20年後燒什麼？西瓜、尿液可能都會派上用場！

導讀：隨著原油儲量的日趨減少，價格的不斷飆升，同時其造成環境污染的日益加重。因此，人類不得不想辦法尋找各種可能的替代能源。近些年來，隨著科學技術的發展，生物能源已經慢慢成為人們關注的熱點。那麼，我們對生物能源了解多少呢？生物能源真有科學家描述的那樣美好嗎？它能成為世界能源的未來嗎？

生物能源又稱綠色能源，是指從生物質得到的能源，它是人類最早利用的能源。古人鑽木取火、伐薪燒炭，實際上就是在使用生物能源。但是通過生物質直接燃燒獲得能量是低效而不經濟的。隨著工業革命的進程，化石能源的大規模使用，生物能源逐步被以煤和石油天然氣為代表的化石能源所替代。 「萬物生長靠太陽」，生物能源是從太陽能轉化而來的，只要太陽不熄滅，生物能源就取之不盡。其轉化的過程是通過綠色植物的光合作用將二氧化碳和水合成生物質，生物能的使用過程又生成二氧化碳和水，形成一個物質的循環，理論上二氧化碳的凈排放為零。生物能源是一種可再生的清潔能源，開發和使用生物能源，符合可持續的科學發展觀和循環經濟的理念。因此，利用高技術手段開發生物能源，已成為當今世界發達國家能源戰略的重要部分。當前生物能源的主要形式有四種：沼氣、生物制氫、生物柴油和燃料乙醇。

生物燃料  是指通過生物資源生產的燃料乙醇和生物柴油，可以替代由石油製取的汽油和柴油，是可再生能源開發利用的重要方向，其中燃料乙醇和生物柴油尤被看好。受世界石油資源、價格、環保和全球氣候變化的影響，20世紀70年代以來，許多國家日益重視生物燃料的發展，並取得了顯著的成效。中國的生物燃料發展也取得了很大的成績，特別是以糧食為原料的燃料乙醇生產，已初步形成規模。發展生物燃料，既能控制環境污染，減輕對石油資源的依賴，同時又能推動農業產業鏈的發展，被認為是解決全球能源危機的最理想途徑之一。

生物柴油  是清潔的可再生能源，可以選擇的原料包括：亞麻、大豆、菜籽、橡膠籽、膏桐籽、蓖麻、花生、棕櫚、棉花籽等油料水生植物，以及動物油脂、廢餐飲油、地溝油等；還可以工程微藻等為媒介進行生產。生物柴油是優質的石油柴油代用品。

燃料乙醇  一般是指體積濃度達到99.5%以上的無水乙醇。它主要以雅津甜高粱、玉米、小麥、薯類、高粱、甘蔗、甜菜等糧食作物和非糧食作物為原料，經過發酵、蒸餾，脫水後再添加變性劑製得。它不是一般的酒精，而是它的深加工產品。

科學家眼中的生物能源20年後燒什麼？

海藻、芒草、玉米、木薯、秸稈、柳枝，還有各式各樣稀奇古怪的植物，在生物學家眼中，幾乎和「黑金」石油、煤炭沒有區別，甚至是更優的能源。

「人工樹葉」——未來的替代能源？

美國科學家丹尼爾·諾切拉發明了一種一種廉價高效的「人工樹葉」。他在報告中說：「將一加侖水和人造樹葉放置在陽光下，可以提供發展中國家一個家庭一天的基本用電。」這個發明引起了科學界乃至世界各國主流媒體的關注——它被認為是人類尋找替代能源的征程中一個里程碑式的發明，甚至有人認為這片小小的「樹葉」可能將徹底解決未來的能源和與之相關的環境問題。

牛胃——能源危機新救星

2011年8月，美國研究人員從牛的瘤胃中找到大量此前未知的微生物酶，它們能夠分解纖維素，用於開發第二代生物燃料。眾所周知，目前第二代生物燃料原材料的主要成分是木質纖維素，木質纖維素由纖維素、木質素和半纖維素組成，其中纖維素是最主要的有效成分。分

解纖維素要用到纖維素酶，但纖維素酶的生產成本很高，因此生物燃料的生產成本也高。這嚴重影響其市場競爭力。第二代生物燃料要想大規模生產，並進入市場與傳統燃料競爭，必須降低纖維酶的生產成本。這個發現意味著未來人們有希望能夠利用這種微生物產生的酶大規模生產第二代生物燃料。

蘑菇將取代玉米甘蔗成為新一代生物能源

來自丹麥的諾維信公司生物發現部門主管吳文平帶領科學家在中國北方各地的農田穿行，從腐爛的玉米根莖當中收集到了480種菌類，能夠產生100種不同的生物酶。他們預測，蘑菇以及地衣類植物，有可能替代玉米穗軸和甘蔗秸稈，成為新的生物能源。

西瓜或能成為生物燃料新來源

科學家發現，西瓜中含有大量糖份，糖可直接用於提煉酒精，從而為汽車和農用機械提供動力。每年僅美國的零售商遺棄的「不合格」水果就達36萬噸，而這些水果可通過一種十分經濟的方法來製造酒精。美國水果種植商每年扔掉的水果可生產出近200萬加侖(900萬公升)的生物燃料。

熊貓糞便中細菌或可解決未來能源危機

熊貓給人的印象整個就一吃貨，每天大部分時間都跟竹子「較勁」去了；另外還不願交配繁殖後代，導致該「活化石」面臨滅絕的境地。不過，科學家近日發現，熊貓的糞便中含有一種強大的細菌，可以幫助生產新一代生物燃料，解決未來地球的能源危機。該發現也凸顯了生物多樣性以及拯救瀕危物種的重要性。[詳細]

威士忌生物燃料 可用於驅動汽車

據英國廣播公司報道，蘇格蘭一所大學為一種生物燃料申請了專利，這種生物燃料是生產威士忌酒的副產品，據說能夠用來驅動汽車。愛丁堡的龍比亞大學聲稱，這種用使用過的大麥和其他釀酒廢料製成的丁醇燃料比現有諸如乙醇這類產品的效能高30%。

英國首次用人體尿液發電

2011年11月，英國科學家首次研究宣稱，人體尿液可作為電能的充足原料。來自西英格蘭大學的研究人員描述稱，使用微生物燃料電池(MFCs)可從尿液中直接發電。這項研究發表在《英國化學皇家學會》期刊上。研究小組致力於研究是否未經處理的尿液可通過微生物燃料電池產生電能，並計算當使用微生物燃料電池時尿液產生電能的產量。據統計全球人類每年可排泄6.4萬億公升尿液，研究人員稱尿液是迄今被人們忽視的潛在替代能源。

生物能源前景與爭議20年後燒什麼？

「生物能源更清潔、更環保，並且可再生；生物能源能為農業帶來長足發展……」

「生物能源在生產與運輸過程中消費掉的水資源、電能、石油等也是巨量的，生物能源的開發與利用實際上是人類拆東牆補西牆的愚蠢行為……」

在各類媒體上，對生物能源持贊成和質疑態度的觀點比比皆是。以下是我們從中擷取的幾個有意思的片段。

前景——石油巨頭推動生物燃料商業化

美國派克研究所今年3月份發布的研究報告顯示，由於石油資源日益枯竭，而運輸燃料市場規模未來將達2萬億美元，一些跨國石油巨頭已開始繪製生物燃料商業化的戰略藍圖。雖然還沒有絕對的行業領頭羊，但包括殼牌和BP在內的巨頭現已佔據了市場競爭的有利地位，並開始從生物燃料市場中獲益，生物燃料商業化競爭開始起步。

派克研究所發布的這份題為《石油巨頭生物燃料商業化》的報告顯示，這些公司在過去5年內為發展生物燃料行業總計已投入了數十億美元。位居排行榜前兩位的殼牌和BP已經制訂了戰略，致力於在巴西以甘蔗為原料快速規模化發展先進生物燃料，這代表了未來10年最具潛力的生物燃料市場。殼牌比BP得分稍高，得益於其投資60億美元與全球領先甘蔗乙醇生產商庫山（Cosan）組建了合資公司。作為涉足先進生物燃料的石油巨頭，BP進行了多樣化的投資，開發了一系列潛在的新原料，積極開展研發工作，並已建立了完備的早期戰略投資組合。

報告指出，先進生物燃料預計將發揮越來越重要的作用。到2020年，全球生物燃料的總營業收入至少將達1170億美元。雖然少數公司的第一代生物燃料路線已通過驗證，但所有公司都承認，先進生物燃料必須在未來能源結構中發揮戰略性作用。這些公司都在不同程度上建立了戰略夥伴關係，並在投資建立創新型公司，努力打造集成化供應鏈交付網路。[詳細]

爭議——第三代生物能源仍未走出實驗室，離真正的生產還很遙遠

生物能源的發展經過了3個階段。第一代以乙醇技術為代表的生物能源十分成熟，但牽涉到與糧爭地的問題不能繼續規模化發展。第二代以纖維素乙醇為代表的生物能源在技術方面遇到瓶頸，轉化率和原料成本存在較大問題。目前，人們將目光從陸地移到海上，第三代以藻類為原料的生物能源發展技術備受關注。

從糧食時代到纖維素時代，再到微藻時代，生物能源產業自身的發展不可謂不快。但從其產業化的規模和速度來看，卻並不盡人意。據統計，世界範圍內生物能源占所有一次性能源的比例僅為13%。從我國「十二五」新能源規劃中不難看出，與水能、風能等新能源相比，生物能源的投入仍顯單薄。生物能源可謂是「食之無味，棄之可惜」，形如雞肋。專家認為，

技術已經成為生物能源產業的發展瓶頸。

「所謂的第三代生物能源還停留在實驗室階段，離真正的生產還很遙遠。即使真正實現商業化，成本也會高出同類產品很多。」中投顧問田艷麗說，第三代生物燃料提供了一個好的發展思路，並不說明其具備市場競爭力。從長遠來看，生物能源仍舊需要資金、政策方面的支持。否則，原料短缺、技術產業化水平低等發展弊端最終會使看似光明的生物能源成為紙上談兵。

前景——美國去年能源補貼240億美元，60億流向生物能源

美國國會預算辦公室今年3月份公布的報告顯示，2011年聯邦政府對能源行業的補貼為240億美元，其中160億美元流向可再生能源和提高能源效率，化石燃料行業只獲得25億美元的稅收優惠。這與十年前有著很大的不同。在2008年以前，大多數能源補貼都是投向化石燃料行業，當時鼓勵國內增加石油生產，尤其是在油價較低的情況下。

在可再生能源補貼中，生物燃料行業享受的稅收優惠超過60億美元，是最多的。美國和歐盟都計劃在2020年將生物能源占其能源消耗的比例提高到20%，美國更是希望在2050年，其生物能源的比例能提高到50%。

爭議——諾獎得主哈特穆特·米歇爾：生物燃料是扯淡，沒前途、效率低下且代價高昂

揭示了地球上最重要的蛋白質之一—光合成反應中心的結構，並因此獲得諾貝爾化學獎的哈特穆特·米歇爾——工作於馬克斯·普朗克生物物理研究所——今年2月份在《德國應用化學》（Angewandte Chemie）上發表了一篇社論，僅標題就表明了他的態度：生物燃料是扯淡。他對所有生物燃料領域的研究者和支持者集體發難，而不僅針對成為現今研究大熱門的玉米乙醇這一隅。

米歇爾認為，光合成效率低下，任何想要提高生物燃料效率的嘗試都需經過蛋白質工程學上的無數難關。科學家需要大幅重組光合成的基本單位，包括重建無數基因途徑以及獲取其能達到量產獲取商業價值的產物。人們很容易低估了從這些技術而獲取凈能量所付出的代價。

而應用基因工程細菌的生物合成學法，讓細菌做一些有違進化的事並還要做到足以與化石燃料相抗衡，路長道遠。米歇爾甚至對最近大熱的紅藻生產生物燃料也不抱多大希望。生物燃料，與其說是技術問題，還不如說是生物學的根本問題。要想顛覆35億年的進化過程是很困難的，時間會證明一切。

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