利用植物捕捉太陽能這個想法對于人類而言，有著一種浪漫、強(qiáng)烈的吸引力。近一二十年來，生物燃料成了一個熱門話題。不論是在實(shí)驗(yàn)室，還是在股票市場，它都風(fēng)光無限。盡管現(xiàn)在還無法確保生物燃料的未來，但石油價(jià)格的波動和溫室效應(yīng)的壓力還是讓人們對它寄予厚望。

　　 那么，這種通過種植作物“捕獲”太陽能的方式，究竟能在多大程度上緩解當(dāng)前的能源危機(jī)？

　　很不幸的是，植物在這方面有著一個基本的麻煩。和太陽能電池相比，它們儲存太陽能的能力很低，甚至即使是密集種植的植物，都得努力儲存才能到達(dá)每平方米一到兩瓦特(在大氣層頂，太陽光在其垂直方向的功率大約是每平方米1500瓦特)。

　　但植物擁有的優(yōu)勢可以彌補(bǔ)它們的劣勢。和別的能源原料相比，植物生長很便宜，只要有差不多的水和營養(yǎng)物質(zhì)，他們就能長得很好。而在這個過程中，它們消耗了二氧化碳，這毫無疑問對于環(huán)境是一個錦上添花的事情--它們把碳和太陽能一起轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的碳?xì)浠�合物�?br>
　　這意味著植物儲存的太陽能在以后沒有太陽照射的時(shí)候依然可以使用，并且它還可以被加工，通過一定的成本和努力，加工成汽車和飛機(jī)可以使用的某種碳?xì)淙剂稀�對于�?dān)心燃料進(jìn)口的穩(wěn)定性、擔(dān)心全球石油生產(chǎn)遠(yuǎn)景的政府來說，這個意義是深遠(yuǎn)的。

　　因此，盡管它們的劣勢意味著植物永遠(yuǎn)不可能成為全球能源問題的完全答案，但是作為一種不使大氣層增加二氧化碳的燃料來源，對于比以往更饑渴的運(yùn)輸行業(yè)而言，它們有著實(shí)質(zhì)性的潛力--只要石油還保持著意料之中的高價(jià)位。

　　在發(fā)展了這么多年之后，英國《自然》雜志在2006年12月7日一期上，以封面文章的大篇幅盤點(diǎn)了目前世界上對于生物燃料的發(fā)展概況和遇到的技術(shù)瓶頸。

　　最成功的道路：巴西模式

　　巴西是推動世界生物燃料業(yè)發(fā)展的先鋒。它利用從甘蔗中提煉出的蔗糖生產(chǎn)乙醇，代替汽油作為機(jī)動車行駛的燃料。如今巴西乙醇和其他競爭燃料相比，價(jià)格上已具有競爭性。這也是當(dāng)前生物燃料業(yè)發(fā)展最為成功的典范。

　　早在20世紀(jì)30年代，巴西人就開始用蔗糖乙醇作為汽車燃料，70年代，由于石油價(jià)格的不斷上漲，這一技術(shù)開始贏得政府的支持。巴西熱帶地區(qū)的光照使得這里非常適合種植甘蔗�，F(xiàn)在，巴西已經(jīng)是世界上最大的甘蔗種植國，每年甘蔗產(chǎn)量的一半用來生產(chǎn)白糖，另一半用來生產(chǎn)乙醇。

　　最近幾年，由于過高的汽油價(jià)格和混合燃料轎車的推廣，巴西燃料乙醇工業(yè)更是得到了長足的發(fā)展�；旌先剂限I車能夠以汽油和乙醇的混合物為燃料，自從2003年在巴西大眾市場銷售后，銷量節(jié)節(jié)攀升，目前已經(jīng)占據(jù)了巴西轎車市場的半壁江山。在混合燃料轎車需求的拉動下，巴西燃料乙醇的日產(chǎn)量從2001年的3000萬升增加到2005年的4500萬升，已能滿足國內(nèi)約40%的汽車能源需求。同時(shí)，燃料乙醇工業(yè)還為這個失業(yè)率高達(dá)10%的國家提供了100萬個工作崗位。

　　盡管，有人提出種植甘蔗也是一個非常耗能的過程，但研究人員經(jīng)過仔細(xì)計(jì)算后得出，每種植一噸甘蔗耗能大約25萬千焦，而一噸甘蔗生產(chǎn)出的乙醇以及用甘蔗渣發(fā)電，可以得到大約200萬千焦的能量，回報(bào)高達(dá)8倍。這是因?yàn)楦收崾且环N非常高產(chǎn)的作物，能有效地將太陽能轉(zhuǎn)化為糖儲存。因此，用蔗糖生產(chǎn)乙醇是目前世界上制造乙醇最便宜的方法，每升的成本大約只有25美分。

　　在未來4年中，巴西計(jì)劃將新建40～50家大型乙醇加工廠。為了保證這些加工廠的原料供應(yīng)，甘蔗的種植面積也在不斷擴(kuò)大。在這些新增的甘蔗種植面積中，一部分來自新開墾的土地，另一部分則是由糧食、柑橘或咖啡的種植地及飼養(yǎng)牲畜的草場轉(zhuǎn)化過來的。

　　但巴西生物燃料發(fā)展戰(zhàn)略當(dāng)前的成功，并不意味著巴西的蔗糖乙醇會成為世界生物燃料業(yè)未來的選擇。因?yàn)榧词怪惶娲�目前全球汽油產(chǎn)量的10%，也需要將巴西現(xiàn)有的甘蔗種植面積擴(kuò)大40倍。雖然，巴西人總是說“我們巴西很大”，但他們也清楚不可能“騰”出這么多土地用于種植甘蔗。另外，由于甘蔗的品種有強(qiáng)烈的地域性，巴西的技術(shù)路線在別的國家很難走得通。就連非洲、印度、印度尼西亞都無法照搬，更別說主要地處溫帶的中國了。

　　因此，巴西模式盡管取得了迄今最大的成功，但卻不是未來世界生物燃料業(yè)發(fā)展的方向，更不適合地處溫帶、缺少耕地的中國。

　　臨陣救急的“秸稈變油”技術(shù)

　　1923年，德國從事煤炭研究的費(fèi)希爾和托普希發(fā)明了一種技術(shù)，可以將煤炭、天然氣等轉(zhuǎn)化為液體燃料。由于液體燃料使用更為方便，這種后來被稱為“費(fèi)-托反應(yīng)”的技術(shù)80多年來一直受到業(yè)界的重視。

　　更為重要的是，對于那些煤炭豐富但缺少石油的國家(比如中國、美國)而言，“費(fèi)-托反應(yīng)技術(shù)”對保證國家的能源安全有舉足輕重的作用。

　　但這種技術(shù)有一個致命的弱點(diǎn)：成本過高。因此，除非迫不得已，否則人們很少會采用�！百M(fèi)-托反應(yīng)技術(shù)”第一次被大規(guī)模采用是在二戰(zhàn)期間。當(dāng)時(shí)，被封鎖的納粹德國有90%的柴油和航空燃油供應(yīng)歸功于這一技術(shù)。在種族隔離時(shí)期，南非由于受到制裁，開始發(fā)展“費(fèi)-托反應(yīng)技術(shù)”，并最終使國內(nèi)30%的燃料來自煤炭的液化。

　　除了成本過高之外，“費(fèi)-托反應(yīng)技術(shù)”在將煤炭轉(zhuǎn)化為液體燃料的過程中，會產(chǎn)生大量的二氧化碳。這也使得該技術(shù)的推廣面臨環(huán)保的壓力。解決的辦法之一，就是用生物原料替代化石燃料。

　　“費(fèi)-托反應(yīng)”也可以將秸稈、木屑等生物原料轉(zhuǎn)化為液體燃料。在德國，一家高科技公司采用這種技術(shù)，每年已可以生產(chǎn)1.5萬噸名為“陽光柴油”的生物燃料。但目前這一工藝仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于以煤炭、天然氣為原料的同類技術(shù)，并且成本更昂貴。

　　荷蘭能源研究中心的茲瓦特說：“石油價(jià)格只有漲到每桶70美元以上，才有可能使利用‘費(fèi)-托反應(yīng)’生產(chǎn)生物燃料的企業(yè)贏利�！爆F(xiàn)在，以“費(fèi)-托反應(yīng)”為核心技術(shù)的能源計(jì)劃多為企業(yè)的示范項(xiàng)目，并得到了國家的資金補(bǔ)貼。比如，在德國用“費(fèi)-托反應(yīng)”生產(chǎn)出的生物燃料將被免除針對其他燃料所征收的重稅。

　　未來之“星”：纖維素乙醇

　　美國是另一個主要的燃料乙醇生產(chǎn)國，但與巴西不同，它用的不是甘蔗而是玉米。盡管有不少反對的聲音，但美國燃料乙醇的日產(chǎn)量仍從1980年的100萬升增加到現(xiàn)在的4000萬升。目前，美國已投入生產(chǎn)的乙醇生產(chǎn)廠有97家，另外還有35家正在建設(shè)當(dāng)中。這些工廠幾乎都集中在玉米種植帶。

　　玉米中用于生產(chǎn)乙醇的主要成分是淀粉，通過發(fā)酵它可以很容易地分解為乙醇。這正是用玉米生產(chǎn)乙醇的優(yōu)勢，但這也是人們反對的原因，因?yàn)榈矸凼且环N重要的糧食。今年美國計(jì)劃投入4200萬噸玉米用于乙醇生產(chǎn)，按照全球平均食品消費(fèi)水平，同等數(shù)量的玉米可以滿足1.35億人口一年的食品消耗。

　　事實(shí)上，在整個生物燃料領(lǐng)域，當(dāng)前最吸引投資者的并不是用蔗糖、玉米生產(chǎn)乙醇，或是從油菜籽中提煉生物柴油，而是用纖維素制造乙醇。

　　所有植物的木質(zhì)部分--通俗地說，就是“骨架”--都是由纖維素構(gòu)成的，它們不像淀粉那樣容易被分解(如果容易被分解，木材就沒法保存那么久了)，但大部分植物“捕獲”的太陽能大多儲存在纖維素中。如果能把自然界豐富且不能食用的“廢物”纖維素轉(zhuǎn)化為乙醇，那么將為世界生物燃料業(yè)的發(fā)展找到一條可行的道路。

　　由于技術(shù)上的限制，目前還沒有一家纖維素乙醇制造廠的產(chǎn)量達(dá)到商業(yè)規(guī)模，但很多大的能源公司都在競相改進(jìn)將纖維素轉(zhuǎn)化為乙醇的技術(shù)。最大的技術(shù)障礙是預(yù)處理環(huán)節(jié)(將纖維素轉(zhuǎn)化為通過發(fā)酵能夠分解的成分)的費(fèi)用過于昂貴。美國加利福尼亞大學(xué)的懷曼說：“惟一比預(yù)處理環(huán)節(jié)更昂貴的就是不要預(yù)處理�！币�想用纖維素生產(chǎn)乙醇，預(yù)處理環(huán)節(jié)無法回避。

　　技術(shù)上的不確定性，迫使制造乙醇的大部分投資仍集中在傳統(tǒng)的工藝--通過玉米、蔗糖生產(chǎn)乙醇，但這些辦法無法從根本上解決當(dāng)前各國面臨的能源危機(jī)。為了保證能源安全，美國總統(tǒng)布什說，他的政府計(jì)劃在6年內(nèi)把纖維素乙醇發(fā)展成一種有競爭力的生物燃料。

　　因?yàn)榘l(fā)展能源不可能走犧牲糧食的道路。盡管現(xiàn)在技術(shù)上還存在障礙，但大部分人仍相信，利用纖維素生產(chǎn)燃料乙醇代表了未來生物燃料發(fā)展的方向。美國能源部投入2.5億美元成立了兩個生物能源研究中心，負(fù)責(zé)研究纖維素乙醇。歐盟在其第七個研究與發(fā)展框架計(jì)劃中為纖維素乙醇研究專門預(yù)留出1億歐元的經(jīng)費(fèi)。BP公司也宣布將在未來10年內(nèi)用5億美元資助生物能源研究。

　　在最終的技術(shù)線路確定之前，發(fā)達(dá)國家和世界能源巨頭沒有把賭注壓在某一種技術(shù)上，而是更注重基礎(chǔ)研究的投資。這值得中國政府和企業(yè)學(xué)習(xí)借鑒，因?yàn)槿魏螄�家都不可能單靠技術(shù)引進(jìn)發(fā)展本國的生物燃料產(chǎn)業(yè)。