http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2013-01-19
德国将丰收的玉米用作取暖和加热设备的生物燃料。CFP供图
近年来，一些科学研究让生物燃料的“绿色”头衔逐渐失色。
一些人对发展生物燃料颇有微词，认为其是“人车争粮”，粮价上涨等问题的“元凶”。
有专家指出，如以整个生产链的排放来计算，生物燃料对环境的破坏程度远高于石油。图为一家生物燃料工厂。
CFP供图
近年来，生物燃料发展迅猛。有研究机构预计，到2018年，全球生物燃料(生物乙醇与生物柴油)消费量将达到5110亿升。与此同时，随着油价和粮价的起伏跌宕，生物燃料这两年也处于舆论的风口浪尖。一些人对发展生物燃料颇有微词，认为其是“人车争粮”，粮价上涨等问题的“元凶”。
一些科学研究更发现，生物燃料减排不力，污染环境，不如想象中那么“绿”。最近，英国《自然－气候变化》月刊刊登的一份研究报告就称，生物燃料可能加剧空气污染，导致粮食减产，以至有损人类健康。
生物燃料的“绿色”头衔逐渐失色，这让原本对其看好的人多少难以接受。毕竟，发展生物燃料的初衷是因为它既能缓解能源需求，又比化石能源环保。生物燃料究竟有多“绿”？这个问题相信目前谁都无法给出一个确定的答案。生物燃料对环境的影响显然比人们原先预想的复杂，需要广泛深入研究。
因“绿色”受全球热捧
煤、石油等传统化石能源是目前全球消耗的最主要能源。去年发布的一项数据显示，当前全球能源消费仍然侧重于化石能源，2011年化石能源在全球能源消费中的份额高达87%。
随着人类不断开采，化石能源的枯竭不可避免，大部分化石能源本世纪将被开采殆尽。另一方面，化石能源在使用过程中会新增大量温室气体二氧化碳，同时产生一些有污染的烟气，从而威胁全球生态。在这种情况下，世界各国都在积极寻求发展可再生能源。生物能源，特别是生物燃料，因其可以利用广阔的农产品下脚料作为生产原料，而且可以直接替代车用燃油，引起汽车消费大国以及农业大国的广泛兴趣。
生物燃料泛指由生物质组成或转化的固体、液体或气体燃料。它是可再生能源开发利用的重要方向。以燃料乙醇为例，作为生物燃料的一种，其生产原料为生物源，是可再生能源。流传较广的说法是，乙醇燃烧过程中所排放的二氧化碳和含硫气体均低于汽油燃烧所产生的对应排放物，又由于它的燃烧比普通汽油更完全，这使其二氧化碳排放量可降低30%左右。因而，燃料乙醇被称为“绿色能源”或“清洁燃料”。而且，燃料乙醇燃烧所排放的二氧化碳和作为原料的生物源生长所消耗的二氧化碳在数量上基本持平，这对减少大气污染及抑制温室效应意义重大。
支持生物燃料是“绿色能源”的科学研究很多。比如，2006年，美国明尼苏达大学一个研究小组发表论文指出，在环保指标上，生物燃料优于石油等化石能源。研究人员发现，燃烧燃料乙醇所排放的温室气体比化石能源少12%，而生物柴油温室气体产量比化石能源少41%。2010年5月，瑞典隆德大学的研究人员发布的一项研究发现，瑞典的生物燃料与汽油和柴油相比，可减少温室气体排放65%至148%。
生物燃料的“绿色”特性在现实中也得到支持与印证。最近，芬兰交通与信息部报告说，2011年，在交通运输量增加1%的情况下，芬兰交通运输行业的二氧化碳排放量为1322万吨，反而比前一年下降21万吨。造成碳排放下降的最主要原因，是生物燃料使用量增加。2011年，生物燃料在芬兰交通运输业的使用量提高了6%。
现今，世界各国日益重视生物燃料的发展。美国、巴西等国家都积极发展生物燃料技术。目前，美国和巴西分别是世界第一、第二生物燃料生产国。美国《国家生物燃料行动计划》提出，2020年生物燃料将占其能源总消费量的25%，2050年达到50%。巴西作为最早实施生物燃料产业化政策的国家之一，早在2006年已实现40%以上的汽油消费由乙醇汽油取代，成为世界上唯一不供应纯汽油的国家。在德国，生物柴油已替代普通柴油广泛应用于公交车、出租车以及建筑和农业机械。
去年8月，全球行业分析有限公司发布全球生物燃料(生物乙醇与生物柴油)的全球综合报告。报告称，到2018年，全球生物燃料消费量将达到5110亿升。另据彭博社发布的新能源报告显示，到2030年，生物燃料有望满足全球约一半的汽油需求量。
污染比石化燃料大？
很长一段时间，生物燃料一直被人们视为“绿色能源”，备受追捧。不过，近年的一些科学研究对生物燃料的“绿色”头衔发出挑战，为其未来前景打下问号。
英国《自然－气候变化》月刊本月6日刊登一份研究报告，认定生物燃料不如想象中那样“绿色”，可能加剧空气污染，导致粮食减产，以至有损人类健康。报告称，白杨、柳树和桉树生长速度快，是可再生木材燃料的来源，先前被视为石油和煤炭的纯净替代品。然而，它们生长过程中会释放化学物质异戊二烯，一旦在阳光下与其他空气污染物混合形成有毒臭氧，可能导致农作物减产。臭氧还会导致人类过早死亡。根据欧洲环境保护署研究数据，臭氧可能引发肺部疾病，每年致死大约2.2万欧洲人。空气污染主要来自化石燃料，每年导致大约50万欧洲人过早死亡。这份报告估算，如果借助可再生木材燃料实现欧盟2020年减排目标，可能导致欧洲每年将近1400人过早死亡，损失71亿美元(约合人民币441亿元)。
以上研究不是科学界第一次对生物燃料的“绿色”特性提出质疑。生物燃料曾被认为有助于节能减排，是应对气候变暖的“秘密武器”。然而，有专家指出，对于生物燃料的环境效应，要考虑其整个生长和加工过程。如以整个生产链的排放来计算，生物燃料对环境的破坏程度远高于石油。
大气化学家、1995年诺贝尔化学奖得主保罗·克鲁岑经研究发现，用油菜子生产生物柴油对大气的破坏是普通燃油的1.7倍，用玉米生产汽车用生物乙醇对大气的破坏增加1.5倍。因为油菜和玉米都需要施用氮肥，因扩大生产这些用于制造生物燃料的作物而进入大气层的一氧化二氮，是联合国政府气候变化委员会迄今估计的3至5倍。而一氧化二氮对大气层的破坏是二氧化碳的300倍。《科学》杂志曾报道，印尼烧荒及种棕榈产生的二氧化碳，是同面积棕榈油生物燃料每年减排量的400倍。巴西烧雨林种大豆时产生的二氧化碳，是同面积大豆生物燃料每年减排量的300倍。美国普林斯顿大学的科学家指出，如果先烧荒再种玉米生产汽车用生物乙醇，其产生的温室气体要在167年后才能通过减排达到平衡。
去年，美国的研究人员又发现，在使用生物燃料的过程中，未燃烧完的乙醇是主要排放物，而这种乙醇与一般乙醇的性质不一样。由于生物燃料中的乙醇携带玉米和甘蔗等传递的独特化学特征，这一特征与这些植物通过光合作用产生营养的方式有关，因此这种乙醇稳定性较差，容易转化成有害物质乙醛，对人体健康具有潜在危险。
总之，生物燃料对环境的影响比人们原先预想的复杂，还需广泛深入研究。
欧盟政策将与时俱进
随着科学研究的推进，与生物燃料相关的政策也做出调整。去年10月，欧盟委员会在一份公报中建议，调整欧盟生物燃料开发政策，限制以粮食为原料的生物燃料，鼓励使用其他替代原料开发新型生物燃料。这一建议一旦被多数欧盟成员国通过，今后在欧盟境内以玉米、小麦、甜菜子、油菜子等粮油作物为主要原料生产的所谓“第一代”生物燃料将被严格限制。目前这类生物燃料占欧盟交通运输领域能源消耗总量的4.5%。到2020年，这一比例将被限制在5%以内。
几年前，欧盟曾承诺具有约束力的目标，要求2020年交通燃料的10%来自可再生能源，而可再生能源大部分则是以粮食为基础的生物燃料。
欧盟委员会表示，自欧盟2008年提出以上目标以来，科学研究不断深入，随着科学知识的日益增长，有必要做出进一步调整。第一代生物燃料存在的主要问题在于，人们会通过毁坏森林和湿地来扩大生物燃料农作物的种植。因此，第一代生物燃料在某些情况下可能比化石燃料对环境造成的危害更大。此外，第一代生物燃料还可能造成粮食价格上涨。据媒体报道，欧盟有关生物燃料的新法令将于今年2月举行投票。
此外，针对生物燃料的特性，目前世界各主要国家也着重从生产原料、使用过程等方面来提升生物燃料的品质。在生产原料方面，为避免“与人争粮”或造成污染，一些国家在充分利用废弃物的前提下积极寻找新原料。如俄罗斯用湖底淤泥制取生物柴油，英国用龙舌兰提炼生物燃料，法国农民则用鸭油做生物燃料。为缓解生物燃料使用过程中的排放问题，有研究机构考虑将发动机的结构与生物燃料的特性结合起来，进一步优化各项生产技术。德国巴斯夫化学公司正在开发二氧化碳减排与封存、燃烧后的二氧化碳浓缩及收集和富氧燃烧等技术。
(晓冬)
相关新闻
生物燃料距离“藻时代”有多远？
日趋严峻的世界粮食形势让以玉米、小麦等粮食作物作为生产原料的第一代生物燃料渐失优势，遵循不“与粮争地”，不“与人争粮”路线的第二代生物燃料，后来成为生物燃料产业的发展方向。第二代生物燃料以非粮作物乙醇、纤维素乙醇和生物柴油等为代表，原料主要使用非粮作物，秸秆、枯草、甘蔗渣、稻壳、木屑等废弃物。不过，第二代生物燃料在技术方面也遇到瓶颈，转化率和原料成本存在较大问题，目前还未进入产业化阶段。
第三代生物燃料是指从海藻中提取油脂。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至3吨。
不过，第三代生物燃料现在还停留在实验室阶段，要进入商业化生产，比第二代生物燃料还要遥远。要想让藻类制取的生物燃料成为畅销产品，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，选到正确的种类至关重要。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。即使成功收获藻类，还面临着如何把油提取出来的难题。
即使距离商业化还有很远的距离，第三代生物燃料还是获得了资本的青睐。2011年，埃森克美孚公司宣布将投入3亿美元(约合人民币18.6亿元)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。埃森克美孚投资的生物燃料研发正是藻类燃料。与埃森克美孚牵手合作的是美国合成基因公司。该公司由美国颇具传奇色彩的生物学家和创业家克雷格·文特创立。
(方达)
[新浪网-深圳特区报]