發(fā)展生物能源應(yīng)對(duì)能源壓力已成為全球共識(shí)。但是，生物能源碰見了幾個(gè)大障礙：作物的光合作用效率十分低下、原料困擾和技術(shù)難題。

“莊稼的光合作用效率很低，大約只有1%左右，微藻稍高點(diǎn)，但也只有6%左右。”一位工業(yè)生物技術(shù)專家說，“這意味著生物能源的產(chǎn)量上不去。此外，原料問題、技術(shù)問題都還很復(fù)雜。”

他說，生物能源只能戴著鐐銬跳舞。

光合作用效率“鐐銬”

中國(guó)科學(xué)院大連化物所研究員趙宗保告訴記者，光合作用效率主要指太陽(yáng)能的利用效率，是植物通過光合作用制造的有機(jī)物中所含有的能量與光合作用所吸收的光能的比值。

“植物吸收太陽(yáng)能，經(jīng)過光合作用，太陽(yáng)能變成葡萄糖儲(chǔ)存在植物體內(nèi)，等于是儲(chǔ)存的能與所吸收的光能的比，這個(gè)比值就是光合作用效率。”趙宗保進(jìn)一步解釋說。

中國(guó)科學(xué)院植物研究所研究員、光合作用專家陳暉博士對(duì)記者說，只要利用太陽(yáng)能，無(wú)論是水稻、小麥的產(chǎn)量，還是光伏電池、太陽(yáng)能的發(fā)電都會(huì)存在轉(zhuǎn)化效率問題。

“如果太陽(yáng)能能100%轉(zhuǎn)化過來(lái)，那不就不用愁能源問題了嗎？這個(gè)世界不就富有了嗎？”陳暉在電話里笑著說。

陳暉告訴記者，從目前文獻(xiàn)報(bào)道來(lái)看，1%~6%的光合作用效率“算是比較合理的范圍”。

由于受到光合作用效率的限制，導(dǎo)致生物能源發(fā)展先天不良。生物能源專家、中國(guó)工程院院士汪燮卿接受記者采訪時(shí)表示：“這些專家的估計(jì)還是比較科學(xué)的。”

汪燮卿解釋說：“生物質(zhì)能源是低密度能源，也就是單位面積產(chǎn)生的能量不是很高，所以如果你搞一個(gè)十幾萬(wàn)噸、幾十萬(wàn)噸的裝置，運(yùn)輸、儲(chǔ)存輻射的半徑太大，恐怕成本會(huì)太高。”

石油化工專家閔恩澤院士也對(duì)記者說，生物質(zhì)能源是一年的太陽(yáng)能，而地下的煤、石油是若干年的太陽(yáng)能。“我們打一口井，一年可以出成千上萬(wàn)噸的油，但是生物質(zhì)能，要占用很大一塊地方，才能出一頓的油。”

幾十萬(wàn)噸的產(chǎn)能尚且如此吃力，面對(duì)中國(guó)動(dòng)輒上千萬(wàn)噸的需求，生物能源顯得多少有些力不從心。

“按我的估計(jì)，在未來(lái)10年或者更長(zhǎng)的時(shí)間，生物能源作為汽車的代用燃料的話，能夠占10%就算不錯(cuò)了。” 汪燮卿對(duì)記者說。

既然生物能源發(fā)展并不如最初估計(jì)的那樣無(wú)比光明，為何各國(guó)還持續(xù)不斷地投入不菲的經(jīng)費(fèi)？

“除此之外，你還有別的選擇嗎？”北京化工大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院副教授張栩反問道，光伏電池、風(fēng)能、核能等也是化石能源的替代產(chǎn)品之一，但是主要用于發(fā)電。

“光能、風(fēng)能發(fā)電不穩(wěn)定，天氣是陰晴不定的，風(fēng)也時(shí)有時(shí)無(wú)的，生物能源用的是儲(chǔ)存在植物中的能量，這是穩(wěn)定的。”汪燮卿院士說。

原料和技術(shù)的困擾

除了光合作用效率的先天限制，生物質(zhì)能的發(fā)展還面臨著很多現(xiàn)實(shí)的困難。最重要的是原料問題。

我國(guó)發(fā)展生物能源的政策基調(diào)是不能與糧爭(zhēng)地、與民爭(zhēng)食，非糧路線成為基本的取向，含油植物、玉米秸稈、木薯、甘蔗渣、地溝油、畜禽糞便、有機(jī)廢物等被認(rèn)為是正確的原料來(lái)源。[page]統(tǒng)計(jì)表明，我國(guó)每年大約產(chǎn)生6億多噸的農(nóng)林廢棄物，還有大量的地溝油可以進(jìn)一步利用轉(zhuǎn)化為生物能源。盡管數(shù)據(jù)看上去很誘人，但這些廢棄物散落在全國(guó)各個(gè)角落，收集與運(yùn)輸將是巨大的挑戰(zhàn)。

清華大學(xué)教授劉德華稱，由于我國(guó)食用油進(jìn)口依賴程度高，草本油料作物如大豆不能用作原料，木本油料植物如麻風(fēng)樹、黃連木等的成本能否為生物能源所接受，有待進(jìn)一步研究。

除此之外，技術(shù)成熟度至關(guān)重要。 “從技術(shù)上講，世界普遍看好的微藻制備生物柴油技術(shù)至少是中線以上甚至是長(zhǎng)線的，纖維素在技術(shù)上還有相當(dāng)?shù)木嚯x。”一位專家說。

趙宗保告訴記者，從技術(shù)層面來(lái)說，微藻還有好多后續(xù)的技術(shù)。“技術(shù)上是可行的，但是成本還非常高，絕對(duì)不是5年就能大規(guī)模使用的。”

劉德華教授稱，除了技術(shù)因素，更重要的是政策環(huán)境。例如，2008年在原油價(jià)格上漲時(shí)政府對(duì)化石燃料進(jìn)行巨額補(bǔ)貼，導(dǎo)致生物能源發(fā)展更困難。

“在某種意義上，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展前期，政策是第一位的，甚至超過技術(shù)本身。”劉德華說。

如何跳舞？

生物質(zhì)能源產(chǎn)品中，比較成熟的是燃料乙醇、生物柴油和甲烷。目前中國(guó)已成為第三大燃料乙醇生產(chǎn)國(guó)，2010年生產(chǎn)能力將達(dá)到2萬(wàn)噸。生物柴油與生物甲烷被認(rèn)為發(fā)展前景廣闊。

目前，各國(guó)普遍看好微藻制備生物柴油。美國(guó)能源部6月份發(fā)布了《美國(guó)藻類生物燃料技術(shù)路線圖》，將投入2400萬(wàn)美元的經(jīng)費(fèi)。

荷蘭瓦格寧根農(nóng)業(yè)大學(xué)兩名研究人員最近在《科學(xué)》雜志上稱，人類有望在10年至15年內(nèi)研發(fā)出從藻類中大規(guī)模提取生物燃料的技術(shù)。他們說，目前每公頃土地種植的油菜子只能提煉出6000升生物燃料，但是同樣面積用于培植藻類卻能產(chǎn)生8萬(wàn)升生物燃料。

國(guó)內(nèi)最新消息稱，我國(guó)成功將大型海藻轉(zhuǎn)化成生物油。該項(xiàng)目主要研究人員復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系副教授張士成告訴記者，目前試驗(yàn)數(shù)據(jù)是1噸的海藻可以轉(zhuǎn)化為230公斤生物油，“放大時(shí)可能略有提升” 。

發(fā)展生物能源，國(guó)內(nèi)主流聲音認(rèn)為，生物能源將主要發(fā)展車用燃料及航空燃料。閔恩澤院士告訴記者，現(xiàn)在很重要的運(yùn)輸燃料——汽油、柴油、航空燃料，“還是要做生物柴油、用微藻來(lái)搞。”

閔恩澤說，發(fā)展生物柴油關(guān)鍵點(diǎn)在于原料的選擇和來(lái)源。必須擴(kuò)展生物柴油的原料，包括如何利用富油植物、廢棄地溝油和開發(fā)新的來(lái)源，還需要開發(fā)出適合此類原料生產(chǎn)生物柴油的工藝路線。同時(shí)，另一條適合廢棄地溝油的工藝路線是使用生物酶為催化劑。

汪燮卿院士對(duì)記者表示，發(fā)展生物能源時(shí)，要考慮整個(gè)生命周期的能耗。從原料開始，播種、除草、施肥、灌溉所有的過程都要考慮非生物質(zhì)能源的消耗，要算總賬。

“你不能看生物質(zhì)能源某一個(gè)階段可以產(chǎn)生多少乙醇燃料、生物柴油。” 汪燮卿說，“不能看他18歲干活的時(shí)候多么有力氣，要從十月懷胎到墳?zāi)箍紤]他成長(zhǎng)的代價(jià)，這樣才能做到科學(xué)的可持續(xù)發(fā)展。”