生物燃料或不“绿”第三代生物燃料备受关注

　　近年来，生物燃料发展迅猛。所谓生物燃料一般是泛指由生物质组成或萃取的固体、液体或气体燃料。由于利用的是自然界原本就存在的自然生物，生物燃料被认为可以替代化石燃料，成为可再生能源开发利用的重要方向。

　　有研究机构预计，到2018年，全球生物燃料(生物乙醇与生物柴油)消费量将达到5110亿升。与此同时，随着油价和粮价的起伏跌宕，生物燃料这两年也处于舆论的风口浪尖。而近日英国《自然・气候变化》月刊刊登的一份研究报告，更是让生物燃料的绿色光环大打折扣。该研究报告称，生物燃料可能加剧空气污染，导致粮食减产，以至有损人类健康。

　　―――― 倍受热捧 ――――

　　生物燃料被认为是绿色能源

　　煤、石油等传统化石能源是目前全球消耗的最主要能源。一项数据显示，2011年化石能源在全球能源消费中的份额高达87%。随着人类不断开采，化石能源的枯竭不可避免，大部分化石能源本世纪将被开采殆尽。另一方面，化石能源在使用过程中会新增大量温室气体二氧化碳，同时产生一些有污染的烟气，从而威胁全球生态。

　　在这种情况下，近年来各大能源消费国竞相寻求替代石油的新能源。美国和欧洲不约而同地都选择生物燃料乙醇作为主要的替代运输燃料，并制订了雄心勃勃的开发计划。2007年1月，时任美国总统布什在《国情咨文》中宣称，美国计划在今后10年中将其国内的汽油消费量减少20%，其中15%通过使用替代燃料实现，计划到2017年燃料乙醇的年使用量达到1325亿升，是目前年使用量的7倍。2007年3月，欧盟27国出台了新的共同能源政策，计划到2020年实现生物燃料乙醇使用量占车用燃料的10%。作为最早实施生物燃料产业化政策的国家之一，巴西早在2006年已实现40%以上的汽油消费由乙醇汽油取代，成为世界上唯一不供应纯汽油的国家。

　　作为生物燃料的一种，乙醇的生产原料为玉米、甘蔗等生物源，是可再生能源。其燃烧所排放的二氧化碳和含硫气体较汽油燃烧所产生的要低，其中二氧化碳排放量可降低30%左右。因而，燃料乙醇被称为“绿色能源”或“清洁燃料”。而且，燃料乙醇燃烧所排放的二氧化碳和作为原料的生物源生长所消耗的二氧化碳在数量上基本持平，可减少大气污染及抑制温室效应。

　　2012年8月，全球行业分析有限公司发布全球生物燃料的全球综合报告。报告称，到2018年，全球生物燃料消费量将达到5110亿升。

　　―――― 是否健康 ――――

　　增加臭氧浓度导致肺部受损

　　很长一段时间，生物燃料一直被人们视为“绿色能源”，备受追捧。不过，近年来的一些科学研究也对生物燃料的“绿色”头衔提出质疑。

　　最近发表在《自然・气候变化》上的一项研究，似乎又揭开了生物燃料的另一面。

　　美国兰卡斯特环境中心的研究人员发现，桉树等作为生物燃料来源的树木，它们在生长过程中会释放高浓度的有机化合物――异戊二烯，该物质会与空气中其他污染物(如氮氧化物)混合，增加种植地附近空气中的臭氧浓度，这些臭氧可能对人造成伤害，导致生活在附近的人出现肺部疾病，严重的会导致人们吸入臭氧死亡，另外还会降低作物的产量。该研究组依据欧盟2020植树目标，计算后预计每年这些植物可能导致欧洲1400人死亡，还会造成7.1亿美元额外的医疗费用和作物损失。

　　臭氧会导致人类死亡，这似乎和我们印象里的臭氧层会保护人类的概念相矛盾。

　　的确，臭氧有着保护人类的作用。臭氧层可以吸收波长在270纳米―315纳米之间的、对生物有害的紫外线，这些紫外线可能导致皮肤癌、白内障等疾病患者的增加，甚至造成一些生物品种，如海洋浮游生物的灭绝。

　　那么臭氧是不是越多越好呢？答案是否定的。臭氧由于其强氧化性，对人体是有毒害作用的。若臭氧浓度高于100ppm，就会引起呼吸障碍和头痛。日常生活里，汽车、化工厂及发电厂排出的二氧化氮，在阳光的作用下，会产生化学变化，生成一氧化氮和活泼的氧原子，而这些活泼的氧原子将与氧气反应生成臭氧。这些臭氧往往会停留在对流层，让人感到呼吸困难，减弱肺功能，甚至导致肺组织受损。另外，臭氧还会与汽车排出的一些碳氢化合物发生作用，生成光化学毒雾，刺激人们的呼吸系统。有研究甚至将每年欧洲2.2万人的死亡归咎于在大气对流层的臭氧浓度过高。

　　可见，臭氧究竟是敌是友，功大于过还是过大于功，主要看它分布在大气层的哪个部分。如果在平流层，它就是我们的保护伞，如果在对流层，它将成为人类的杀手。

　　这项研究并不是科学界第一次对生物燃料的“绿色”特性提出质疑。此前，美国研究人员还发现，在使用生物燃料的过程中，未燃烧完的乙醇是主要排放物，而这种乙醇与一般乙醇的性质不一样。由于生物燃料中的乙醇携带玉米和甘蔗等传递的独特化学特征，这一特征与这些植物通过光合作用产生营养的方式有关，因此这种乙醇稳定性较差，容易转化成有害物质乙醛，对人体健康具有潜在危险。

　　―――― 是否经济 ――――

　　消耗大量粮食促使粮价上涨

　　除了影响健康之外，制造生物燃料要消耗大量的粮食，导致粮价上涨。以美国为例，美国是世界头号玉米出口国，2011年，其玉米出口占全球交易量的39%。但2012年美国玉米产量比上年下降4010万吨，出口减少640万吨。大量的玉米地已经沦为生物燃料的原料生产基地。那些原本想将所种植玉米用作食用的农民，现在却将玉米卖给了制造生物燃料的厂家，于是玉米变成了乙醇汽油的原料，而非人们盘中的食物。经济法则很明显的在这个生产制作过程中起到作用――用于生物燃料的玉米越多，食物的价格将越高。现在，人们似乎不得不面临这样一个选择：是想开车，还是想吃饭？

　　德国民间机构“粮食监督委员会”干事长蒂罗・博德认为，“生物燃料战略是一个威胁人类生存的错误”，主张停止生产生物燃料。专家指出，一方面，全球粮食储备已从2010年的1.75亿吨下降到目前的1亿吨。另一方面，生物燃料每年却要“吃掉”1.5亿吨粮食。如果停止其生产，全球就有足够的粮食储备，粮价也不会暴涨。

　　联合国粮农组织此前曾就全球粮价上涨发出警告，粮价上涨威胁到全球数亿低收入人群的生存需求。虽说粮价上涨的主要原因是严重天灾导致产粮区粮食歉收，但生物燃料发展对粮价上涨的影响也不容忽视。世界银行的一份报告称，生物燃料对全球粮价上涨的“贡献率”达70%―75%，相当于将全球3000万人推向贫困。

　　―――― 是否环保 ――――

　　整个生长加工过程不利减排

　　生物燃料曾被视为应对气候变暖的“神秘武器”，然而，这些“绿色燃料”真的有助于节能减排吗？有专家指出，对于生物燃料的环境效应，要考虑其整个生长和加工过程。

　　大气化学家、诺贝尔化学奖得主保罗・克鲁岑经研究发现，用油菜籽生产生物柴油对大气的破坏是普通燃油的1.7倍，用玉米生产汽车用生物乙醇对大气的破坏增加1.5倍。因为油菜和玉米都需要施用氮肥，这些肥料只有一部分会被作物吸收，而用不掉的氮在土壤微生物的硝化和反硝化作用下，变成氧化亚氮这样的温室气体，从而对大气臭氧层产生破坏。

　　在巴西，使用甘蔗生产制造生物能源，甘蔗田在每年收割之后，为了清除杂草和病害虫，都要留1/2―1/3毛叶，然后烧毁清园，这是一个向大气中释放大量二氧化碳的过程，极度污染环境。另据《科学》杂志报道，印尼烧荒种棕榈产生的二氧化碳，是同面积棕榈油生物燃料每年减排量的400倍。巴西烧雨林种大豆时产生的二氧化碳，是同面积大豆生物燃料每年减排量的300倍。美国普林斯顿大学的科学家指出，如果先烧荒再种玉米生产汽车用生物乙醇，其产生的温室气体要在167年后才能通过减排达到平衡。

　　(作者卜勇系中国科学传播研究所副研究员)

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　　第三代生物燃料备受关注

　　第一代以乙醇技术为代表的生物能源虽然十分成熟，但牵涉到与粮争地的问题不能继续规模化发展。第二代生物燃料以非粮作物乙醇、纤维素乙醇和生物柴油等为代表，原料主要使用非粮作物，秸秆、枯草、甘蔗渣、稻壳、木屑等废弃物。但第二代生物燃料在技术方面遇到瓶颈，转化率和原料成本存在较大问题。目前，人们将目光从陆地移到海上，第三代以藻类为原料的生物能源发展技术备受关注。

　　第三代生物燃料是指从海藻中提取油脂。藻类具有分布广泛、油脂含量高、环境适应能力强、生长周期短、产量高等特点。其生长不占用土地和淡水这两大资源，只要有阳光和海水就能生长，甚至在废水和污水中也能生长。生长速度以天计，从生长到产油只需要两周左右，而多数能源作物需要几个月。它的产油量也非常可观，一亩大豆一年下来约产油300公斤，而一亩海藻至少能产油2至3吨。

　　不过，第三代生物燃料现在还停留在实验室阶段，要进入商业化生产，依然任重道远，需要解决许多问题。首先是藻类品种的选择。藻类有数千种，选到正确的种类至关重要。其次，藻类生长的速度极快，必须控制好种植的数量，如果太多，阳光就会不够，造成大批死亡，而如果太少则达不到所需要的数量。即使成功收获藻类，还面临着如何把油提取出来的难题。