生物燃料或不“綠”第三代生物燃料備受關(guān)注

　　有研究機構(gòu)預(yù)計，到2018年，全球生物燃料(生物乙醇與生物柴油)消費量將達到5110億升。與此同時，隨著油價和糧價的起伏跌宕，生物燃料這兩年也處于輿論的風(fēng)口浪尖。而近日英國《自然·氣候變化》月刊刊登的一份研究報告，更是讓生物燃料的綠色光環(huán)大打折扣。該研究報告稱，生物燃料可能加劇空氣污染，導(dǎo)致糧食減產(chǎn)，以至有損人類健康。

　　———— 倍受熱捧 ————

　　生物燃料被認(rèn)為是綠色能源

　　煤、石油等傳統(tǒng)化石能源是目前全球消耗的最主要能源。一項數(shù)據(jù)顯示，2011年化石能源在全球能源消費中的份額高達87%。隨著人類不斷開采，化石能源的枯竭不可避免，大部分化石能源本世紀(jì)將被開采殆盡。另一方面，化石能源在使用過程中會新增大量溫室氣體二氧化碳，同時產(chǎn)生一些有污染的煙氣，從而威脅全球生態(tài)。

　　在這種情況下，近年來各大能源消費國競相尋求替代石油的新能源。美國和歐洲不約而同地都選擇生物燃料乙醇作為主要的替代運輸燃料，并制訂了雄心勃勃的開發(fā)計劃。2007年1月，時任美國總統(tǒng)布什在《國情咨文》中宣稱，美國計劃在今后10年中將其國內(nèi)的汽油消費量減少20%，其中15%通過使用替代燃料實現(xiàn)，計劃到2017年燃料乙醇的年使用量達到1325億升，是目前年使用量的7倍。2007年3月，歐盟27國出臺了新的共同能源政策，計劃到2020年實現(xiàn)生物燃料乙醇使用量占車用燃料的10%。作為最早實施生物燃料產(chǎn)業(yè)化政策的國家之一，巴西早在2006年已實現(xiàn)40%以上的汽油消費由乙醇汽油取代，成為世界上唯一不供應(yīng)純汽油的國家。

　　作為生物燃料的一種，乙醇的生產(chǎn)原料為玉米、甘蔗等生物源，是可再生能源。其燃燒所排放的二氧化碳和含硫氣體較汽油燃燒所產(chǎn)生的要低，其中二氧化碳排放量可降低30%左右。因而，燃料乙醇被稱為“綠色能源”或“清潔燃料”。而且，燃料乙醇燃燒所排放的二氧化碳和作為原料的生物源生長所消耗的二氧化碳在數(shù)量上基本持平，可減少大氣污染及抑制溫室效應(yīng)。

　　2012年8月，全球行業(yè)分析有限公司發(fā)布全球生物燃料的全球綜合報告。報告稱，到2018年，全球生物燃料消費量將達到5110億升。

　　———— 是否健康 ————

　　增加臭氧濃度導(dǎo)致肺部受損

　　很長一段時間，生物燃料一直被人們視為“綠色能源”，備受追捧。不過，近年來的一些科學(xué)研究也對生物燃料的“綠色”頭銜提出質(zhì)疑。

　　最近發(fā)表在《自然·氣候變化》上的一項研究，似乎又揭開了生物燃料的另一面。

　　美國蘭卡斯特環(huán)境中心的研究人員發(fā)現(xiàn)，桉樹等作為生物燃料來源的樹木，它們在生長過程中會釋放高濃度的有機化合物——異戊二烯，該物質(zhì)會與空氣中其他污染物(如氮氧化物)混合，增加種植地附近空氣中的臭氧濃度，這些臭氧可能對人造成傷害，導(dǎo)致生活在附近的人出現(xiàn)肺部疾病，嚴(yán)重的會導(dǎo)致人們吸入臭氧死亡，另外還會降低作物的產(chǎn)量。該研究組依據(jù)歐盟2020植樹目標(biāo)，計算后預(yù)計每年這些植物可能導(dǎo)致歐洲1400人死亡，還會造成7.1億美元額外的醫(yī)療費用和作物損失。

　　臭氧會導(dǎo)致人類死亡，這似乎和我們印象里的臭氧層會保護人類的概念相矛盾。

　　的確，臭氧有著保護人類的作用。臭氧層可以吸收波長在270納米—315納米之間的、對生物有害的紫外線，這些紫外線可能導(dǎo)致皮膚癌、白內(nèi)障等疾病患者的增加，甚至造成一些生物品種，如海洋浮游生物的滅絕。

　　那么臭氧是不是越多越好呢？答案是否定的。臭氧由于其強氧化性，對人體是有毒害作用的。若臭氧濃度高于100ppm，就會引起呼吸障礙和頭痛。日常生活里，汽車、化工廠及發(fā)電廠排出的二氧化氮，在陽光的作用下，會產(chǎn)生化學(xué)變化，生成一氧化氮和活潑的氧原子，而這些活潑的氧原子將與氧氣反應(yīng)生成臭氧。這些臭氧往往會停留在對流層，讓人感到呼吸困難，減弱肺功能，甚至導(dǎo)致肺組織受損。另外，臭氧還會與汽車排出的一些碳?xì)浠�合物發(fā)生作用，生成光化學(xué)毒霧，刺激人們的呼吸系統(tǒng)。有研究甚至將每年歐洲2.2萬人的死亡歸咎于在大氣對流層的臭氧濃度過高。

　　可見，臭氧究竟是敵是友，功大于過還是過大于功，主要看它分布在大氣層的哪個部分。如果在平流層，它就是我們的保護傘，如果在對流層，它將成為人類的殺手。

　　這項研究并不是科學(xué)界第一次對生物燃料的“綠色”特性提出質(zhì)疑。此前，美國研究人員還發(fā)現(xiàn)，在使用生物燃料的過程中，未燃燒完的乙醇是主要排放物，而這種乙醇與一般乙醇的性質(zhì)不一樣。由于生物燃料中的乙醇攜帶玉米和甘蔗等傳遞的獨特化學(xué)特征，這一特征與這些植物通過光合作用產(chǎn)生營養(yǎng)的方式有關(guān)，因此這種乙醇穩(wěn)定性較差，容易轉(zhuǎn)化成有害物質(zhì)乙醛，對人體健康具有潛在危險。

　　———— 是否經(jīng)濟 ————

　　消耗大量糧食促使糧價上漲

　　除了影響健康之外，制造生物燃料要消耗大量的糧食，導(dǎo)致糧價上漲。以美國為例，美國是世界頭號玉米出口國，2011年，其玉米出口占全球交易量的39%。但2012年美國玉米產(chǎn)量比上年下降4010萬噸，出口減少640萬噸。大量的玉米地已經(jīng)淪為生物燃料的原料生產(chǎn)基地。那些原本想將所種植玉米用作食用的農(nóng)民，現(xiàn)在卻將玉米賣給了制造生物燃料的廠家，于是玉米變成了乙醇汽油的原料，而非人們盤中的食物。經(jīng)濟法則很明顯的在這個生產(chǎn)制作過程中起到作用——用于生物燃料的玉米越多，食物的價格將越高�，F(xiàn)在，人們似乎不得不面臨這樣一個選擇：是想開車，還是想吃飯？

　　德國民間機構(gòu)“糧食監(jiān)督委員會”干事長蒂羅·博德認(rèn)為，“生物燃料戰(zhàn)略是一個威脅人類生存的錯誤”，主張停止生產(chǎn)生物燃料。專家指出，一方面，全球糧食儲備已從2010年的1.75億噸下降到目前的1億噸。另一方面，生物燃料每年卻要“吃掉”1.5億噸糧食。如果停止其生產(chǎn)，全球就有足夠的糧食儲備，糧價也不會暴漲。

　　聯(lián)合國糧農(nóng)組織此前曾就全球糧價上漲發(fā)出警告，糧價上漲威脅到全球數(shù)億低收入人群的生存需求。雖說糧價上漲的主要原因是嚴(yán)重天災(zāi)導(dǎo)致產(chǎn)糧區(qū)糧食歉收，但生物燃料發(fā)展對糧價上漲的影響也不容忽視。世界銀行的一份報告稱，生物燃料對全球糧價上漲的“貢獻率”達70%—75%，相當(dāng)于將全球3000萬人推向貧困。

　　———— 是否環(huán)保 ————

　　整個生長加工過程不利減排

　　生物燃料曾被視為應(yīng)對氣候變暖的“神秘武器”，然而，這些“綠色燃料”真的有助于節(jié)能減排嗎？有專家指出，對于生物燃料的環(huán)境效應(yīng)，要考慮其整個生長和加工過程。

　　大氣化學(xué)家、諾貝爾化學(xué)獎得主保羅·克魯岑經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，用油菜籽生產(chǎn)生物柴油對大氣的破壞是普通燃油的1.7倍，用玉米生產(chǎn)汽車用生物乙醇對大氣的破壞增加1.5倍。因為油菜和玉米都需要施用氮肥，這些肥料只有一部分會被作物吸收，而用不掉的氮在土壤微生物的硝化和反硝化作用下，變成氧化亞氮這樣的溫室氣體，從而對大氣臭氧層產(chǎn)生破壞。

　　在巴西，使用甘蔗生產(chǎn)制造生物能源，甘蔗田在每年收割之后，為了清除雜草和病害蟲，都要留1/2—1/3毛葉，然后燒毀清園，這是一個向大氣中釋放大量二氧化碳的過程，極度污染環(huán)境。另據(jù)《科學(xué)》雜志報道，印尼燒荒種棕櫚產(chǎn)生的二氧化碳，是同面積棕櫚油生物燃料每年減排量的400倍。巴西燒雨林種大豆時產(chǎn)生的二氧化碳，是同面積大豆生物燃料每年減排量的300倍。美國普林斯頓大學(xué)的科學(xué)家指出，如果先燒荒再種玉米生產(chǎn)汽車用生物乙醇，其產(chǎn)生的溫室氣體要在167年后才能通過減排達到平衡。

　　(作者卜勇系中國科學(xué)傳播研究所副研究員)

　　———— 相關(guān)鏈接 ————

　　第三代生物燃料備受關(guān)注

　　第一代以乙醇技術(shù)為代表的生物能源雖然十分成熟，但牽涉到與糧爭地的問題不能繼續(xù)規(guī)�；�發(fā)展。第二代生物燃料以非糧作物乙醇、纖維素乙醇和生物柴油等為代表，原料主要使用非糧作物，秸稈、枯草、甘蔗渣、稻殼、木屑等廢棄物。但第二代生物燃料在技術(shù)方面遇到瓶頸，轉(zhuǎn)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(fā)展技術(shù)備受關(guān)注。

　　第三代生物燃料是指從海藻中提取油脂。藻類具有分布廣泛、油脂含量高、環(huán)境適應(yīng)能力強、生長周期短、產(chǎn)量高等特點。其生長不占用土地和淡水這兩大資源，只要有陽光和海水就能生長，甚至在廢水和污水中也能生長。生長速度以天計，從生長到產(chǎn)油只需要兩周左右，而多數(shù)能源作物需要幾個月。它的產(chǎn)油量也非�？捎^，一畝大豆一年下來約產(chǎn)油300公斤，而一畝海藻至少能產(chǎn)油2至3噸。

　　不過，第三代生物燃料現(xiàn)在還停留在實驗室階段，要進入商業(yè)化生產(chǎn)，依然任重道遠(yuǎn)，需要解決許多問題。首先是藻類品種的選擇。藻類有數(shù)千種，選到正確的種類至關(guān)重要。其次，藻類生長的速度極快，必須控制好種植的數(shù)量，如果太多，陽光就會不夠，造成大批死亡，而如果太少則達不到所需要的數(shù)量。即使成功收獲藻類，還面臨著如何把油提取出來的難題。