建造地上“油田”：擺脫能源危機(jī)

蔣高明

最近，筆者在日本神奈縣，出席了一個有歐洲和亞洲40多個國家50多名代表參與的“亞歐環(huán)境論壇第7次圓桌會議”。在幾天的熱烈討論中，與會代表們一直感覺到，全球氣候變化將危及到生物多樣性生存，最終影響到人類社會的可持續(xù)發(fā)展。本次金融危機(jī)可能是個很好的契機(jī)，人類未來的發(fā)展必須從單純追求GDP，轉(zhuǎn)向走可持續(xù)發(fā)展之路。其中，新能源的開發(fā)利用必須逐漸提上日程。

以機(jī)器取代手工勞動、以工廠取代手工工場和家庭作坊的經(jīng)濟(jì)大變革，這個過程曾經(jīng)被歷史學(xué)家自豪地稱作“工業(yè)革命”，最早發(fā)生在英國。然而好景不長，短短兩三百年時間內(nèi)，人們在歡呼取得各項社會進(jìn)步的同時，地球遭受的各種前所未有的災(zāi)難也接踵而至：環(huán)境污染、全球變暖、生物多樣性喪失、人口爆炸、水危機(jī)、糧食危機(jī)、能源危機(jī)等等。

機(jī)器取代人工是需要能量的，這個能量就是地球積累了幾億年，埋藏在地下的“碳水化合物”，如煤炭、石油、天然氣等。這些能源被人們廉價地從地下取出來，轉(zhuǎn)變成了人們?nèi)粘Ｉ钏蕾嚨碾娏?，汽車、飛機(jī)發(fā)動機(jī)以及工廠轉(zhuǎn)動的動力。有了這些電力和動力，人們向大自然索取的本領(lǐng)更大了，礦石的冶煉、森林的砍伐、各種化學(xué)物質(zhì)的合成加快了地球生物圈“崩潰”速度。

因此，人類要徹底擺脫“工業(yè)革命”造成的地球生態(tài)環(huán)境的毀滅，必須從能源上來一次“工業(yè)革命的革命”。以碳水化合物為例，我們原來利用地下的煤炭、石油和天然氣，但造成了大氣中的CO₂濃度持續(xù)升高，誘發(fā)全球變暖和海平面升高等重大環(huán)境問題。今后的方向應(yīng)當(dāng)是利用空氣中的CO₂，一可以給地球降溫，--N以使地球的碳實現(xiàn)元素循環(huán)，回復(fù)到工業(yè)革命前人類與自然和諧的狀態(tài)。

人類所面臨能源危機(jī)，也促使我們不得不考慮替代能源問題。以石油為例，目前已探明的全球石油儲量，只能夠開采40年左右，世界石油資源正在日趨減少。以石油儲量最豐富的沙特阿拉伯為例，其石油開采中的水含量越來越高，開采成本越來越大。我國人均石油資源僅為世界平均值的17％，但是石油消費自20世紀(jì)80年代中葉后持續(xù)增長。20世紀(jì)90年代10年左右的時間中，我國原油產(chǎn)量年均增長率僅為1.8％，這些增長的量遠(yuǎn)不夠“解渴”，只能依賴進(jìn)口。2004年我國累計進(jìn)口原油1.2億噸，進(jìn)口依存度近40％。專家們預(yù)計，到2020年，我國石油凈進(jìn)口量將達(dá)2.4-3.6億噸，進(jìn)口依存度將上升到60-70％。能源危機(jī)以及誘發(fā)的經(jīng)濟(jì)危機(jī)與社會危機(jī)，對于我們這樣一個世界上最大的發(fā)展中國家來講是無時不在的。

汽油、柴油和食用油在結(jié)構(gòu)上有很多相同的地方，它們都是以碳為主體的有機(jī)化合物。柴油分子是由15個左右的碳鏈組成的，植物油分子則一般由14-18個碳鏈組成，與柴油分子中碳數(shù)相近，通過一定的技術(shù)手段，我們可以很容易地將平時人所食用的油加工給機(jī)器“喝”。生物柴油就是這樣一種用油菜籽等可再生植物油加工制取的新型燃料。生物柴油含氧、基本上不含硫和芳烴、潔凈環(huán)保、性質(zhì)與石化柴油相近、儲運使用更安全、潤滑性能優(yōu)良的綠色可再生燃料，最有希望發(fā)展成為化石燃料的替代能源。另外，利用甜高粱、玉米、甘蔗等還可以轉(zhuǎn)變成酒精汽油，所有這些都可以通過大田栽培而實現(xiàn)。當(dāng)然，這需要合理規(guī)劃，避免能源與糧爭地。

開發(fā)利用生物石油(生物柴油、酒精汽油等)的五大好處是：

一、減少二氧化碳排放，改善生態(tài)環(huán)境。

目前，我國CO₂的排放總量僅次于美國而居世界第二位，隨著中國正式加入《京都議定書》，CO₂減排的壓。力將越來越大。生物質(zhì)能在生產(chǎn)過程中是利用的空中的CO₂，可以大幅度減少CO₂的排放量；其再次排放是在原有基礎(chǔ)上循環(huán)(部分變成不活躍的碳儲藏在土壤和海洋中，有利于CO₂減排)。這是從根本上解決礦物質(zhì)能源消費導(dǎo)致大氣環(huán)境溫室效應(yīng)的最有效途徑之一，有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)，建設(shè)人類與自然的和諧社會。

二、替代傳統(tǒng)能源，增加能源供給。

我國的生物質(zhì)資源十分豐富，大量的淀粉、油脂、纖維素、半纖維素及木質(zhì)素等都是光合作用產(chǎn)物，只要陽光照耀大地，這個過程就不斷地發(fā)生著。我國糧食年產(chǎn)量為4.5—5億噸，同時產(chǎn)生秸稈7億多噸。如果我們利用低產(chǎn)地和中低產(chǎn)田的1／6發(fā)展能源植物，并實現(xiàn)有效的轉(zhuǎn)化，可替代1.8億噸然油，這個值相當(dāng)于我國進(jìn)口石油的1.8倍或者3.6個大慶的產(chǎn)量?？沙醪綔y算，三峽電站2009年完成一期工程后，總投資約1800億元，年發(fā)電1000億度，相當(dāng)于一個大慶的能源總量，而發(fā)展生物質(zhì)能只需要700—800億元，就能創(chuàng)造一個綠色大慶，是三峽工程成本的三分之一左右。合理利用秸稈中的生物質(zhì)能，一可以避免“能糧爭地”，二可以在耕地中“埋藏”溫室氣體，三可減少化肥與農(nóng)藥的使用量。

三、有效減少農(nóng)業(yè)廢棄物的排放和污染。

農(nóng)業(yè)廢棄物現(xiàn)已成為我國當(dāng)前最大的能源污染，對環(huán)境的壓力越來越大。每年有20—25億噸的畜禽糞便造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和疾病傳播隱患。大量作物秸稈被遺棄在田間地頭，就地焚燒，煙氣污染十分嚴(yán)重。利用生物技術(shù)可使畜禽糞便、秸稈類木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化為沼氣、燃料乙醇或其他產(chǎn)品，既有利于解決農(nóng)業(yè)廢棄物污染，根治“畜牧公害”和“秸稈問題”，又能增加農(nóng)村能源供給，緩解農(nóng)村能源短缺的問題。發(fā)達(dá)國家將每50頭牛的小型養(yǎng)殖場的糞便，利用起來發(fā)電就可以供應(yīng)一個牧戶生活與生產(chǎn)需要，這個經(jīng)驗非常值得我們廣大畜牧業(yè)地區(qū)推廣。

四、創(chuàng)造就業(yè)崗位，增加農(nóng)民收入。

發(fā)展生物質(zhì)能最大的意義是增加農(nóng)民收入，創(chuàng)造就業(yè)崗位，保持農(nóng)村社會的穩(wěn)定。在地面上再造一個“綠色大慶”，就是把國外石油商賺走的1200—1500億人民幣的石油進(jìn)口費，轉(zhuǎn)手給了農(nóng)民和生物能源企業(yè)，同時產(chǎn)生了1200-1500萬個就業(yè)崗位。我國玉米年產(chǎn)量1.2億噸左右，占世界玉米年產(chǎn)量的20％，居世界第二位，其中8000萬噸玉米是沒有經(jīng)過深加工而直接作為飼料。由于玉米中蛋白質(zhì)含量低、營養(yǎng)不平衡、碳氮比例失調(diào)，直接喂養(yǎng)損失了3000萬噸的淀粉。如果經(jīng)過玉米深加工，利用3000萬噸的淀粉可生產(chǎn)1300萬噸的燃料乙醇，將替代1300萬噸的汽油，按現(xiàn)行油價計算，僅此一項可以節(jié)約195億元。又如4畝甜高粱可生產(chǎn)1噸酒精，若年產(chǎn)500萬噸燃料乙醇，需有2000萬畝低質(zhì)地種植，每畝地至少產(chǎn)高粱稈4噸、高粱350公斤，按現(xiàn)行價格高粱稈90元／噸、高粱米900元／噸計算，農(nóng)民增收135億元人民幣。

五、促進(jìn)退化生態(tài)環(huán)境的修復(fù)，緩解因水電開發(fā)造成的土壤損失。

水電雖然號稱清潔能源，但是，建立高壩必須以犧牲成百上千平方公里的土地的代價，用一次就完了(當(dāng)然用這一次的時間是幾十年到百年，但絕不能像農(nóng)田那樣利用千年萬年)，是某種程度生“殺雞取卵”的做法；而發(fā)展生物質(zhì)能源，不用擔(dān)心土壤損失。河南、山東等黃河領(lǐng)域的土地持續(xù)利用了5000多年了，土壤的地力不但沒有減弱，而且單位產(chǎn)量越來越高了。2005年，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)的專家培訓(xùn)了畝產(chǎn)1400公斤的玉米世界記錄，加上秸桿就是2800公斤，再加上一季小麥(籽粒+秸稈)就是4500公斤，這個量是幾十年前的50—100倍以上。因此，只要有了土壤，生物質(zhì)能源是完全可以生產(chǎn)的。由于社區(qū)貧困，造成土地?fù)p失和生態(tài)系統(tǒng)退化，國家需要花費大量的人力物力治理，是很得不償失的，且有些退化生態(tài)系統(tǒng)在土壤喪失殆盡后是根本無法恢復(fù)的。因此，保土是一些土地利用方式的最根本的目標(biāo)。如果我們選擇那些平地、利用一定的技術(shù)手段提高光合產(chǎn)量，則可以大大減輕那些山地和高寒高旱地區(qū)的土地壓力，釋放自然恢復(fù)潛力，是在全國范圍內(nèi)的“以地養(yǎng)地”。

在北京召開的世界新能源大會上，德國農(nóng)業(yè)及消費者保護(hù)部長肯納斯特積極呼吁用生物質(zhì)能替代石油，他認(rèn)為可持續(xù)獲得的生物質(zhì)能是替代石油的理想能源。生物質(zhì)能不僅在汽車工業(yè)中越來越受歡迎，而且，在化工、醫(yī)藥和化妝品領(lǐng)域也將起到替代石油的重要作用。德國、英國、日本等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)列入重點領(lǐng)域，并逐步應(yīng)用。歐洲生物柴油使用最多，份額已占到成品油市場的5％。

由以上分析可以看出，中國未來的“石油”是在地面上由農(nóng)民在地里種出來的，原料來自天空中的CO₂，而不是石油工人從地下挖出來的。我們要抓住機(jī)遇，抓緊研發(fā)生物石油的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化以及傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的改造。