生物能源现在已经是炙手可热的焦点话题。本人前几年曾打算介入生物能源研究和开发,后因资金问题不到位而不得其门而入,但多次参加过一些国际、国内学术会议,查阅了相关科学文献,也算了解生物能源是咋回事。以下从环境与经济两方面谈谈生物能源的开发前景。
生物能源的环境效应。石油、天然气、煤炭等天然矿物资源都是由古代动植物残骸经过长期地质、化学、物理变化而形成的,属于广义的生物能源,但更通俗地称呼是矿物能源。狭义的生物能源特指来自能源植物(包括粮食、油料作物)及能源微生物的生物质能源。
因此,无论古代或现代生物能源,其化学本质都是有机化合物。生物能源对环境、气候的影响取决于它们被利用的方式,如果采用灼烧产能方式,那么所有生物能源的环境效应基本相同。相反,如果设法将普通能源转化成清洁能源(如乙醇、甲烷、氢气等),那么就会对环境更加友好。
生物能源的经济效应。目前生物能源产品主要是农作物秸秆发酵生产的乙醇等短链有机化合物,以淀粉为原料生产乙醇只有在粮食过剩时才有应用价值,否则就会严重冲击粮食供应,抬高粮食价格,得不偿失。
同时,用油料作物作为生物能源的自然资源,就目前来说还缺乏足够的竞争力和招商引资能力。就销售价格而言,食用油远高于柴油。即使价格低廉的地沟油,也没有人舍得用来生产柴油。因此,油料作物几乎不可能用来生产任何生物能源。
如果说生物能源生产过程中的发酵成本还可以接受的话,那么生物质的前加工则耗费巨大。农作物秸秆主要由纤维素和半纤维素等构成,必须将它们水解成简单的单糖以后才能被发酵微生物利用而合成乙醇,然而购买成品纤维素酶及半纤维素酶类的花费巨大,导致生物能源企业基本不能赢利。
我认为,今后生物能源的原材料应该以开发非粮非油植物为主,如人不能食用的油品,尤其要注意利用藻类、光合细菌。其次,生物能源的发酵生产应当采用纤维素酶及半纤维素酶转基因微生物。另外,生物能源的产品形式除乙醇、丁醇、戊醇外,还可重点考虑氢气。
一个较有潜力的发展方向是利用基因敲除技术将光合细菌的某些代谢途径去掉,使之成为单纯的产氢光合细菌,这样经过改造的光合细菌就可以在密闭的光照环境中产氢,这大概应该算是一个比较理想的生物能源,国家应当鼓励和支持这样的研究方向。
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