燃料技術(shù)打造成中國特色的“點(diǎn)柴成金”術(shù)。他們通過聯(lián)合攻關(guān)，經(jīng)一系列深加工最終轉(zhuǎn)化為燃料乙醇。據(jù)悉，豐原“農(nóng)作物非食用性產(chǎn)品加工轉(zhuǎn)化項(xiàng)目”已進(jìn)入中試階段，2006年1 0月，我國政府決定在安徽豐原建立研發(fā)秸稈燃料乙醇國家級(jí)實(shí)驗(yàn)室。將秸稈燃料酒精的研發(fā)列為了國家重大科技專項(xiàng)，秸稈乙醇不再是一個(gè)遙不可及的神話。
專家測(cè)算，如果我國每年能利用全國50‰的作物秸稈、40‰的畜禽糞便、30‰的林業(yè)廢棄物，以及開發(fā)5‰的邊際土地種植能源作物，并建設(shè)約1000個(gè)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化工廠，那么其產(chǎn)出的能源就相當(dāng)于年產(chǎn)5000萬噸石油，約為一個(gè)大慶油田的年產(chǎn)量，農(nóng)民也因此新增收入400億元和一千多萬個(gè)就業(yè)崗位。
