在第一屆CS3大會上，英國倫敦帝國學(xué)院的詹姆斯·巴勃博士把植物描述為工作了25億年、由光合作用驅(qū)動的“宏觀反應(yīng)容器”。自然界的植物將太陽能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能，并可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為生物燃料讓人們方便地利用。但科學(xué)家們提出，要想讓生物燃料大面積推廣，必須開發(fā)能夠創(chuàng)制更多生物質(zhì)的化學(xué)方法，以及改進(jìn)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率的催化過程。

打開區(qū)域性應(yīng)用空間

《用陽光驅(qū)動世界》白皮書的觀點(diǎn)稱，生物質(zhì)并非全球應(yīng)對能源挑戰(zhàn)的根本解決辦法。正如巴勃解釋的那樣，生物質(zhì)的應(yīng)用受到兩個(gè)因素限制。首先，自然界的光合作用效率并不高，大多數(shù)植物最多能把所吸收太陽能的4.5%轉(zhuǎn)化為碳水化合物燃料，需要通過基因或生物化學(xué)工程等技術(shù)來提高效率；其次，太陽能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能的速度也不高，且燃料生物質(zhì)的規(guī)模化種植需要大量土地。他認(rèn)為，人們期望到2050年將地球上1/3的土地用于種植制造生物燃料的生物質(zhì)是不現(xiàn)實(shí)的。

盡管如此，CS3的與會者們還是強(qiáng)調(diào)：生物燃料可以作為局部或地區(qū)性的能源解決辦法。譬如，巴西在過去幾十年中已經(jīng)成功地把糖甘蔗轉(zhuǎn)化為燃料乙醇，由此滿足了約1/3的能源供給。美國生物燃料滿足了能源需求的3％，發(fā)展空間巨大。目前全球燃料乙醇產(chǎn)量仍保持增長勢頭。

科學(xué)家們認(rèn)為，雖然生物燃料可以在很大程度上滿足世界能源需求的說法有些夸張，但并不能抹殺生物燃料的獨(dú)特作用。美國科羅拉多國家再生能源實(shí)驗(yàn)室的馬克·戴維斯博士說，太陽能技術(shù)之一的光伏電池在電力生產(chǎn)中具有優(yōu)勢，但用于生產(chǎn)液體燃料的可能性卻不大。德國馬普學(xué)會碳研究所的費(fèi)爾迪·舒特博士提到，未來的能源系統(tǒng)仍將以材料為基礎(chǔ)，而生物質(zhì)是最容易獲得的材料基燃料。

從全過程提升競爭力

如何優(yōu)化生物燃料的生產(chǎn)，使其生產(chǎn)規(guī)模可與石化燃料競爭？巴勃認(rèn)為最重要的是讓燃料生物質(zhì)不與糧食作物爭地，把生物燃料的生產(chǎn)從以食物為基礎(chǔ)變成以纖維為基礎(chǔ)，開發(fā)非食用植物的“能源谷物”以及相應(yīng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。例如，許多化學(xué)家正在研究采用一種高產(chǎn)的牧草Miscanthus替代玉米作為生物燃料源。

白皮書指出，化學(xué)家們還需要開發(fā)更適用的催化劑，把難以降解的纖維素轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)簡單的糖，并進(jìn)一步將其轉(zhuǎn)化為燃料產(chǎn)品。值得欣慰的是，一些化學(xué)家的研究成果正接近于解決此問題。他們考察白蟻等分泌的天然酶，并對這些酶能否用于能量轉(zhuǎn)換體系進(jìn)行了試驗(yàn)。

戴維斯認(rèn)同良好的催化劑能夠減少打斷和構(gòu)建化學(xué)鍵所需能量的提法。專家們認(rèn)為，要降低生物燃料的成本，應(yīng)采用不同類型的生物質(zhì)原料、開發(fā)更好的收割技術(shù)、改變某些化學(xué)工藝步驟，從而使生物燃料相對于石化燃料更具競爭力。

關(guān)注全生命周期研究

戴維斯關(guān)于降低生物燃料生產(chǎn)成本的觀點(diǎn)，引出了從生物質(zhì)生產(chǎn)到生物燃料轉(zhuǎn)化這一全生命周期研究的討論。

科學(xué)家們提出了一系列問題：生產(chǎn)生物燃料究竟需要多少能量？哪一個(gè)反應(yīng)步驟的能量損耗最大？哪些環(huán)節(jié)可以有效地改進(jìn)？事實(shí)上，即使在燃料乙醇已經(jīng)廣泛使用幾十年的巴西，對其全生命周期的情況仍然不十分清楚。

CS3的與會者認(rèn)為，不僅生物燃料需要考慮全生命周期，所有的太陽能技術(shù)也都需要考慮能量轉(zhuǎn)化過程的全生命周期。譬如，對于人工光合成技術(shù)而言，重要的不僅是考慮能量輸出，還要考慮構(gòu)建器件和執(zhí)行過程中所需要的能量。不過戴維斯強(qiáng)調(diào)，對太陽能轉(zhuǎn)換技術(shù)的生命周期和系統(tǒng)水平進(jìn)行分析評估時(shí)需要十分仔細(xì)，因?yàn)槠浣Y(jié)果取決于考慮的因素和分析的假設(shè)是什么。

德國亞琛技術(shù)與大分子化學(xué)研究所的瓦爾特·萊特納博士認(rèn)為，生物質(zhì)不僅可以作為燃料來源，還可以成為高附加值下游產(chǎn)品的原料。事實(shí)上，生物質(zhì)可以生產(chǎn)出其它任何材料所不能生產(chǎn)的產(chǎn)品，如作為潤滑劑和醫(yī)藥工業(yè)中的高電解質(zhì)油等。他呼吁，應(yīng)該考慮“第三代”生物質(zhì)轉(zhuǎn)化途徑。其中包括該研究所正在研究的將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為具有高附加值的產(chǎn)品如燃料，也包括化學(xué)品、潤滑劑、藥物及用其它技術(shù)不能生產(chǎn)的產(chǎn)品。