將草煉成油：新能源時(shí)代的到來(lái)

生物燃料可以用植物或植物制品為原材料。目前，第一代生物燃料以可食用作物為原料，主要包括玉米、大豆、甘蔗。但是這種對糧食作物的額外需求使得2008年家畜飼料價(jià)格大幅上升，第一代生物燃料顯然并不是我們所期望的、對環(huán)境安全具有積極影響的能源形式。目前科學(xué)家正致力于研究，怎樣將農業(yè)廢棄物、木材及生長(cháng)更為迅速的草本植物，轉化為種類(lèi)繁多的生物燃料（甚至是航空燃油）。

　　草油價(jià)低量大

　　第二代生物燃料主要以纖維素質(zhì)材料為原料，如富含纖維素、生長(cháng)迅速的草本植物，因此將英文“汽油”（gasoline）單詞中前綴“gas”去掉，引入“grass”（草），就組成了形象生動(dòng)的專(zhuān)有名詞“草油”（grassoline）?？赊D化為草油的原料有很多，從木材廢料（鋸木屑、木質(zhì)建筑殘片）到農業(yè)廢棄物（玉米秸稈、小麥莖稈），再到“能源作物”（生長(cháng)迅速、纖維含量高、專(zhuān)門(mén)種植用作草油原料的草本和木本植物）。這些原料作物耕作成本低（與每桶石油有等價(jià)能效的草油為10到40美元）、量大，更關(guān)鍵的是，這些作物的種植生產(chǎn)不會(huì )干擾和危及糧食生產(chǎn)。

　　纖維素類(lèi)植物生物質(zhì)豐富，能夠可持續地收獲，來(lái)制造生物燃料。美國農業(yè)部和能源部的研究顯示，在不減少作為人類(lèi)食物、動(dòng)物飼料及出口生物質(zhì)份額的前提下，美國每年能夠生產(chǎn)13億噸（干重）生物質(zhì)。如此大量的生物質(zhì)每年至少能夠產(chǎn)生1000億加侖（約3790億升）草油，大約相當于每年美國汽油、柴油消耗總量的一半。放眼全球，每年纖維素類(lèi)生物質(zhì)生產(chǎn)量能夠轉化的生物燃料相當于340億～1600億桶原油，已經(jīng)超過(guò)了目前全球每年30億桶原油的消耗量。纖維素類(lèi)生物質(zhì)能夠轉化成任何類(lèi)型的燃料，如乙醇、普通汽油、柴油，甚至航空燃油。

　　盡管此領(lǐng)域依然處于起步階段，一些示范工廠(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始運行，第一個(gè)商業(yè)化生物燃料煉制廠(chǎng)預計在2011年建成。人類(lèi)歷史上的能源新紀元——草油時(shí)代也許很快就要到來(lái)。

　　能量封印是難題

　　自然界把纖維素賦予植物作為主要骨架結構，這種由葡萄糖分子緊密咬合并層層疊加的“腳手架”，為植物提供了抵抗重力和生物降解的支撐性架構。為了釋放纖維素里的能量，科學(xué)家必須先破壞進(jìn)化賦予植物的這種異常穩定的結構。

　　一般來(lái)說(shuō)，這種“解封”過(guò)程先要將固體生物質(zhì)解構成聚合度更低的小分子物質(zhì)，隨后將它們轉化成燃料。低溫（50℃～200℃）情況下，生物質(zhì)裂解產(chǎn)生的單糖可以被發(fā)酵成乙醇或其他形式的燃料，玉米及糖類(lèi)作物（如甘蔗）采用的就是這種轉化方式。生物質(zhì)在高溫（400℃～600℃）下會(huì )直接轉化為生物質(zhì)原油，再經(jīng)過(guò)提煉就可以成為汽油或者柴油。極端高溫（高于700℃）下，生物質(zhì)會(huì )直接變成氣體并進(jìn)一步轉化為液態(tài)燃料。

　　到目前為止，還沒(méi)人知道到底哪種方法能夠以最低的成本獲得最高的能量。