一般而言,大多数技术是由市场驱动的,而市场又取决于人类需求。然而,也存在例外情况,那就是市场所采用的一些技术路线并没有经过冷静的长期可行性分析就仓促上马,结果就产生了陷阱,甚至存在着一些根本性的矛盾。例如,当市场发生变化或者新的替代技术出现时,已经上马的技术将非常短命而导致投资资本无法回收。

第一代技术令人遗憾

第一代生物燃料技术就是这样一个例子。前些年,美国急匆匆地利用玉米和大豆、巴西利用甘蔗来制取燃料乙醇。现在看来,上马这些技术尽管不能说是一个错误的决定,但至少是令人遗憾的,因为第一代生物燃料技术给世界带来了不小的伤害。其实,这种伤害的产生比较容易理解。当石油价格急剧上涨,燃料乙醇作为运输替代能源就变得有利可图;同时,布什政府也希望借此来减少对外来石油的依赖,拿出巨额补贴来鼓励农民生产更多的玉米乙醇。目前,全美有180家燃料乙醇炼制厂,耗用了大约30%的玉米产量。然而,即使美国的全部玉米都炼制为乙醇,也仅仅能够满足其20%的运输燃料需求。

当美国的玉米和大豆以及巴西的甘蔗都被炼制成了燃料乙醇,世界的能源市场就与粮食市场紧密联结在一起。其后果是:2007年世界粮食价格上涨了50%甚至更多。对巴西而言,采用甘蔗制取乙醇尽管可以减少对石油的依赖,但要付出亚马逊热带雨林的代价。从环境的角度来看,这是人们不期望发生的。

第二代技术前景广阔

很显然,当世界人口还在剧增、粮食需求仍未停止的情况下,我们不能用粮食来炼制生物燃料。粮食与能源的脱钩,意味着我们必须放弃第一代生物燃料技术,转而采用第二代纤维素生物燃料技术。纤维素有数十种来源,例如木材剩余物、玉米秸秆、小麦秸秆等,这些原料都属于不宜食用的作物成分。此外,还可以专门种植一些能源作物,如柳枝稷等生长快速的植物等。这种从纤维素物质提炼出的生物燃料,有人称之为“草基汽油(grasso line)”。第二代生物燃料的优势不仅在于其廉价而丰富的原材料(生产一桶石油能源当量的油品成本约为10-40美元),更重要的是它不与粮食竞争。大多数纤维素材料都来自于作物废料,即使是能源作物,也不需要农田种植,只需要贫瘠的土地。

每年,全美在不干预粮食生产的情况下可收获13亿吨的纤维素生物质(干重)。全球纤维素生物质所蕴含的能源大约相当于340-1600亿桶石油,超出世界每年300亿桶石油的消费量。

“草基汽油”仅有两年之遥

问题是,虽然玉米发酵比较容易,但纤维素秸秆的分解却很困难。大自然之所以制造如此坚硬且难以分解的秸秆,就是让它们作为骨架来支撑作物的垂直生长。纤维素是由成千上万个葡萄糖分子联结而成,要释放出其中的化学能,就必须先解构纤维素中所存在的分子链接。

科学家已经开发出许多方法来打破纤维素中相互耦合的分子链,例如采用热解、酸解或者碱解等来将纤维素分解成更小的分子,从中选择最具商业价值的方法来与石油竞争。其中一种方法是将纤维素在100摄氏度下与浓氨水带压蒸煮,酶将纤维素分解为糖并进一步转化为乙醇。这种方法有可能非常便宜,届时其炼制的生物燃油将比汽油便宜一半。

技术进步的速度是惊人的。美国政府投入了8亿美元的研发经费,由康菲石油公司等企业着力研发,一些示范工厂已经开始建设,第一家商业生物炼制项目也将于2011年10月开工建设。所以,第二代生物燃料——草基汽油的时代仅有两年之遥了。

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