生物能源現(xiàn)在已經(jīng)是炙手可熱的焦點話題。本人前幾年曾打算介入生物能源研究和開發(fā),后因資金問題不到位而不得其門而入,但多次參加過一些國際、國內(nèi)學術會議,查閱了相關科學文獻,也算了解生物能源是咋回事。以下從環(huán)境與經(jīng)濟兩方面談談生物能源的開發(fā)前景。
生物能源的環(huán)境效應。石油、天然氣、煤炭等天然礦物資源都是由古代動植物殘骸經(jīng)過長期地質(zhì)、化學、物理變化而形成的,屬于廣義的生物能源,但更通俗地稱呼是礦物能源。狹義的生物能源特指來自能源植物(包括糧食、油料作物)及能源微生物的生物質(zhì)能源。
因此,無論古代或現(xiàn)代生物能源,其化學本質(zhì)都是有機化合物。生物能源對環(huán)境、氣候的影響取決于它們被利用的方式,如果采用灼燒產(chǎn)能方式,那么所有生物能源的環(huán)境效應基本相同。相反,如果設法將普通能源轉(zhuǎn)化成清潔能源(如乙醇、甲烷、氫氣等),那么就會對環(huán)境更加友好。
生物能源的經(jīng)濟效應。目前生物能源產(chǎn)品主要是農(nóng)作物秸稈發(fā)酵生產(chǎn)的乙醇等短鏈有機化合物,以淀粉為原料生產(chǎn)乙醇只有在糧食過剩時才有應用價值,否則就會嚴重沖擊糧食供應,抬高糧食價格,得不償失。
同時,用油料作物作為生物能源的自然資源,就目前來說還缺乏足夠的競爭力和招商引資能力。就銷售價格而言,食用油遠高于柴油。即使價格低廉的地溝油,也沒有人舍得用來生產(chǎn)柴油。因此,油料作物幾乎不可能用來生產(chǎn)任何生物能源。
如果說生物能源生產(chǎn)過程中的發(fā)酵成本還可以接受的話,那么生物質(zhì)的前加工則耗費巨大。農(nóng)作物秸稈主要由纖維素和半纖維素等構(gòu)成,必須將它們水解成簡單的單糖以后才能被發(fā)酵微生物利用而合成乙醇,然而購買成品纖維素酶及半纖維素酶類的花費巨大,導致生物能源企業(yè)基本不能贏利。
我認為,今后生物能源的原材料應該以開發(fā)非糧非油植物為主,如人不能食用的油品,尤其要注意利用藻類、光合細菌。其次,生物能源的發(fā)酵生產(chǎn)應當采用纖維素酶及半纖維素酶轉(zhuǎn)基因微生物。另外,生物能源的產(chǎn)品形式除乙醇、丁醇、戊醇外,還可重點考慮氫氣。
一個較有潛力的發(fā)展方向是利用基因敲除技術將光合細菌的某些代謝途徑去掉,使之成為單純的產(chǎn)氫光合細菌,這樣經(jīng)過改造的光合細菌就可以在密閉的光照環(huán)境中產(chǎn)氫,這大概應該算是一個比較理想的生物能源,國家應當鼓勵和支持這樣的研究方向。