生物能源或?qū)⑦M入“藻時代”

一個新的現(xiàn)象是：集聚在各種能源論壇的各大石油公司的代表，對各國政府加速開發(fā)以藻類為代表的第三代生物能源，非但不反對、不反感，反而懷有極大的興趣。他們不放過每一個出席有關(guān)下一代生物能源的研討會的機會，他們在會上提出的問題比記者提出的還要多，他們所代表的世界石油公司、大多支持甚至投資參與藻類能源的研發(fā)項目。

如果說石油是“黑色金子”，那么水藻則是“綠色鉆石”。海藻油的出現(xiàn)，著實讓一直不溫不火的生物能源產(chǎn)業(yè)又火了一把。

從纖維素到海藻

海藻、芒草、玉米、木薯、秸稈、柳枝，還有各式各樣稀奇古怪的植物，在生物學(xué)家眼中，幾乎和“黑金”石油、煤炭沒有區(qū)別，甚至是更優(yōu)的能源。

zui早進入人類視野的是以玉米、甘蔗、大豆等農(nóng)作物為代表的*代生物能源。雖然技術(shù)成熟，在稅收和財政的補貼下，成本只比傳統(tǒng)石油略高，商業(yè)化也初具規(guī)模，但其“與糧爭地”、“餓死窮人”、“喂飽汽車”的擔(dān)心讓各國政府望而卻步。天生的缺陷讓它無法成為理想的生物能源。

中國以自己優(yōu)勢的非糧能源作物甜高粱、薯類和菊芋等為原料生產(chǎn)乙醇燃料，被稱為1.5代生物燃料。這種非糧乙醇能避免糧食消耗，但目前其產(chǎn)業(yè)化程度還不高，原料成本是制約因素。

近幾年，以麻風(fēng)樹為代表的木本油料作物作為第二代生物柴油開始引起關(guān)注。我國政府在西南地區(qū)已經(jīng)開始大規(guī)模布局建設(shè)能源林。但其制備的成品——生物柴油也面臨成本居高不下而難以與石油競爭的局面。

不久前，纖維素進入了人類的視野，科學(xué)家既可以利用現(xiàn)有的、被廢棄的纖維素資源，比如秸稈、林業(yè)廢棄物等，也可以規(guī)模化種植可收獲纖維素的能源植物，如芒草、柳枝等，但現(xiàn)實的困境依舊——成本還是太高。

二代生物能源受困于成本，還沒有進入產(chǎn)業(yè)化階段，范圍內(nèi)又掀起了第三代生物能源——藻類的開發(fā)熱潮。

商業(yè)化有多遠？

就在達沃斯論壇聚焦新能源議題時，美國*已經(jīng)悄然用上了從轉(zhuǎn)基因海藻中提取的油料。

據(jù)《衛(wèi)報》報道，不久前，美國*在一艘退役的驅(qū)逐艦上測試了2萬加侖海藻油，并在zui大的船運公司馬士基旗下一艘9.8萬噸貨柜船上測試了由美國*提供的30噸海藻油，用以替代低級的船用重油以及柴油燃料。兩次測試中，海藻油占7%~100%。

《衛(wèi)報》稱，作為其“綠色艦隊”項目的一部分，美國*計劃在更多的艦船上進行海藻油測試，并打算在2020年之前將傳統(tǒng)油料的消耗量減少50%。

聽上去不錯的海藻油來自地球上zui古老的生命形式之一——海藻。

海藻的生長不占用土地和淡水這兩大資源，只要有陽光和海水就能生長，甚至在廢水和污水中也能生長。生長速度以天計，從生長到產(chǎn)油只需要兩周左右，而多數(shù)能源作物需要幾個月。它的產(chǎn)油量也非常可觀，一畝大豆一年下來約產(chǎn)油300公斤，而一畝海藻至少能產(chǎn)油2~3噸。

不過，要想進入后石油時代，讓藻類制取的生物燃料成為產(chǎn)品，目前依舊需要解決許多問題。

首先是藻類品種的選擇。藻類有數(shù)千種，選到正確的種類是至關(guān)重要的。其次，藻類生長的速度極快，必須控制好種植的數(shù)量，如果太多，陽光就會不夠，造成大批死亡，而如果太少則達不到所需要的數(shù)量。即使成功收獲了水藻，還面臨著如何把油提取出來的難題。

去年，埃森克美孚公司宣布將投入3億美元用于生物燃料研發(fā)，這可能是迄今為止對生物燃料的zui大一筆投入。該公司稱，如果一切進展順利，可能會再追加3億美元投資。這個大餡餅砸中的正是藻類燃料。

埃森克美孚看中的是美國合成基因公司——美國頗具傳奇色彩的生物學(xué)家和創(chuàng)業(yè)家克雷格 ·文特(J. Craig Venter)一手創(chuàng)立。很多公司正通過分解富含油的水藻細胞獲得油時，文特爾另辟蹊徑，成功設(shè)計出一條從另一種生物體通往實驗水藻內(nèi)部的分泌途徑。現(xiàn)在，這些水藻可以釋放出漂浮在培養(yǎng)容器表面的藻類油。

文特爾認為，即便使用目前已有的技術(shù)，每英畝海藻能夠制造出的燃料已是每英畝玉米能夠制造出的燃料的10倍多。而目前所有藻類燃料公司面臨的zui大挑戰(zhàn)都是成本。如何在單位面積內(nèi)以低廉成本獲得盡可能多的藻類，降低成本，這是未來藻類燃料公司急需解決的問題。

中國的選擇

“第三代生物燃料是非常美好的愿景，至少為生物能源的未來開拓了新的思路和前景。”石元春院士告訴《中國科學(xué)報》，“第三代生物燃料，美國做得很好，中國也不錯。”

石元春一直被視為生物質(zhì)能源的堅定支持派。在他看來，相對于走在前面的美國，中國并沒有落下太多。

“第三代生物燃料現(xiàn)階段僅僅處于實驗室階段，個別實現(xiàn)了小試，連中試都很困難，何況其成本相對一二代生物燃料還要更高。”石元春希望告誡許多激情難抑的科學(xué)家，“任何產(chǎn)品，從實驗室到工廠還有一段很長的過程——不要把技術(shù)的理想和愿景與大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)攪在一起。”

第三代生物能源要進入商業(yè)化生產(chǎn)，將比二代還要遙遠。據(jù)中國石油大學(xué)新能源研究中心傅鵬程教授估計，藻類生物柴油的生產(chǎn)成本幾乎是石油的10倍，想要替代化石能源，恐怕還要10年之久。

從*代到第三代，成本、能源消耗、燃料轉(zhuǎn)化率等因素決定未來的生物燃料要打組合拳。

石元春認為，生物燃料產(chǎn)業(yè)的困惑在于，現(xiàn)在人們普遍認為*代是不可行的，但其實中國每年還有100多萬噸的余糧，“食之無味、棄之可惜”，可以考慮應(yīng)用；第二代大家都很關(guān)注，確實取得不少進展，中石油、中糧等大型國企已經(jīng)實現(xiàn)了幾千噸甚至萬噸的小規(guī)模生產(chǎn)，其成本比一代產(chǎn)品高20%~30%。“但放在中國具體國情之下，現(xiàn)階段zui有希望實現(xiàn)規(guī)模化與產(chǎn)業(yè)化的是1.5代。”

在石元春看來，被日益邊緣化的1.5代非糧乙醇，才應(yīng)該是中國現(xiàn)階段的現(xiàn)實選擇。

“從技術(shù)、成本到邊際性土地，問題都不大。”石元春說，“對1.5代盡管大家爭論很多，但在我看來，今后10年，1.5代應(yīng)該成為中國主導(dǎo)性生物燃料。”