生物质能,拜太阳所赐

闫 岩 安 然

虽然世界各国的法律都禁止“酒后驾车”,但是在南美最大的国家巴西,却有超过500万辆汽车“酒后”行驶在路上而受到政府的鼓励。只不过,“喝酒”的不是巴西的司机,而是他们的座驾——汽车。

巴西是世界上唯一普遍使用酒精作为汽车燃料的国家,不仅如此,巴西还有一万多架小飞机以99.5%的乙醇为动力。作为世界第一大甘蔗生产国,巴西以甘蔗为原料生产燃料酒精来替代汽油,这一做法正是全球生物质能源开发、利用的一个杰出代表。

所谓生物质,就是通过光合作用而生成的有机物,木材、农作物、杂草、藻类以及畜禽粪便等都属于生物质。绿色植物通过光合作用把太阳光的能量转化为化学态的能量储存起来,最终成为生物质能源。

与风能发电、太阳能供热不同,生物质能源不仅可以产生热,还可以生成乙醇、生物柴油;生物质发电替代燃煤具有明显的节能减排效果;而且,它还可以做成气态的沼气来替代天然气。

众所周知,“钻木取火”是人类最早利用能源的方式,其实那就是对生物质能的利用。随着科技的进步,人类越来越多地把煤、石油作为能源,但是出于环境保护的要求,现代人又需要“回到远古”,通过高科技的手段重新发展、利用生物质能源。

生物质能和风能、太阳能一样,同属于“可再生能源”家族,它们的“母亲”都是太阳能辐射。目前,生物质能已成为仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源。

从美国的玉米,到巴西的甘蔗

生物质能源产业最早出现在二战时期的美国,其初衷并非为了解决能源问题,而是为了消化过剩的粮食。由于第一次世界大战后粮食过剩和价格暴跌的情形让美国人记忆犹新,早在二战结束前,美国政府就鼓励用谷物制造乙醇汽油,用作汽车燃料。

巴西的“生物乙醇计划”则是为了扭转这个国家90%的石油都依赖进口的局面。自1975年开始,巴西政府用补贴、设置配额、甚至处罚等各种干预手段,鼓励国内发展和使用甘蔗乙醇燃料。到2008年上半年,国际石油价格屡创新高,而以甘蔗乙醇为依托,巴西国内的油价却岿然不动。

据清华大学核能与新能源技术研究院教授李十中介绍,巴西的甘蔗乙醇已经替代了50%的汽油。现在巴西的汽车百分之百都是“灵活燃料汽车”——这种汽车既可以用乙醇燃料,又可以用汽油做燃料。

20世纪末,美国开始更加重视利用生物质原料,发展可以替代石油的产品。1999年,克林顿还为此专门签署了一项总统令。美国是一个玉米生产大国,又是一个有玉米生产加工传统的国家。所以它一开始的切入点就很顺理成章地走玉米乙醇加工的道路。

21世纪初,中国生物质能的发展也与当时粮食生产过剩有关。1998～1999 年,中国的粮食产量超过5亿吨,导致了库存剧增。粮食长期储藏后变成陈化粮,这种粮食无法食用仅能用作工业原料。为了解决这一问题,也为了缓解国内石油短缺、依赖进口的状况,在 “十五”期间中国共建设了4家生物燃料乙醇生产厂。“这些企业总共生产了102万吨生物乙醇,之后中国便没有以粮食为原料进行的大规模生物质能制备。”国家发改委能源研究所可再生能源研究中心专家秦世平告诉《中国新闻周刊》。

在陈化粮耗尽的同时,国际上叫停生物质能的声音此起彼伏。美国世界观察研究所所长莱斯特·布朗曾在他的文章《谁来养活中国人》中毫不客气地说:“我们到底要拿粮食喂人,还是喂汽车?”

中国:不与人争粮、不与粮争地

出于对粮食安全问题的考虑,中国政府叫停了各地正在生产和上马的生物乙醇加工项目。2007年7月,农业部出台的《农业生物质能产业发展规划(2007年-2015年)》明确提出,始终要把保障国家粮食安全作为农业发展的第一任务,开发能源作物应坚持“不与人争粮、不与粮争地”的前提。把开发、利用“非粮食生物质能”作为发展的主流。

发展生物质能源的确要以各国的国情为出发点。巴西和美国的做法,中国显然无法效仿:与许多国家丰富的土地资源相比,中国人均耕地面积仅有1.4亩,还不到巴西的三分之一。土地少,人口多,粮食紧缺的现实,使中国发展生物质能源的客观条件比美国和巴西等国都更为苛刻。发展生物质能的难题,到底该如何破解呢?

李十中把眼光转向了在中国已经有5000年种植历史的甜高粱。据介绍,和普通高粱相比,甜高粱秆的含糖量和甘蔗差不多,糖度基本上在13%到14%。不仅如此,甜高粱还具有甘蔗不具备的特点——起源于干旱、炎热、土壤贫瘠的非洲大陆,恶劣的生态条件使它具有很强的抗逆境能力。

李十中说,甜高粱可以在盐碱地上生长,在盐碱度0.6%以下的地上都可以比较高产。而且它的用水量非常少,大约是玉米的60%左右,只是甘蔗的七分之一;此外,甜高粱的生长期短,大约只有四个月左右。我国沿海地区的滩涂地、盐碱地如果种粮食,产量很低,但要是种甜高粱,就充分地利用了土地资源,不存在“争粮争地”的问题。

“我们的技术可以把甜高粱转化成乙醇,把高粱秆粉碎以后直接发酵,24小时就可以发酵完,得到95%的乙醇。”李十中对自己的研究充满信心,“而且,除了高粱秆,它还产高粱米,可以做粮食、也可以做饲料,这样不会影响粮食安全,如果能形成这种产业链多好啊。”

目前,各国科学家已经把目光转移到第三代的生物质能源产品。海藻,就是其中的新宠。据香港生物能源有限公司总裁曹士和介绍,藻类是一种单细胞植物,但是它已经生存了几亿年,它能够在光合作用下,把二氧化碳先变成糖,再转化成油脂积蓄在体内,藻类身上的油脂则可以提炼成石油。所以,尽管海藻的个体小到肉眼几乎无法辨识,但是,它们却成为未来生物质能源的“特种部队”。

抢占技术制高点

实际上,不仅是海藻,许多清洁能源新技术和新方法都掌握在美国手中。据国家发改委能源研究所副所长李俊峰介绍,美国动用了32个国家级实验室、300多所大学、2万多名科学家、30多万名研究生和博士生,来研究能源新技术,在这些技术的研发上有前瞻性的安排。

在美国总统奥巴马8750亿美元的救市计划中,有1100亿属于科技投入,而这1100亿美元当中的一半是用于清洁能源研发的,这也预示了这个国家对于抢占未来科技制高点的决心。

2007年9月4日,中国国家发改委制订了《可再生能源中长期发展规划》,计划在未来15年内投资约1.5万亿元用于发展可再生能源,到2020年发展燃料乙醇至1500万吨、生物柴油500万吨。虽然在这一规划中生物质能占据一席之地,但是相比近年来被认为“过热”的风能、太阳能而言,生物质能还是显得有些沉寂。

辉南宏日新能源有限公司董事洪浩认为,目前,由于国内生物质能项目的规模普遍不大,受重视程度不够。而风能、太阳能则是靠政府的扶持,力度很大,所以大家关注的很多。但他相信,“生物质能源这个产业有它自己的生命力,需要慢慢成长,由市场来一步步拉动。目前,生物质能产业发展得还很累,但是会越来越好。”

两院院士、中国农业大学教授石元春表示,很多国家将生物质能源提到新的战略高度,正在紧锣密鼓地加大对先进生物燃料的投入,技术进展迅速。他呼吁,中国“应尽快明确生物质能源在‘三农和能源问题中的战略作用,客观、科学、实事求是地将生物质能源摆在合适地位”。 ★