玉米乙醇并非真環(huán)保

文/詹姆斯·孔卡

以玉米制造的生物燃料真的會對地球及環(huán)境帶來益處么？在聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）近期發(fā)布的兩份報告中，對生物燃料的論述引發(fā)了業(yè)內(nèi)的激烈爭辯，辯論主要圍繞著生物燃料究竟有沒有給環(huán)境保護帶來好處這一命題。

IPCC的報告中指出：“增加生物能源作物的種植，會對生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性的穩(wěn)定帶來風(fēng)險?！?/p>

IPCC在報告中措辭謹慎，表示“生物燃料在燃料生命周期中會造成直接的溫室氣體排放。排放程度比汽油或柴油造成的排放要低30%～90%。然而，由于一些生物燃料還會造成土地使用的改變等情況，從而產(chǎn)生間接排放，這可能造成生物燃料產(chǎn)生的溫室氣體排放比使用石油產(chǎn)品所造成的排放更多。對生物燃料的政策支持需要按情況逐個斟酌?！?/p>

該報告羅列了發(fā)展生物燃料所帶來的許多潛在的負面風(fēng)險。據(jù)《科學(xué)美國人》報道，生物燃料會跟糧食作物和其他活動爭奪土地、導(dǎo)致水源枯竭、生物多樣性降低和過度使用化肥所帶來的土地氮污染。

國際可持續(xù)發(fā)展研究所（IISD）對此更加直言不諱。該機構(gòu)表示，以乙醇等生物燃料替代石油燃料，所帶來的二氧化碳排放減少和環(huán)境益處，基本上可以忽略不計。其認為，可以通過實行更嚴格的標準來大量減少汽車尾氣排放，并將所有汽車和輕型卡車的汽車燃油經(jīng)濟性標準提高至40公里/加侖?？梢苑抡杖毡径嗄昵八茝V的例子，效率將提高近百倍，并且極大地減少了成本。

如今，全球有超過60個國家承諾發(fā)展生物燃料，這直接導(dǎo)致乙醇和糧食作物之間的土地爭奪逐漸成為一個道德問題。以牛津饑荒救濟委員會（Oxfam）和美國環(huán)境工作組為代表的團體以推高食品價格，從而影響貧困人群為由，公開反對生物燃料發(fā)展。2007年，IPCC曾為大規(guī)模生物燃料生產(chǎn)大開綠燈，這造成了諸多的環(huán)境和食品供應(yīng)問題，飽受環(huán)保主義者的批評。如今，IPCC也在盡量挽回其造成的不良影響。

2013年12月，美國加州民主黨籍參議員范士丹和俄克拉荷馬州的共和黨籍參議員科伯恩共同提出了一項法案，要求取消聯(lián)邦可再生燃料標準中對使用玉米乙醇的承諾，取消要求在未來10年中逐漸加大汽油中混入乙醇比例的規(guī)定。因為這項提案遭到了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的強烈反對，但得到了石油業(yè)的大力支持。然而，現(xiàn)在的稅收抵免和進口關(guān)稅已過期，乙醇如今要在沒有任何補貼的情況下，在市場經(jīng)濟中獨自競爭。其是否能經(jīng)受住市場考驗，還需時日觀察。

據(jù)美國農(nóng)業(yè)營銷資源中心（AgMRC）的數(shù)據(jù)顯示，在2000年，美國90%的玉米產(chǎn)量都是提供給人畜食用的，而在不發(fā)達國家中，只有不到5%的玉米產(chǎn)量被用于制造乙醇。但在2013年，全球40%的玉米產(chǎn)量被用于生產(chǎn)乙醇，45%被用來喂養(yǎng)牲畜，而只有15%用于食品和飲料制造。

2014年，美國全國將使用超過1300億加侖的汽油以及超過500億加侖的柴油。平均來說，1蒲式耳（Bushel）的玉米可以用來生產(chǎn)接近3加侖的乙醇。哪怕美國目前所有的玉米產(chǎn)量都轉(zhuǎn)化為乙醇，也只相當于1300億加侖汽油的25%。

由于美國的玉米產(chǎn)量占全球40%，全球所有玉米進口量中七成來自美國。如果所有的玉米都用來制造乙醇，勢必會破壞食品供應(yīng)和牲畜飼料來源，還會對西半球許多貧窮的經(jīng)濟體造成沖擊。

此外，由于美國乙醇制造需求暴漲，玉米的全球價格在2007年翻了一番。因為玉米是最常見的動物飼料，并在食品工業(yè)有著眾多用途，牛奶、干酪、蛋、肉、玉米甜味劑和麥片價格也應(yīng)聲上漲。世界糧食儲備減少至30多年來的最低水平，已無法保障全球人類兩個月的需求。

拋開這些直接影響，增加的乙醇產(chǎn)量還將帶來其他意想不到的后果。包括土地租金大幅上漲、用于制造化肥的天然氣和化學(xué)品增加、過度抽取下蓄水層、森林樹木被成片砍伐用以種植燃料作物、邊緣耕作等破壞性做法再次出現(xiàn)。

這其中最為嚴重的莫屬邊緣耕作，即整片土地不留空隙，全部種植作物。這種做法移除了任何針對土壤流失、化學(xué)徑流和其他問題的邊界保護性植被。在美國，歷經(jīng)40年之久才徹底清除了國內(nèi)的邊緣耕作。如今，玉米乙醇的出現(xiàn)使得這種做法迅即死灰復(fù)燃。

除了玉米，甘蔗等大部分燃料作物都有著相同問題。巴西石油曾嚴重依賴進口，但由于其屬于熱帶氣候，農(nóng)作物產(chǎn)量可達到較高水平。因此，在上世紀90年代，政府制定了全球最大的乙醇燃油計劃。該計劃用甘蔗和大豆作為乙醇的原料。

不幸的是，為了利用作物生產(chǎn)生物燃料，巴西每年砍伐近一百萬畝的熱帶雨林，且相當一部分的燃料最終都是被運往遙遠的歐洲市場。而使用生物燃料對環(huán)境帶來的凈效應(yīng)甚至比使用石油燃料還要嚴重，碳排放量相比之下要高出50%。

因此，在推行能源政策和行業(yè)發(fā)展時必須從整體入手，將行業(yè)對全球環(huán)境和經(jīng)濟的影響考慮在內(nèi)。

那么，美國大力推行玉米乙醇究竟為何呢？最主要的原因是，只需在現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施上加以簡單改造，就可以用于產(chǎn)出玉米乙醇。而政策最初所提供的激勵措施，如稅收減免、補貼和進口關(guān)稅，更是鼓勵了該行業(yè)的發(fā)展。玉米產(chǎn)業(yè)可以很快地提供玉米乙醇的生產(chǎn)、運輸和發(fā)酵所需設(shè)施和技術(shù)，不像其他種植物需要更多投資。

在能源行業(yè)的發(fā)展過程中，從最初的生物質(zhì)轉(zhuǎn)換為化石燃料的原因就是因為生物燃料能量的轉(zhuǎn)化效率低下，且制造生物原料的能源和空間成本相對很高。目前為止，大面積使用生物燃料的好處依然難以直觀，科技的發(fā)展還沒有完全解決所面臨的問題。

生物燃料真的一無是處么？我們或許可以考慮用其他作物替代玉米。乙醇作為一種最常見的醇類物質(zhì)，已經(jīng)被人類利用了幾千年的時間。人類通過微生物轉(zhuǎn)化，將糖等生物原料，通過發(fā)酵轉(zhuǎn)化為乙醇。該方法首先使用可發(fā)酵的糖溶液，通過微生物將其發(fā)酵為乙醇。隨后，通過蒸餾純化過程而將其中的乙醇分離出來。

發(fā)酵離不開微生物，通常是酵母菌。酵母菌在數(shù)十億年前就已演化形成。酵母攝入糖類，并在反應(yīng)過程中產(chǎn)生乙醇、二氧化碳和其他副產(chǎn)物。但是，因為糖和淀粉也可供人類食用，所以非食品纖維素材料才是用于乙醇生產(chǎn)的更好替代品，例如紙、紙板、木材和其他植物纖維材料。

研究顯示，柳枝和狼尾草是生物燃料原料的最佳替代品。據(jù)美國國家可再生能源實驗室提供的資料顯示，狼尾草是一種比玉米更環(huán)保的生物質(zhì)燃料來源，其具有更高的能量密度。

事實上，纖維素材料在很多地方都很常見，而大部分被認為是廢料。纖維素材料是由木質(zhì)素、半纖維素和纖維素組成的。木質(zhì)素為植物提供支撐結(jié)構(gòu)，并將纖維素和半纖維素分子包含在內(nèi)，使其更難以加工為燃料。

因此，要利用纖維素材料制造乙醇，則需要使用和玉米乙醇不同的方法。既用酸和纖維素材料進行化學(xué)反應(yīng)，用從微生物產(chǎn)生的酶來分解纖維素材料，也可以將原料加熱至氣態(tài)，并投入化學(xué)催化劑進行反應(yīng)。

每種方法都有不同的工藝，人們正試圖將所有的生產(chǎn)流程商業(yè)化。不過，和玉米相比，這些制作工藝的成本很難降低，每加侖價格一直保持在玉米乙醇價格的2倍左右。最近，有好消息稱，通過基因工程修改的一些特殊微生物可以將這些材料相當高效地發(fā)酵為微生物。

另一種少見的生物燃料制造方法是用生物柴油替代基于石油的柴油。通過將任一種油類和甲醇、乙醇等醇類混合，均可以制成生物柴油。而所有的柴油發(fā)動機還不需任何改造，即可以使用生物柴油。比起石油柴油，生物柴油產(chǎn)生的有毒排放物和顆粒更少。生物柴油對引擎造成的損耗也更小。相對于石油柴油，生物柴油的二氧化碳排放量可減少60%。

使用任何油制備生物柴油的過程都相對很簡單，關(guān)鍵是要找到能夠獲取生物油的良好來源。生物柴油制造所最常使用的天然油是油菜籽和蕓苔油，而從藻類中提煉的油也具有良好的市場前景。

生產(chǎn)藻類并不需要農(nóng)業(yè)用地，需要的也是取之不盡的海水。而其產(chǎn)出的油量是其他任何食物油的20倍以上。每畝藻類可以生產(chǎn)近5000加侖的生物柴油。藻類與其他陸生作物不同，并不和糧食作物爭搶耕地或水源。保守估計，每年可以通過養(yǎng)殖藻類產(chǎn)出超過600億加侖的生物柴油，完全可取代美國本土使用的所有石油和柴油。

但是，在美國境內(nèi)的所有藻類生產(chǎn)基地如今都在將原料供應(yīng)給食品行業(yè)和化妝品行業(yè)。因為相比生物柴油而言，其可以獲得更多的利潤。

可以用“天下沒有免費的午餐”來形容，生物燃料的發(fā)展前景并非順途。