1988年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主HartmutMichel教授

    生物燃料常常被描述為零二氧化碳排放、用來(lái)對(duì)抗全球變暖的理想武器，被吹捧為是減少全球?qū)剂弦蕾嚨慕鉀Q方案。根據(jù)國(guó)際可持續(xù)發(fā)展研究所(International Institute for Sustainable Development)的報(bào)告，全球各國(guó)政府紛紛出臺(tái)對(duì)發(fā)展生物燃料的支持政策，向生物燃料的生產(chǎn)與消費(fèi)中投入了超過(guò)200億美元的津貼。

各國(guó)政府對(duì)生物燃料滿懷希望與熱情，但是，利用可耕種土地或糧食作物來(lái)生產(chǎn)生物燃料引發(fā)了生物燃料“與人爭(zhēng)糧”的爭(zhēng)論。像玉米、甘蔗、植物油等此類(lèi)商品不僅可以作為常規(guī)的食物來(lái)源，也可以用作生物燃料的生產(chǎn)。在美國(guó)、歐盟以及巴西等政府的政策中，這些作物被用作生物燃料的生產(chǎn)，從而導(dǎo)致了糧食供應(yīng)的短缺。

HartmutMichel教授由于在某些特定細(xì)菌的細(xì)胞膜中發(fā)現(xiàn)了光合反應(yīng)中心的3D結(jié)構(gòu)而獲得1988年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。他現(xiàn)在是德國(guó)馬克斯普朗克生物物理研究所(MaxPlanckInstituteforBiophysics)的主任。此前，他曾經(jīng)在一篇評(píng)論文章中發(fā)表了他對(duì)生物燃料的觀點(diǎn)，最近，在新加坡的新加坡科技研究局(A*STAR)分享了他的想法。

光合作用的局限

作為全球頂尖的膜蛋白化學(xué)家，Michel教授對(duì)光合作用的效率有深刻的理解。他表示，首先從植物將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榭衫眯问?即NADPH)的方式來(lái)看，植物的光和色素只能最多吸收47%的太陽(yáng)光，而綠光、紫外光和紅外光都不可利用。更重要的是，計(jì)算顯示，大約只有12%的太陽(yáng)能可被植物轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存起來(lái)。

從每公頃土地的生物燃料產(chǎn)量來(lái)看，Michel教授表示，在德國(guó)，僅有0.3%的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎託?，而其他生物燃料如生物柴油和生物宜春的產(chǎn)量則更低。此外，這些產(chǎn)出中超過(guò)50%的價(jià)值相當(dāng)于在肥料、耕作、運(yùn)輸以及生物質(zhì)轉(zhuǎn)化等方面的投入。在中歐，每平方米可耕作土地的價(jià)值相當(dāng)于150w。

“生物燃料的生產(chǎn)與利用也不是零二氧化碳排放的，”Michel教授說(shuō)，并且種植用于生物燃料生產(chǎn)的植物是對(duì)土地利用度的極大浪費(fèi)。

“這將是更好的種植楊樹(shù)的土地用于生產(chǎn)生物燃料，并轉(zhuǎn)換成熱液炭化生物質(zhì)煤，”他說(shuō)。這樣一個(gè)過(guò)程涉及在水中生物質(zhì)加熱到攝氏160度，已捕捉到100%的可利用的碳。這樣做會(huì)節(jié)省了高達(dá)9倍以上的二氧化碳每平方米相比，生物燃料。

Michel教授建議，如要提高生物燃料的產(chǎn)出，科學(xué)家們可以研究如何通過(guò)修飾光合作用體中的色素來(lái)提高植物對(duì)光的吸收。他解釋說(shuō)，光合作用實(shí)際上在低光密度時(shí)最有效，在達(dá)到五分之一的全光照條件下趨于飽和。科學(xué)家可以通過(guò)對(duì)一個(gè)與將二氧化碳固定為可存儲(chǔ)能量的酶——RuBisCO進(jìn)行工程改造來(lái)提高效率。由于在紅藻中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有更高效的RuBisCO，因而這一目標(biāo)是可以實(shí)現(xiàn)的。

歐盟等政府對(duì)生物能源的政策

歐盟對(duì)于發(fā)展生物能源持積極的支持態(tài)度，考慮到發(fā)展生物燃料對(duì)糧食的影響，歐盟委員會(huì)通過(guò)立法對(duì)用糧食生產(chǎn)生物燃料的比例做了規(guī)定。在去年9月，歐盟委員會(huì)就曾宣布通過(guò)政策調(diào)整，將農(nóng)作物生物燃料的消費(fèi)比例限制在5%以內(nèi)。

2012年11月13日，歐洲生物質(zhì)能源協(xié)會(huì)(AEBIOM)發(fā)布了年度統(tǒng)計(jì)報(bào)告《2012歐洲生物能源展望》，對(duì)歐洲能源現(xiàn)狀和生物能源發(fā)展情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。2010年歐盟煤炭、石油和天然氣的對(duì)外依存度分別高達(dá)59%、62%和84%。因此大力發(fā)展包括生物能源在內(nèi)的可再生能源對(duì)于確保歐盟能源安全至關(guān)重要。

美國(guó)也積極資助生物能源。2013年4月4日，美國(guó)能源部在華盛頓宣布，將為三個(gè)生物能源研究中心提供一個(gè)額外5年期由持續(xù)的國(guó)會(huì)撥款的資助。美國(guó)能源部長(zhǎng)朱棣文表示，“發(fā)展下一代的美國(guó)生物燃料將會(huì)增強(qiáng)我們的國(guó)家能源安全,擴(kuò)大國(guó)內(nèi)生物燃料行業(yè),并產(chǎn)生新的清潔能源工作。它將幫助美國(guó)的農(nóng)民,在農(nóng)村社區(qū)創(chuàng)造巨大財(cái)富增長(zhǎng)的新機(jī)會(huì)”。

巴西是世界第三大生物柴油生產(chǎn)國(guó)，年產(chǎn)量約69.4億升，其中45.9億升用于出口。巴西政府重視發(fā)展生物能源，并將其作為一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)、科技、能源政策。在巴西2011年至2014年的《科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》中，國(guó)家研發(fā)創(chuàng)新戰(zhàn)略領(lǐng)域有15個(gè)，其中生物燃料位列第二位。巴西除了當(dāng)前以甘蔗生產(chǎn)乙醇外，還研發(fā)了另一項(xiàng)生物柴油關(guān)鍵技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)使蓖麻、棕櫚、棉花、大豆、向日葵(300111)和玉米等可以大量生產(chǎn)的作物以及動(dòng)物脂肪等都可作為這種新型生物能源的原料。目前巴西生產(chǎn)生物柴油80%是以大豆為原料。規(guī)?；嘤⒃迨前臀髡谘邪l(fā)的另一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，而以微藻作為生物柴油的原料，則可以環(huán)保與煉油一舉兩得。

中國(guó)國(guó)務(wù)院新聞辦公室在2012年10月24日發(fā)布了《中國(guó)的能源政策(2012)》白皮書(shū)。其中在生物質(zhì)能部分提到：中國(guó)堅(jiān)持“統(tǒng)籌兼顧、因地制宜、綜合利用、有序發(fā)展”的原則，發(fā)展生物質(zhì)能等其他可再生能源。在糧棉主產(chǎn)區(qū)，有序發(fā)展以農(nóng)作物秸稈、糧食加工剩余物和蔗渣等為燃料的生物質(zhì)發(fā)電。在林木資源豐富地區(qū)，適度發(fā)展林木生物質(zhì)發(fā)電。發(fā)展城市垃圾焚燒和填埋氣發(fā)電。在具備條件的地區(qū)推進(jìn)沼氣等生物質(zhì)供氣工程。因地制宜建設(shè)生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)基地。發(fā)展生物柴油，開(kāi)展纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)示范。在保護(hù)地下水資源的前提下，推廣地?zé)崮芨咝Ю眉夹g(shù)。加強(qiáng)對(duì)潮汐能、波浪能、干熱巖發(fā)電等開(kāi)發(fā)利用技術(shù)的跟蹤和研發(fā)。