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生物能源或将进入“藻时代”

   日期:2012-09-03     浏览:3    

  这些水藻可以释放出漂浮在培养容器表面的藻类油。


  石元春希望告诫许多激情难抑的科学家:任何产品,从实验室到工厂还有一段很长的过程——不要把技术的理想和愿景与大规模的商业化生产搅在一起。


  


生物能源或将进入“藻时代”


  生物能源或将进入“藻时代”


  一个新的现象是:集聚在各种能源论坛的全球各大石油公司的代表,对各国政府加速开发以藻类为代表的第三代生物能源,非但不反对、不反感,反而怀有极大的兴趣。他们不放过每一个出席有关下一代生物能源的研讨会的机会,他们在会上提出的问题比记者提出的还要多,他们所代表的世界著名石油公司、大多支持甚至投资参与藻类能源的研发项目。


  如果说石油是“黑色金子”,那么水藻则是“绿色钻石”。海藻油的出现,着实让一直不温不火的生物能源产业又火了一把。


  从纤维素到海藻


  海藻、芒草、玉米、木薯、秸秆、柳枝,还有各式各样稀奇古怪的植物,在生物学家眼中,几乎和“黑金”石油、煤炭没有区别,甚至是更优的能源。


  最早进入人类视野的是以玉米、甘蔗、大豆等农作物为代表的第一代生物能源。虽然技术成熟,在税收和财政的补贴下,成本只比传统石油略高,商业化也初具规模,但其“与粮争地”、“饿死穷人”、“喂饱汽车”的担心让各国政府望而生畏。天生的缺陷让它无法成为理想的生物能源。


  中国以自己优势的非粮能源作物甜高粱、薯类和菊芋等为原料生产乙醇燃料,被称为1.5代生物燃料。这种非粮乙醇能避免粮食消耗,但目前其产业化程度还不高,原料成本是制约因素。


  近几年,以麻风树为代表的木本油料作物作为第二代生物柴油开始引起关注。我国政府在西南地区已经开始大规模布局建设能源林。但其制备的成品——生物柴油也面临成本居高不下而难以与石油竞争的局面。


  不久前,纤维素进入了人类的视野,科学家既可以利用现有的、被废弃的纤维素资源,比如秸秆、林业废弃物等,也可以规模化种植可收获纤维素的能源植物,如芒草、柳枝等,但现实的困境依旧——成本还是太高。


  二代生物能源受困于成本,还没有进入产业化阶段,全球范围内又掀起了第三代生物能源——藻类的开发热潮。


  商业化有多远?


  就在达沃斯论坛聚焦新能源议题时,美国海军已经悄然用上了从转基因海藻中提取的油料。


  据《卫报》报道,不久前,美国海军在一艘退役的驱逐舰上测试了2万加仑海藻油,并在全球最大的船运公司马士基旗下一艘9.8万吨货柜船上测试了由美国海军提供的30吨海藻油,用以替代低级的船用重油以及柴油燃料。两次测试中,海藻油占7%~100%。


  《卫报》称,作为其“绿色舰队”项目的一部分,美国海军计划在更多的舰船上进行海藻油测试,并打算在2020年之前将传统油料的消耗量减少50%。


  听上去不错的海藻油来自地球上最古老的生命形式之一——海藻。


  海藻的生长不占用土地和淡水这两大资源,只要有阳光和海水就能生长,甚至在废水和污水中也能生长。生长速度以天计,从生长到产油只需要两周左右,而多数能源作物需要几个月。它的产油量也非常可观,一亩大豆一年下来约产油300公斤,而一亩海藻至少能产油2~3吨。


  不过,要想进入后石油时代,让藻类制取的生物燃料成为畅销产品,目前依旧需要解决许多问题。


  首先是藻类品种的选择。藻类有数千种,选到正确的种类是至关重要的。其次,藻类生长的速度极快,必须控制好种植的数量,如果太多,阳光就会不够,造成大批死亡,而如果太少则达不到所需要的数量。即使成功收获了水藻,还面临着如何把油提取出来的难题。


  去年,埃森克美孚公司宣布将投入3亿美元用于生物燃料研发,这可能是迄今为止对生物燃料的最大一笔投入。该公司称,如果一切进展顺利,可能会再追加3亿美元投资。这个大馅饼砸中的正是藻类燃料。


  埃森克美孚看中的是美国合成基因公司——美国颇具传奇色彩的生物学家和创业家克雷格·文特(J.CraigVenter)一手创立。很多公司正通过分解富含油的水藻细胞获得油时,文特尔另辟蹊径,成功设计出一条从另一种生物体通往实验水藻内部的分泌途径。现在,这些水藻可以释放出漂浮在培养容器表面的藻类油。


  文特尔认为,即便使用目前已有的技术,每英亩海藻能够制造出的燃料已是每英亩玉米能够制造出的燃料的10倍多。而目前所有藻类燃料公司面临的最大挑战都是成本。如何在单位面积内以低廉成本获得尽可能多的藻类,降低成本,这是未来藻类燃料公司急需解决的问题。


  中国的选择


  “第三代生物燃料是非常美好的愿景,至少为生物能源的未来开拓了新的思路和前景。”石元春院士告诉《中国科学报》,“第三代生物燃料,美国做得很好,中国也不错。”


  石元春一直被视为生物质能源的坚定支持派。在他看来,相对于走在前面的美国,中国并没有落下太多。


  “第三代生物燃料现阶段仅仅处于实验室阶段,个别实现了小试,连中试都很困难,何况其成本相对一二代生物燃料还要更高。”石元春希望告诫许多激情难抑的科学家,“任何产品,从实验室到工厂还有一段很长的过程——不要把技术的理想和愿景与大规模的商业化生产搅在一起。”


  第三代生物能源要进入商业化生产,将比二代还要遥远。据中国石油大学新能源研究中心傅鹏程教授估计,藻类生物柴油的生产成本几乎是石油的10倍,想要替代化石能源,恐怕还要10年之久。


  从第一代到第三代,成本、能源消耗、燃料转化率等因素决定未来的生物燃料要打组合拳。


  石元春认为,生物燃料产业的困惑在于,现在人们普遍认为第一代是不可行的,但其实中国每年还有100多万吨的余粮,“食之无味、弃之可惜”,可以考虑应用;第二代大家都很关注,确实取得不少进展,中石油、中粮等大型国企已经实现了几千吨甚至万吨的小规模生产,其成本比一代产品高20%~30%。“但放在中国具体国情之下,现阶段最有希望实现规模化与产业化的是1.5代。”


  在石元春看来,被日益边缘化的1.5代非粮乙醇,才应该是中国现阶段的现实选择。


  “从技术、成本到边际性土地,问题都不大。”石元春说,“对1.5代尽管大家争论很多,但在我看来,今后10年,1.5代应该成为中国主导性生物燃料。”


 
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