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无碳排放的生物燃料将结束石油时代

发布时间:2019-11-09 19:12:55 编辑:笔名

无碳排放的生物燃料将结束石油时代

在美国,政策制定者们包括巴拉克 奥巴马总统都竭力主张除了开发太阳能、风能和地热能源之外还要开发生物燃料,以促使美国的汽车文化的转变。不过他们提倡开发的生物燃料,并不是利用粮食作物去制取酒精,因为现实已证明这种做法既浪费粮食,对环境也有破坏作用。相反,大家都把希望寄托在美国各大高新技术实验室上,因为这些实验室不同寻常:它们利用在人类的生物图腾上地位最低端的生物——酵母、藻类和细菌——来合成与汽油和柴油的用途完全一样的生物燃料。但是,怎么大量生产,怎么保证价格低廉,而且要与现行机动车的燃料使用方式兼容等问题,是急需解决的技术难题。 假如将来在市场上可以买到新一代生物燃料,我们要给汽车加的液体就不再是传统的汽油了,而是一种完全等同于汽油的东西。这种燃料是美国公司制造的,不是用油轮从中东地区运来的。即使这种生物燃料在燃烧过程中也会释放二氧化碳,但用来制造这种燃料的微生物正好能从消耗掉空气中等量的二氧化碳。因此,种生物汽油实际上还是无碳排放的燃料。为成功制造这种生物燃料,科学家只能对大自然进行改造。他们可以在现有微生物品种的基础上进行筛选,甚至人工制造出全新的微生物品种。目前,大量开始起步工作的重点就是从酵母、藻类和细菌中筛选有潜力的突变株。有科学家甚至预言,到2011年,他们就能生产出可直接注入汽车油箱里的代用汽油或柴油。当然,刚开始的时候,这类生物燃料还是只能与传统的汽油或柴油混合使用,但迟早都有能够单独使用的一天。到了那一天,我们就可以永远告别利用石油来提炼汽油的时代。长期以来,环保主义者对利用玉米、甘蔗及其他农作物来制取燃料的做法持反对态度,因为种植这些农作物需要大量的淡水、肥料和土地,而且一旦大量的粮食作物用于生产粒粒,就会导致食物短缺。因此,解决这个问题的最好方法之一就是利用微生物。微生物就是一座座完美无缺的微型工厂,如果经过合理设计,所有的化学反应过程都可以在微生物细胞内进行。此外,微生物还能自行繁殖。如果要在实验室里完成同样的化学反应过程,需要科学家不停地进行人工干预才能实现。早在公元前一万年左右的石器时代,人类就懂得酿造啤酒,也就是利用微生物酿造来酒精。如今,人类的工作重点则是怎样通过生物工程的办法来制造理想的微生物品种,使生物可以消耗掉整株植物体,而只留下小部分作为微生物自身的营养,剩下的则全都变成高能燃料。如果有这么一种微生物,只要见光,就能把二氧化碳直接变成能量,那这样的微生物就是用来制造生物汽油的理想生物体了。地球的能量最终来自太阳,只要区区一小时的太阳光照射,所提供的能量就相当于全人类一年的能源需求量。可是,植物所俘获到的太阳能则还不到这部分能量的千分之一。科学家目前用来做实验的微生物是有光合作用能力的微生物,如藻类和蓝细菌(有时叫做蓝绿藻或蓝藻)。这类微生物不但能够清除空气中的二氧化碳,而且能够快速繁殖——有些种类只用12小时就能翻一番,而青草及其他大型植物则需要好几个星期甚至好几个月才能达到这样的水平。光合微生物还能在细胞内储存大量的脂肪,这就是用于合成生物燃料的基础原料。前不久,科学家利用基因工程培养出一种新型的蓝细菌,这种藻类细胞内的脂肪物质含量已达到细胞干重的50%以上。科学家只要将细胞变成碎片状,就能把细胞内的脂肪收集起来,再经过几个简单的步骤,就转变成生物燃料了。虽然大豆的细胞内含有脂肪物质,可以提取后加工成生物燃料,但是,就一英亩面积大的光合微生物的产油量要比大豆高将近250倍。要把利用光合微生物的大胆想法变成现实,还有不少问题要解决。藻类和蓝细菌都能够在开放式养殖池中养殖,但这种养殖方式会混杂其他微生物,而这些微生物不但会对养殖水体造成污染,还会干扰所要的“油料生物”的正常生长。为了解决上述问题,要在室外建造一种透明容器(即“生物光合反应器”)来养殖这种油料藻类。但是,这种养殖设施的建造和维护费用不仅十分昂贵,而且建造这类养殖设施也有很高的技术要求,即只能让适量的光照透进容器——光照过强或过弱都会降低藻类的生长速度。从环保角度看,这种技术还有一个问题没有得到解决,即微生物的采集和细胞内脂肪物质的提取工艺需要的有机溶剂对环境不够友好,而为了给收获过的养殖容器“补种”,还需要不断培养新的“种子”。如果回顾一下历史,就知道“一切皆有可能”是很有道理的。以前也有很多人认为人类不可能在天上飞、不可能在月球上走、灯泡不可能发光……其实人类所需要的就是多学科的协同工作,需要科学家的勤勉努力,一直往前走。不管是谁,只要能大量制造生物汽油,那么他所得到的将不仅仅是大笔钱财,还将创造历史。从某种程度上讲,如果将来某些国家或者大公司能在这方面取得成功,就会像今天那些石油资源丰富的国家一样,成为经济领域的大赢家。

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