生物能源產業市場發展迅猛,將掀起新工業革命

　 亞洲規模最大的巰基乙醇工程在四川建成投產。
能源問題從未像現在這樣緊迫，化石燃料來源枯竭正在逐漸逼近，石油價格普遍上揚，化石燃料殘余物排放引發的溫室效應也讓人憂心忡忡?；赝麣v史，大規模使用新能源曾直接引發了第一和第二次工業革命，使人類先后進入“蒸汽時代”和“電力時代”?，F在歷史是否又到了一個相似的十字路口呢？
生物能源可能是一個未來的主要選擇。盡管將生物有機質轉化為燃料的構想早在內燃機誕生之日就有了，圍繞生物燃料的各種探索也從未間斷過。但直到今天，生物能源的應用才有了廣泛的實踐，相關技術也開始日益成熟。
乙醇是目前應用最廣泛的生物能源
乙醇是生物發酵的產物，也是目前應用最廣泛的生物能源?，F有技術可以讓它轉化為氫氣，整個反應只需50毫秒，因此被用來制作氫電池，但目前乙醇主要還是被作為燃料應用。
早在1908年，美國人就設計并制造出了使用純乙醇的汽車，但在汽油中混合乙醇則始于20世紀30年代。70年代第二次石油危機之后，世界各國為減少對石油的依賴，紛紛開始研究乙醇汽油。目前這一領域的領跑者是美國和巴西，巴西更是唯一在全國范圍內使用乙醇汽油的國家。
美國生產乙醇的主要原料是玉米淀粉，主要使用的乙醇汽油是E85，由85%的乙醇和15%的汽油混合而成。2005年美國參議院更進一步通過了一項能源法案，明確要求2005-2012年期間，石油供應商每年應當添加80億加侖的乙醇到汽油中。巴西生產乙醇的主要原料是甘蔗，汽油中乙醇含量為20%~25%。
我國也極為重視乙醇汽油的發展。早在“八五”期間，由交通部領銜的各科研機構就系統研究了乙醇汽油的性能，石油企業也進行了22%乙醇汽油和5%乙醇柴油的運營實踐。2001年，鄭州、洛陽和南陽成為推廣乙醇汽油的試點城市，2004年又擴展到東北、華北、華中和華東的10個省份。目前，政府部門已制訂了“變性燃料乙醇”和“車用乙醇汽油”兩個國家標準，用以規范乙醇汽油市場。中石油和中石化也制訂了一系列企業標準，為企業提供了技術規范方面的支持。
生物能源仍面臨諸多問題
推廣使用生物乙醇可以緩解石油緊缺和環境污染的壓力，也是推動農業產業化的一個新途徑。但生物能源要大規模地推廣并最終完全替代石油，還存在著許多障礙。阻力主要來自傳統能源企業。因為除了更新技術設備需要耗費不菲的成本之外，花費在現有設施上的已支付成本耗費也是一個沉重的負擔，這包括更新現有的內燃機、為聚合材料工業尋找新的原料以替代石油產品等等。但更重要的是，生物能源長期以糧食作物為原料，極有可能影響到正常的糧食供應。
來自美國康奈爾大學和加州大學伯克利分校的研究人員指出：使用玉米、黃豆和其它一些農作物來生產乙醇和生物柴油是得不償失的，因為生產所需的能源大于生物燃料產品提供的能源。但美國國家農業部和國立農業科學實驗室的科學家們卻提出截然相反的意見。造成這種分歧的原因可能是雙方在研究中對于生產中能源損耗的測量標準和方法不同。
油價也是發展生物能源必須要考慮的因素。目前生物能源所引發的關注很大程度上是由于油價的上漲，而油價并不一定長期維持在高水平。比如上世紀80年代的石油危機中，油價在持續了3年的高水平之后出人意料的下降。如果油價下降，生物燃料價格的競爭性必將受到沖擊，因此開發出更有效率的生物燃料生產工藝是未來一個明確的努力方向。
生物技術適時登場
以上困難為生物技術的運用提供了廣闊的舞臺，也推動了生物技術日新月異的發展，以木質纖維作物為原材料的技術就是一個典型的例子。木質纖維的來源是回收的廢紙、樹木或秸稈，其成分是纖維素、半纖維素和木質素，其中對我們有用的是纖維素。目前可以降低木質素的比例或改變其構成的基因技術已經被開發出來。還有一些技術可以讓玉米秸稈自身產生微生物木質素酶，從而在生物提煉之前分解木質素。此外，讓植物產生纖維素酶，降解自身的纖維素也是一種提高提煉效率的途徑，這種技術也日漸成熟。
生物技術還有一個努力的方向是增加植物所含有可轉化為能量的物質，即總體生物量(biomass)。這有3種可采用的方式：操控調節植物生長的因素、提高植物光合作用的效率、延遲或避免植物開花，以便節省能量開支用于生長。
通常植物的光合作用只吸收轉化了不到2%的太陽光能，這是因為植物體內還進行著一個與之競爭二氧化碳的氧化反應，導致光合作用轉化效率低下。但如果運用轉基因技術，把來源于藍細菌的無機碳運輸蛋白基因添加到植物基因組中，則會讓光合作用更有效率。
操控調節植物氮代謝的基因也是增加生物量的重要途徑，一項關于轉基因白楊樹的研究表明，帶有谷胺合成酶基因的白楊樹平均高度是普通白楊樹的141%。此外植物遺傳學家們還把目光投向樹木的結構，試圖通過設計合理的樹冠和樹葉結構，最大限度地吸收光能。同時減少樹根的延展，增加地面以上部分的生物量。
微生物學家也為生物技術的發展做出了巨大貢獻。他們試圖培養出能發酵所有常見糖類(如葡萄糖、木糖和甘露糖等)的微生物。目前他們已經發現了幾種發酵能力出眾的細菌，但可惜的是它們都沒有酵母菌那樣強的耐受能力，不能在苛刻的工業生產環境中高效工作。于是有些科學家轉而研究酵母菌，希望能讓酵母菌具備轉化葡萄糖和木糖并產生乙醇的能力，但想培養出這樣的“超級酵母”尚須時日。
生物技術除了在應對糧食安全問題方面取得重大進展之外，在降低生物能源的生產成本、提高生物能源生產效率和替代石油衍生產品方面也取得了巨大的成就。運用生物精煉工藝可以提煉出生物量中的香精、調料和可用于醫療保健的營養物質。殘余的生物量可以被分解后做成生物材料，目前廣受關注的聚交酯酸就是來源于生物材料的塑料，它安全環保且可水解降解，因此被廣泛應用于食品包裝和服裝制造。一些生物材料還可以替代現有的化工原料，免除了石油衍生材料所需的昂貴的氧化處理步驟。
生物能源替代傳統化石能源是正在發生的歷史，它以生物技術為核心，牽涉到每一個國家、每一個人，很有可能引發一場新的“工業革命”。但與以往歷次重大變革不同，生物能源所引發的改變不能立竿見影地讓終端用戶得到實惠。使用乙醇的汽車也許不會比使用傳統汽油的汽車速度更快，不會再現以往工業革命的一些壓倒性優勢，比如蒸汽機車和馬車、內燃機車和蒸汽機車速度上的巨大差異。但它的優勢在于可持續發展，在于會引發全球性的技術變革，必將重塑國際關系格局。
　　
　　
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