生物質(zhì)能,拜太陽所賜

閆 巖 安 然

雖然世界各國的法律都禁止“酒后駕車”,但是在南美最大的國家巴西,卻有超過500萬輛汽車“酒后”行駛在路上而受到政府的鼓勵。只不過,“喝酒”的不是巴西的司機,而是他們的座駕——汽車。

巴西是世界上唯一普遍使用酒精作為汽車燃料的國家,不僅如此,巴西還有一萬多架小飛機以99.5%的乙醇為動力。作為世界第一大甘蔗生產(chǎn)國,巴西以甘蔗為原料生產(chǎn)燃料酒精來替代汽油,這一做法正是全球生物質(zhì)能源開發(fā)、利用的一個杰出代表。

所謂生物質(zhì),就是通過光合作用而生成的有機物,木材、農(nóng)作物、雜草、藻類以及畜禽糞便等都屬于生物質(zhì)。綠色植物通過光合作用把太陽光的能量轉(zhuǎn)化為化學(xué)態(tài)的能量儲存起來,最終成為生物質(zhì)能源。

與風(fēng)能發(fā)電、太陽能供熱不同,生物質(zhì)能源不僅可以產(chǎn)生熱,還可以生成乙醇、生物柴油;生物質(zhì)發(fā)電替代燃煤具有明顯的節(jié)能減排效果;而且,它還可以做成氣態(tài)的沼氣來替代天然氣。

眾所周知,“鉆木取火”是人類最早利用能源的方式,其實那就是對生物質(zhì)能的利用。隨著科技的進步,人類越來越多地把煤、石油作為能源,但是出于環(huán)境保護的要求,現(xiàn)代人又需要“回到遠古”,通過高科技的手段重新發(fā)展、利用生物質(zhì)能源。

生物質(zhì)能和風(fēng)能、太陽能一樣,同屬于“可再生能源”家族,它們的“母親”都是太陽能輻射。目前,生物質(zhì)能已成為僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源。

從美國的玉米,到巴西的甘蔗

生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)最早出現(xiàn)在二戰(zhàn)時期的美國,其初衷并非為了解決能源問題,而是為了消化過剩的糧食。由于第一次世界大戰(zhàn)后糧食過剩和價格暴跌的情形讓美國人記憶猶新,早在二戰(zhàn)結(jié)束前,美國政府就鼓勵用谷物制造乙醇汽油,用作汽車燃料。

巴西的“生物乙醇計劃”則是為了扭轉(zhuǎn)這個國家90%的石油都依賴進口的局面。自1975年開始,巴西政府用補貼、設(shè)置配額、甚至處罰等各種干預(yù)手段,鼓勵國內(nèi)發(fā)展和使用甘蔗乙醇燃料。到2008年上半年,國際石油價格屢創(chuàng)新高,而以甘蔗乙醇為依托,巴西國內(nèi)的油價卻巋然不動。

據(jù)清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院教授李十中介紹,巴西的甘蔗乙醇已經(jīng)替代了50%的汽油?，F(xiàn)在巴西的汽車百分之百都是“靈活燃料汽車”——這種汽車既可以用乙醇燃料,又可以用汽油做燃料。

20世紀(jì)末,美國開始更加重視利用生物質(zhì)原料,發(fā)展可以替代石油的產(chǎn)品。1999年,克林頓還為此專門簽署了一項總統(tǒng)令。美國是一個玉米生產(chǎn)大國,又是一個有玉米生產(chǎn)加工傳統(tǒng)的國家。所以它一開始的切入點就很順理成章地走玉米乙醇加工的道路。

21世紀(jì)初,中國生物質(zhì)能的發(fā)展也與當(dāng)時糧食生產(chǎn)過剩有關(guān)。1998～1999 年,中國的糧食產(chǎn)量超過5億噸,導(dǎo)致了庫存劇增。糧食長期儲藏后變成陳化糧,這種糧食無法食用僅能用作工業(yè)原料。為了解決這一問題,也為了緩解國內(nèi)石油短缺、依賴進口的狀況,在 “十五”期間中國共建設(shè)了4家生物燃料乙醇生產(chǎn)廠?！斑@些企業(yè)總共生產(chǎn)了102萬噸生物乙醇,之后中國便沒有以糧食為原料進行的大規(guī)模生物質(zhì)能制備。”國家發(fā)改委能源研究所可再生能源研究中心專家秦世平告訴《中國新聞周刊》。

在陳化糧耗盡的同時,國際上叫停生物質(zhì)能的聲音此起彼伏。美國世界觀察研究所所長萊斯特·布朗曾在他的文章《誰來養(yǎng)活中國人》中毫不客氣地說:“我們到底要拿糧食喂人,還是喂汽車?”

中國:不與人爭糧、不與糧爭地

出于對糧食安全問題的考慮,中國政府叫停了各地正在生產(chǎn)和上馬的生物乙醇加工項目。2007年7月,農(nóng)業(yè)部出臺的《農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2007年-2015年)》明確提出,始終要把保障國家糧食安全作為農(nóng)業(yè)發(fā)展的第一任務(wù),開發(fā)能源作物應(yīng)堅持“不與人爭糧、不與糧爭地”的前提。把開發(fā)、利用“非糧食生物質(zhì)能”作為發(fā)展的主流。

發(fā)展生物質(zhì)能源的確要以各國的國情為出發(fā)點。巴西和美國的做法,中國顯然無法效仿:與許多國家豐富的土地資源相比,中國人均耕地面積僅有1.4畝,還不到巴西的三分之一。土地少,人口多,糧食緊缺的現(xiàn)實,使中國發(fā)展生物質(zhì)能源的客觀條件比美國和巴西等國都更為苛刻。發(fā)展生物質(zhì)能的難題,到底該如何破解呢?

李十中把眼光轉(zhuǎn)向了在中國已經(jīng)有5000年種植歷史的甜高粱。據(jù)介紹,和普通高粱相比,甜高粱稈的含糖量和甘蔗差不多,糖度基本上在13%到14%。不僅如此,甜高粱還具有甘蔗不具備的特點——起源于干旱、炎熱、土壤貧瘠的非洲大陸,惡劣的生態(tài)條件使它具有很強的抗逆境能力。

李十中說,甜高粱可以在鹽堿地上生長,在鹽堿度0.6%以下的地上都可以比較高產(chǎn)。而且它的用水量非常少,大約是玉米的60%左右,只是甘蔗的七分之一;此外,甜高粱的生長期短,大約只有四個月左右。我國沿海地區(qū)的灘涂地、鹽堿地如果種糧食,產(chǎn)量很低,但要是種甜高粱,就充分地利用了土地資源,不存在“爭糧爭地”的問題。

“我們的技術(shù)可以把甜高粱轉(zhuǎn)化成乙醇,把高粱稈粉碎以后直接發(fā)酵,24小時就可以發(fā)酵完,得到95%的乙醇。”李十中對自己的研究充滿信心,“而且,除了高粱稈,它還產(chǎn)高粱米,可以做糧食、也可以做飼料,這樣不會影響糧食安全,如果能形成這種產(chǎn)業(yè)鏈多好啊?！?/p>

目前,各國科學(xué)家已經(jīng)把目光轉(zhuǎn)移到第三代的生物質(zhì)能源產(chǎn)品。海藻,就是其中的新寵。據(jù)香港生物能源有限公司總裁曹士和介紹,藻類是一種單細胞植物,但是它已經(jīng)生存了幾億年,它能夠在光合作用下,把二氧化碳先變成糖,再轉(zhuǎn)化成油脂積蓄在體內(nèi),藻類身上的油脂則可以提煉成石油。所以,盡管海藻的個體小到肉眼幾乎無法辨識,但是,它們卻成為未來生物質(zhì)能源的“特種部隊”。

搶占技術(shù)制高點

實際上,不僅是海藻,許多清潔能源新技術(shù)和新方法都掌握在美國手中。據(jù)國家發(fā)改委能源研究所副所長李俊峰介紹,美國動用了32個國家級實驗室、300多所大學(xué)、2萬多名科學(xué)家、30多萬名研究生和博士生,來研究能源新技術(shù),在這些技術(shù)的研發(fā)上有前瞻性的安排。

在美國總統(tǒng)奧巴馬8750億美元的救市計劃中,有1100億屬于科技投入,而這1100億美元當(dāng)中的一半是用于清潔能源研發(fā)的,這也預(yù)示了這個國家對于搶占未來科技制高點的決心。

2007年9月4日,中國國家發(fā)改委制訂了《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》,計劃在未來15年內(nèi)投資約1.5萬億元用于發(fā)展可再生能源,到2020年發(fā)展燃料乙醇至1500萬噸、生物柴油500萬噸。雖然在這一規(guī)劃中生物質(zhì)能占據(jù)一席之地,但是相比近年來被認為“過熱”的風(fēng)能、太陽能而言,生物質(zhì)能還是顯得有些沉寂。

輝南宏日新能源有限公司董事洪浩認為,目前,由于國內(nèi)生物質(zhì)能項目的規(guī)模普遍不大,受重視程度不夠。而風(fēng)能、太陽能則是靠政府的扶持,力度很大,所以大家關(guān)注的很多。但他相信,“生物質(zhì)能源這個產(chǎn)業(yè)有它自己的生命力,需要慢慢成長,由市場來一步步拉動。目前,生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展得還很累,但是會越來越好。”

兩院院士、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授石元春表示,很多國家將生物質(zhì)能源提到新的戰(zhàn)略高度,正在緊鑼密鼓地加大對先進生物燃料的投入,技術(shù)進展迅速。他呼吁,中國“應(yīng)盡快明確生物質(zhì)能源在‘三農(nóng)和能源問題中的戰(zhàn)略作用,客觀、科學(xué)、實事求是地將生物質(zhì)能源擺在合適地位”。 ★