寻找最佳的非食用生物质原料替代粮食作物生产乙醇，正在成为世界性的共识。非食用生物质原料来源非常广泛，只要合理开发，燃料乙醇不但不会对粮食安全构成威胁，反而能在一定程度上保障粮食安全。那么，生物质新能源之路，需要怎样避开“粮”字而独辟蹊径呢？

■徐子龙

荒地遍植能源草 乙醇原料不用愁

一直以来，人们总是轻视草所蕴含的些许能量。但农学家从没有这样认为，他们已从6500种野生杂草里找到30种“能源草”，可用以制取生物乙醇，也可发电。美国有一种分布极广的杂草，俗称“黄鼠草”，用这种草可提炼生物乙醇，每公顷野生黄鼠草能提炼出1吨乙醇，而每公顷人工栽培的杂交黄鼠草最高可提炼6吨。若按这个比例推算，那么在方圆30公里的土地上种植这种杂交黄鼠草，平均一昼夜能产50千克“石油”。因而，能源草已被认为是最有发展前途的生物质资源之一。

在2008世界草地与草原大会上，中国农业大学草业科学系教授张英俊表示，生物质能是清洁能源的重要组成部分，中国计划用适宜的草本植物开发液体燃料能源。由中国农业大学资源与环境学院教授胡林提供的研究报告讲，中国未被利用的荒草地，是最重要的保留土地资源之一，如果把其中能适合种植的361万公顷荒草地种植能提炼乙醇的能源草，每年潜在的生物乙醇产量可达1100万吨，能替代当今中国汽油消费的23％。这份研究报告还说，尽量减少对食物和其他农产品生产的影响，是开发生物能源产业的基本原则。作为边际土地，未被利用的荒草地是中国生物能源生产的一条重要途径。

因中国用草本植物产油，现在还处在计划阶段，所以考察适宜中国气候和土壤生长的草本产油植物，变得十分紧迫。国内专家特别推荐了两种在我国生长广泛的菊芋（洋生姜）、锦葵。这里，尤其需要大书特书的是菊芋，不但可在荒草地试种，而且适合海边盐碱滩涂推广。一次种下，自然生长；每年挖取其块茎即可，第二年还会自己生发；亩产量可达万斤。菊芋的糖的含量，超过甘蔗30％，甜度是蔗糖的一倍，出油率非常高。

如果要放宽视野，积极从国外引进、栽植优良产油草本，在中国荒草地进行试验，也是一刻也不能迟疑下去了。可喜的是，国外植物学家已有重大发现。据悉，在澳大利亚北部，生有两种可提取石油的多年生野草—桉叶藤和牛角瓜，产油率都较高。

更值得称道的是，我国著名菌草技术发明者、福建农林大学林占 研究员，种出了一种产量非常高、可用来发电的巨菌草。据透露，浙江兰溪电厂与林占达成协议，将巨菌草当作发电的能源草，在兰溪市试种17亩并将推广。

今年10月能源草将收割，届时将进行现场鉴定，仔细测定每亩草究竟能发多少电。

营建产油林木基地 功到必有利

草，能产油；产油之树，更是“油”气冲天。诺贝尔奖金获得者，美国著名化学家卡尔文教授，早在20世纪70年代首次在巴西的热带森林中就发现一种橡胶树，这种树在半年之内每棵可分泌出20一30公升的胶汁，其化学成分同石油相似，不必经过任何提炼，即可当作柴油使用。通常每棵橡胶树每年能产油50千克。如果抢抓机遇大规模造林，效益肯定不错。

巴西还有一种鼎鼎大名的苦配巴树，人称“石油树“。苦配巴高30米，粗约l米，在树干上开个孔，原油就会源源流出，一昼夜可出原油25千克左右，隔40天左右可采集一次，这种油可直接用于柴油机。卡尔文教授在1986年就首开人工种植“石油树”之先河，在加利福尼亚种了0.4公顷“石油树”，一年收获50吨石油，他的成功在世界上激起一股研究开发“植物石油”的浪潮。美国成功地栽培续随子和缘玉树两种“石油树”。这两种树，每公顷可采集原油最高达125桶。

中国也拥有丰富的木本油料树种，种子含油量在40％以上的植物有154种，目前总面积超过400万公顷，果实产量超过500万吨，具有开发乙醇燃料的广阔前景。此外，中国尚有宜林荒山荒地超过8亿亩，盐碱地、沙地、矿山、油田复垦地等边际性土地有近15亿亩，都可以用来种植能源树种，补充未来发展对生物质能源资源的需求。

中石化、中海油等国家能源龙头企业，看好林业乙醇燃料发展潜力，在内蒙古、安徽、湖南、四川、云南、海南、贵州等地进行小桐子、文冠果、黄连木等优良种苗基地培育。我国西部和华南地区的油桐、麻疯树（麻疯树籽含油率达50％），更是加工转化乙醇燃料的良好原材料，现有10万亩，到2010年种植面积可达1000万亩。

我国把发展林业生物质能源，已作为现代林业建设的重要内容，将规模化培育能源林列入林业“十一五”发展规划，初步提出到2020年培育能源林2亿亩。全部成林后，加上现有林业资源，每年可达到提供600万吨乙醇燃料原料和4亿吨木质纤维燃料的发展目标。

打开海藻“能源库”，闯入阿里巴巴之门

也许林业在各种内外力量的推动下，会有足够的自信将生物乙醇产业从小打小闹转向规模生产，但林木生长的长时间则成为对每个林业经营者的考验。而且，人们对相应的知识谱系是否有相似的了解，是否有积极而乐观的兴趣，也是问题所在。

英美专家出语惊人：海洋中，蕴藏着极其丰富的海藻资源。特别是在沿海和近海大陆架，全面推广养殖高脂海藻，产业化制取乙醇或用其发电，是人类闯入新能源的阿里巴巴之门。海洋是另一片“广袤的土地”，完全可以通过基因工程方法“种出”可再生能源载体—海藻。

美国纽约市新能源研究所，在海湾地域专门建池养殖海藻。为加快海藻生长，研究所施加氮肥并吹入二氧化碳，提高藻体类脂物含量，从中可提取类脂物可加工成柴油或汽油。每平方米水面，平均每天可获500多克的藻体，含类脂物量67％以上。这样，每年可从藻体中提取燃料油122 升，其成本费与目前的燃料油价格相当。另一家太阳能研究所的试验海域，平均每年每平方米水面可提取燃料150 升，能投入商业性生产。

如果全世界沿海国家，都用“工程微藻”生产燃料乙醇，就完全不会影响国际粮食的价格，进而波及经济安全。美国能源部和太阳能研究所，利用生长在美国西海岸的巨型海藻，成功地提炼出优质乙醇。大力发展“工程微藻”，使之成为新能源建设的崛起之师，变得举足轻重。其优越性在于：微藻生产能力高，用海水作为天然培养既可节约农业资源，而且比陆生植物单产油脂高出几十倍。发展富含油质的微藻，是燃料乙醇用料转变的一大趋势。

令人惊叹的是，美国研究人员还培养出巨型海藻马尾藻和加州棕藻，建造了“海藻农场”。可产出庞大的海藻生物量，既用于制造沼气又可制药。这两种巨型海藻生长非常快，每天至少长0.6米，易再生，收获后无须再种，可源源不断地提供海藻生物量。

美国设在科罗拉多州的太阳能研究所用一个直径20米的池塘养殖藻类，年产藻4吨多．可产油3000多升。日前，这个研究组正从分子生物学角度，开发能产至多的油脂类的藻类，研究目标是在2010年前，用藻类生产的乙醇能提供美国机动车所用燃料总量的8％-10％。

以生物质氢能 神奇点化未来世界

在“绿色能源成为世界清洁阀”等等类似命题的教育下，天空、陆地、海洋中的“行走”的飞机、轮船和汽车，需要的不止是一个生物乙醇。向往最洁净之路的生物质氢能—有了比生物乙醇更环保的渠道，但准入的门槛也更高。

氢能是一种储量大、后续性强、热效率高的环保型能源，它可通过一定方法利用其它能源质制取。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。水经电解，可以制氢，但电耗过高，不适宜大规模生产。

当前，用生物质气化制氢，是最经济实惠的方法。研发生物产氢技术，离不开海水中的藻类和光合细菌。大量培养海洋藻类，然后通过光合作用和光合细菌产氢，是一条大有希望的途径。光合细菌产氢，是在将海藻中的氢元素通过裂解或者气化的方法提取出来。科学家着眼于遗传工程技术和细胞固定化技术，可使光合细菌“推动” 海藻生物连续产氢。加拿大、德国、日本等国家，正全力支持这项生物产氢技术。在加拿大，已建成每天生产液态氢10吨的工厂。德国建立了“藻类农场”产氢。

特别令人惊奇的是，用光合细菌处理高浓度废水（如造纸废水），既防止污染、保护环境，又能获取菌体蛋白质及其他生物活性物质，用以产生氢气。而中国哈尔滨工业大学教授任南琪，独辟蹊径利用有机废水发酵法通过微生物制氢，傲视天下。这种产氢过程，伴随有机物的降解，能使废水得到净化，可谓“一箭双雕”。

用各种各样的生物质产氢，不仅用作汽车燃料，而且经液化后运往所需地，还能用作电厂燃料。若将氢液化，然后将液氢冷却，使之成为冰糕状叫脂膏氢，可作火箭的“口粮”。火箭使用这种脂膏氢，发射力可提高1.5 倍。我国早已试验成功的氢弹，也是氢能的一种特殊应用。

浙江大学新材料所与内燃机所，最近合作成功地改装了一辆燃用氢－油混合燃料的中巴车，通过添加约4.7Wt％氢气进行的氢－汽油混合燃料燃烧，平均节油率达44％。我国自行研制的30kw氢燃料电池电动汽车，成为氢能利用的新看点。以氢作燃料的汽车，在经济性、适应性和安全性方面均有良好前景，但目前存在贮氢密度小和成本高两大障碍。大量廉价氢的生产，是实现氢能利用的根本。而且，氢能的使用必须推广氢加注站，让加氢像加汽油一样方便。但值得注意的是，氢分子重量轻，极易向空气中泄漏、扩散。

木质纤维液化发酵 好一个“点木成金”

毕竟以氢作燃料的时代，还是遥遥无期。其成功运转，需要国家的强力推进。因作为高技术的能源产品，它还只是拥有极少量的商业拥趸。生物制氢技术的发展，完全按照从专业研究中获得的用户偏好进行调试。对有限的消费者来说，仅是对时尚消费符号的占据和认知。在汽油、柴油稳稳占据能源市场的主流位置的时刻，生物乙醇才是最现实的力量。寻找生物乙醇原料的国情回归，才是生物燃料产业发展的理性之路。

但只在现有液体燃料标准统治下，人们对生物乙醇的选择并不见得那么仁慈，在征服市场的过程中，需要国家根据的中国的实际来前瞻操作。譬如，木质纤维植物储备量巨大，是中国的国情实际之一，国家需要给予政策助力。木质纤维，作为能源材料，当前的主要方式是直接燃烧。这样燃烧不但不完全，而且对环境造成巨大污染。液化，是大规模利用木质纤维素的最有效方法之一。真正的远见，是对未来机遇的有效预想和大胆试验。木质纤维生物乙醇，用诗意一点的话说，坦白、清新—它在优美地触及现实的痛点，它的美妙与中国的漂亮干净具有独特关系。

以木质素纤维的“水解液”（先期处理过的木生物质）为原料，采用特定微生物进行油脂发酵，是一项适合我国国情的制取乙醇燃料的“康庄大道”。该路线不依赖耕地和油料植物，木质原料经水解得到廉价的碳源，纤维素发酵后得到微生物油脂，再经酯化制备生物乙醇燃料。欲加速扩大产油微生物的规模并缩短发酵所需时间，须高度关注全细胞生物催化剂的应用。令人始料不及的是，木质纤维素液化后，不但可制得生物乙醇，还可得到可燃性气体。

全面研究国情现状，从普通的生物质入手“点化”财富，是大有可为的。在中国生物质能转化中，我们必须从自有的丰富、廉价资源出发，从有价值推广的生物品类出发，看准的事情，就坚定不移地干下去。清华大学刘德华教授强调，生物质能利用，特别是乙醇燃料，是我国建设和谐社会、解决“农业、能源、环境”难题、理顺国情实际的最佳切合点。我国的老少边穷地区—生物质能与土地资源富集，通过发展生物产业，可以让这些地区形成新兴产业，让农村地区形成工业化支点。刘教授曾专门到青海省调查，青海是德国面积的两倍，非常适合种植油菜。现在德国通过生产乙醇燃料年产量140万吨，如果青海能够发展到德国水平，其产业链收益非常可观。再如，我国新疆棉产区面积广大，如果在棉籽中引入一个产油基因，即可让棉籽产生很高的副效益。

用秸秆造油 变废为宝的“朝阳工程”

油菜籽和棉籽，说到底是着眼乙醇原料的地域生产安排、育种专项突破，但并没有针对中国本身的独特现实，做一番从实际出发、从现在出发的构想。生物质资源中90％的木质纤维素尤其秸秆未被利用，这才是中国存在最广泛的可再生性生物质资源的现实。中国是一个农业大国，生物质一直是农村的主要能源之一。

目前，绝大部分农作物秸秆，因得不到有效利用而就地焚烧于农田，不仅浪费了大量的能源，而成了严重的环境污染。众多粮食、木材、茶叶、果类等加工厂，每天都有大量的谷壳、锯末、木屑、果壳等废弃物产出堆放，亟须生物质气化转换成可燃气。我国扶持秸秆、谷壳、锯末、木屑、果壳等生物质能源产业发展的政策，尚缺乏可操作性。中央和各级政府应尽快制定出相关政策，以此作原料产油—每吨价格补贴多少，以此发电上网—实行怎样的优惠政策。如这些政策及时、有效、有推动性，可以尽早实现生物乙醇非粮生产的产业化拓展。

中国科学技术大学生物质洁净能源实验室，早在2006年就成功研制出每小时可处理150公斤生物质秸秆热解液化工业中试装置。曾先后采用玉米秆、棉花秆、木屑和稻壳等多种原料进行的热解液化试验表明，秸秆产油率50％以上、木屑产油率60％以上。这种方式得到的初级生物油，通过水蒸汽催化重整，可制取较高氢/碳比的富氢合成气(主要组分为H2/CO/CO2的混合气)。这种合成气进一步纯化，可获得氢气，也可通过不同的工艺合成制取柴油、汽油、甲醇或二甲醚等高品位的液体燃料。

最令人激动的是，安徽丰原生化集团公司，将秸秆乙醇燃料技术打造成中国特色的“点柴成金”术。他们通过联合攻关，经一系列深加工最终转化为燃料乙醇。据悉，丰原“农作物非食用性产品加工转化项目”已进入中试阶段，2006年10月，我国政府决定在安徽丰原建立研发秸秆燃料乙醇国家级实验室。将秸秆燃料酒精的研发列为了国家重大科技专项，秸秆乙醇不再是一个遥不可及的神话。

专家测算，如果我国每年能利用全国50‰的作物秸秆、40‰的畜禽粪便、30‰的林业废弃物，以及开发5‰的边际土地种植能源作物，并建设约1000个生物质转化工厂，那么其产出的能源就相当于年产5000万吨石油，约为一个大庆油田的年产量，农民也因此新增收入400亿元和一千多万个就业岗位。