“胡蘿卜燃料”能否化解能源危機(jī)

　　眼下，全世界不少科學(xué)家都在加緊研制新型替代能源，以滿足市場(chǎng)需求。在這樣的背景下，西班牙和阿根廷的科學(xué)家對(duì)我們飯桌上的胡蘿卜動(dòng)起了腦筋，他們希望將胡蘿卜汁中的糖發(fā)酵獲得的化學(xué)物質(zhì)變?yōu)槿剂?。胡蘿卜汁是如何成為可以流進(jìn)油箱的燃料的?這種生物質(zhì)能生產(chǎn)方式能否化解能源危機(jī)?我省應(yīng)如何發(fā)展獨(dú)具特色的生物質(zhì)能?記者就此采訪了專家。

　　近日，西班牙國立遠(yuǎn)程教育大學(xué)和阿根廷利托瑞爾國立大學(xué)的研究人員成功研制出把胡蘿卜轉(zhuǎn)化為生物乙醇的技術(shù)，這種通過糖發(fā)酵獲得的化學(xué)物質(zhì)能夠用作燃料。除獲得燃料外，殘留的胡蘿卜肉還可以用來飼養(yǎng)動(dòng)物和提取胡蘿卜素。這項(xiàng)技術(shù)目前尚處于初級(jí)階段，未來研究人員將建立一座工廠進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。

　　與釀酒過程相似胡蘿卜汁可以變?nèi)剂?/strong>

　　遼寧日?qǐng)?bào)：張所長，您好。在這項(xiàng)生物乙醇轉(zhuǎn)化技術(shù)中，胡蘿卜如何搖身一變成為燃料的?

　　張大雷：在這項(xiàng)技術(shù)中，工作人員會(huì)首先將胡蘿卜加工成小塊，對(duì)其進(jìn)行酶催化水解，打破體積較大的葡萄糖分子。由此，胡蘿卜生物組織中的糖被分離出來，與酵母混合在一起。接下來就是有酵母參與的酒精發(fā)酵過程，酵母能夠?qū)⒑}卜汁中的糖轉(zhuǎn)化為乙醇和二氧化碳。最后，通過蒸餾得到純度較高的乙醇。

　　遼寧日?qǐng)?bào)：酶催化水解制乙醇的化學(xué)原理是什么?

　　張大雷：上面提到的技術(shù)是一項(xiàng)燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)，它以生物質(zhì)為原料，通過生物發(fā)酵等途徑獲得可作為燃料用的乙醇。其基本原理為胡蘿卜中的糖和淀粉在糖化酶的作用下水解為還原糖，其中的六碳糖在酵母的作用下產(chǎn)生乙醇。

　　燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)有一代和二代之分。一代燃料乙醇是以糖質(zhì)和淀粉質(zhì)作物為原料經(jīng)液化、糖化、發(fā)酵而得到的乙醇;二代燃料乙醇是指以木質(zhì)纖維素為原料經(jīng)預(yù)處理、酶水解、發(fā)酵而得到的乙醇。

　　準(zhǔn)確地說，新聞中以胡蘿卜為原料經(jīng)酶催化水解制取乙醇為一代燃料乙醇或介乎于一、二代之間的“1.5代燃料乙醇”。

　　遼寧日?qǐng)?bào)：這種發(fā)酵制造乙醇的方法聽起來與釀酒過程有些相似。

　　張大雷：是的。以胡蘿卜為原料生產(chǎn)乙醇的方法與我們熟知的以糧食為原料釀酒無明顯不同。不同的是此前還沒有以胡蘿卜為原料生產(chǎn)乙醇的先例，而且用胡蘿卜生產(chǎn)乙醇因有用成分少且原料組分復(fù)雜，所以工藝也會(huì)很復(fù)雜。

　　遼寧日?qǐng)?bào)：除胡蘿卜外，還有哪些植物或果實(shí)可以用來制作生物質(zhì)乙醇燃料?

　　張大雷：從理論上講，任何含有碳水化合物的物質(zhì)，都可以通過發(fā)酵的方法轉(zhuǎn)化為乙醇，因此在我們熟悉的植物或果實(shí)中，可以用來制作生物質(zhì)乙醇燃料的東西非常多。如秸稈、甘蔗、甜高粱、樹木、木薯、甘薯等都可以作為生產(chǎn)燃料乙醇的原料。以甘蔗、甜高粱生產(chǎn)乙醇的技術(shù)相對(duì)簡單，而以秸稈、木薯等原料生產(chǎn)燃料乙醇的技術(shù)則很復(fù)雜。

　　獲得生物質(zhì)燃料不能僅靠種植能源植物

　　遼寧日?qǐng)?bào)：看來很多植物都可以拿來生產(chǎn)乙醇。那么判斷一種植物是否適宜廣泛種植以獲取燃料應(yīng)考慮哪些因素?

　　張大雷：首先，要看該植物能不能適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂?，即是否具有氣候適應(yīng)性。這個(gè)道理很簡單，就不多說了。

　　其次，還要考慮土地資源條件。第一，大規(guī)模種植能源植物需要大量的土地資源，因此土地資源是否充足與能源植物能否規(guī)?；N植息息相關(guān)。例如，在廣西北海市一個(gè)非糧燃料乙醇項(xiàng)目的發(fā)展帶動(dòng)下，廣西木薯種植面積已由2001年的26.9萬公頃增至2009年的40萬公頃，但是，仍然出現(xiàn)原料捉襟見肘的情況，可見，規(guī)?；娜剂弦掖夹枰脑狭糠浅４螅馁M(fèi)的土地也是相當(dāng)多的。

　　第二，我們要考慮是否具有足夠的可利用邊際土地。邊際土地是指在一定的生產(chǎn)條件下，生產(chǎn)收益正好足以補(bǔ)償所需費(fèi)用的土地，簡單來說就是無利潤可賺的土地。我國人多地少的實(shí)際情況決定了發(fā)展生物質(zhì)能的原則是不爭(zhēng)糧，不爭(zhēng)耕地，不爭(zhēng)食用油、糖，充分利用邊際土地。也就是說，發(fā)展能源植物的種植只能利用邊際土地。

　　遼寧日?qǐng)?bào)：大量種植能源作物，是否會(huì)對(duì)邊際土地造成生態(tài)影響?

　　張大雷：生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)也是氣候適應(yīng)性和土地資源條件外，我們需要考慮的另一重要因素。

　　邊際土地一般生態(tài)較為脆弱，存在植被退化、水蝕等問題，某些地方還可能出現(xiàn)污染、酸化、堿化和水澇等現(xiàn)象。而且由于邊際土地水土條件較差，因此存在與其他植物競(jìng)爭(zhēng)養(yǎng)分和水資源的問題。同時(shí)，能源植物基地大面積高密集度的種植方式，也容易誘發(fā)水土流失、水質(zhì)惡化等問題。

　　邊際土地是生物多樣性與景觀多樣性分布的重要場(chǎng)所，許多珍稀動(dòng)植物就散存于邊際土地上，因而一般具有較高的生物多樣性價(jià)值。如果大面積開發(fā)種植能源植物，單一物種連作對(duì)生物多樣性的損害極大，大大降低景觀的可觀賞性，有可能加速生態(tài)系統(tǒng)的退化。

　　所以說，大面積種植一種能源植物必須對(duì)上述因素做出科學(xué)分析之后才能實(shí)施。

　　遼寧日?qǐng)?bào)：種植能源作物是否會(huì)產(chǎn)生與糧食作物爭(zhēng)用土地的問題?

　　張大雷：能源作物會(huì)與糧食作物爭(zhēng)用土地是毋庸置疑的。據(jù)預(yù)測(cè)，美國和歐盟如果仍以傳統(tǒng)谷物、糖類和油料作物為原料生產(chǎn)生物燃料，要達(dá)到10%的交通燃油替代目標(biāo)，將需要10%至43%的耕地。為此，聯(lián)合國糧農(nóng)組織等國際組織呼吁有關(guān)國家在采取支持大規(guī)模生物燃料計(jì)劃的公共政策之前三思而行。我個(gè)人不贊成以規(guī)?；N植能源作物的方式獲取生物質(zhì)能源的原料。

　　遼寧日?qǐng)?bào)：除了種植能源作物外，目前還有哪些獲得生物質(zhì)能的渠道?

　　張大雷：生物質(zhì)是指通過光合作用而形成的各種有機(jī)體，包括所有的動(dòng)植物和微生物。而所謂生物質(zhì)能就是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式，即以生物質(zhì)為載體的能量?；谶@樣的概念，有機(jī)物中除礦物燃料以外的所有來源于動(dòng)植物的能源物質(zhì)均屬于生物質(zhì)能，通常包括木材及森林廢棄物、農(nóng)業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市和工業(yè)有機(jī)廢棄物、動(dòng)物糞便等。

　　遼寧日?qǐng)?bào)：資料顯示，地球上的生物質(zhì)能資源豐富，每年經(jīng)光合作用產(chǎn)生的物質(zhì)有1730億噸，其中蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于全世界能源消耗總量的10至20倍。如此巨大的能量我們不應(yīng)該放棄，那么合理地獲得生物質(zhì)能應(yīng)遵循什么樣的思路?

　　張大雷：發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)，必須摒棄發(fā)展現(xiàn)代化工業(yè)的思路。重要的不是規(guī)?；N植能源作物，而是因地制宜地利用現(xiàn)有資源并根據(jù)某種資源的理化特性、生物學(xué)特性、收集特性等開展能源化利用。也就是本著“原料多樣化、技術(shù)多元化、產(chǎn)品高值化、裝備成套化”的方針發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)，這是化解種植能源作物與糧食作物爭(zhēng)用土地問題的良策，也是解決生物質(zhì)廢棄物對(duì)環(huán)境造成污染的有效途徑。

　　在未來能源體系中生物質(zhì)能作用無可代替

　　遼寧日?qǐng)?bào)：以目前的技術(shù)水平，生物質(zhì)能是否可以緩解能源危機(jī)?

　　張大雷：生物質(zhì)資源的特點(diǎn)是種類多樣、分布廣泛、季節(jié)性收獲、能量密度低。同時(shí)，生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)多樣且相對(duì)復(fù)雜，某些技術(shù)的全生命周期評(píng)價(jià)結(jié)論尚不樂觀。因此，在現(xiàn)階段大規(guī)模地利用生物質(zhì)資源并期望由生物質(zhì)能挑起接替石化燃料重任是不現(xiàn)實(shí)的。

　　但合理、高效地利用現(xiàn)有資源條件，在一定區(qū)域、一定行業(yè)內(nèi)代替石化燃料在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都具備可行性。另外，生物質(zhì)能與其他可再生能源不同，它是唯一的可再生的物質(zhì)能源，從長遠(yuǎn)角度看，發(fā)展生物質(zhì)液體燃料是發(fā)展方向，生物質(zhì)液體燃料在未來的能源體系中的作用是無可代替的。

　　遼寧日?qǐng)?bào)：我省近年生物質(zhì)能的發(fā)展?fàn)顩r如何?您能為我們提幾個(gè)高效合理發(fā)展這種能源的建議嗎?

　　張大雷：總體來說，雖然適宜發(fā)展能源作物的土地資源有限，但我省生物質(zhì)資源總量仍很豐富。我省秸稈資源為每年1990萬至2000萬，薪炭林面積超過300萬公頃，山區(qū)各林種合理提供的薪柴總量為230萬噸，全省農(nóng)村人畜糞便資源量為1356萬噸干物重，可開發(fā)量為1000萬噸，此外還有大量的城市生活垃圾和污泥，這些資源條件為我省發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)奠定了基礎(chǔ)。

　　從技術(shù)的成熟度分析，生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)可以分為處于區(qū)域型示范和推廣階段的成型燃料技術(shù)、生物質(zhì)氣化技術(shù)、畜禽糞便沼氣技術(shù)和生物柴油技術(shù)，處于規(guī)模化示范的城市有機(jī)廢棄物制取生物燃?xì)饧夹g(shù)和快速裂解制取生物油技術(shù)，處于試驗(yàn)室研究和技術(shù)示范階段的間接液化制取液體燃料技術(shù)和纖維素燃料乙醇技術(shù)，以及處于實(shí)驗(yàn)室研究階段的第三代液體燃料技術(shù)。

　　基于技術(shù)成熟度和我省的資源條件，建議在我省的遼北、遼東、遼西地區(qū)快速推進(jìn)成型燃料，在遼中、遼北畜禽研制集中區(qū)發(fā)展畜禽養(yǎng)殖廢棄物沼氣產(chǎn)業(yè)。充分利用省能源研究所、沈陽航空航天大學(xué)、沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)的科研優(yōu)勢(shì)，開展城市垃圾制取生物燃?xì)獾囊?guī)?；痉?，利用省能源研究所的科研基礎(chǔ)，整合優(yōu)勢(shì)資源、加大支持力度開展纖維素燃料乙醇技術(shù)和生物質(zhì)間接液化技術(shù)，從而形成既有技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)，又有規(guī)模示范和產(chǎn)品推廣的良性發(fā)展局面。

來源：遼寧日?qǐng)?bào) 　

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