【绿色家园】未来能源的新星——生质燃料

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随着石化燃料被过度使用传出有枯竭危机以来,科学家不断地在寻找新星可以替代的能源。生质燃料,这个从古至今不断被人们使用的“老燃料”,因为环保因素及科技的发达,又浮出台面,只是这次它换了个新面孔与世人相见。

以乙醇为代表的生质燃料近年来引起了人们的关注。那么什么是生质燃料呢?生质燃料与传统的石化燃料有什么不同呢﹖

什么是生质燃料

其实,生质燃料的历史比石油、天然气等石化燃料要早得多。早在发现火以来,人类就开始将“生质燃料”比如干柴等作取暖和煮饭用。

然而石化燃料如煤炭、石油、天然气被大量发现与其应用技术的发展,使得生质燃料在能源、交通运输等方面的功能被世人所忽略。

当今的生质燃料指的是各类生物燃料,是由生物物质组成或萃取的固体、液体或气体。有人可能会说,那石油也是远古生物留下的呀?不错,但现在我们所指的是有机活体或者有机活体新陈代谢的产物,例如牛粪。

不同于石油、煤炭、核能等传统燃料,这新兴的燃料是可再生燃料。生质燃料其中一种定义是“至少80%的体积,由十年内生产的有机活体物质所提炼出的燃料”。

生质燃料其中一个优于大部分燃料的好处便是它可被生物分解,倘若不小心泼洒到自然环境,相较于其他燃料也较不容易造成环境污染。

生产生质燃料的原料


甘蔗是巴西生质燃料主要来源


东南亚采用椰子油生产生质燃料。

用来生产生质燃料的农作物在世界不同地区是不同的。在美国,主要有玉米和黄豆﹔在欧洲主要是亚麻籽和油菜籽,还有巴西的甘蔗;东南亚的椰子油等。

工业、农业、林业、一般家庭制造出可生物分解的产物都可以作为原料,例如:稻草、麦梗、稻糠、木材、粪便、废水和厨余等。这些原料经由无氧消化转换为生化气体。制成燃料的生物质,其原料常常是一些未被充份使用的废弃物,像稻秣与动物废弃物。至于木材与草的品质并不直接影响能量产生的多寡。

现在有许多科学家开始研究使用藻类或蓝菌做为另一种生质燃料的原料,应用的层面包括生质柴油、甲醇、乙醇、甲烷,甚至氢燃料。以大麻做为原料的研究也在增加,但大麻的研究还得面对法律方面的问题。

乙醇作为燃料的过去与现在

液态生质燃料的应用始于早期的汽车工业。德国的尼古拉斯‧奥古斯特‧奥图计划用乙醇做燃料。柴油引擎的发明者,德国的鲁道夫‧迪塞尔,打算拿花生油做燃料。

由亨利‧福特发明的T型福特,完全使用乙醇为燃料。但在宾州与德州的油田被发现后,石油变得很便宜也极易取得,于是汽车便开始改用石油或柴油。

自从最新一轮石油危机以来,乙醇作为能源被再次提出来。有人认为乙醇是无污染的能源,因为乙醇燃烧的产物是水。但是乙醇的生产、运输却可能带来大范围的生态问题。

目前最常见的乙醇燃料是E10燃料,其中乙醇占10%,汽油占90%,现今的非柴油车都可以次作为动力。相比之下,E85只含15%的汽油,要洁净许多,但效率很低。由于国际石油价格失控狂飙,美国汽车制造商加快了生产混合动力车的步伐,可以同时使用E85或常规汽油,但目前实际在用的只有大约六百万辆。

生产生质燃料的作物被生物质分解或者烧荒种地,导致需要数十年甚至数个世纪的生物燃料才能补偿所排放的碳。为了生产生质燃料,许多土地被改为农地,尤其是开发新的农地会破坏生态。生质燃料的大量使用也造成粮食价格上涨,并威胁贫穷人口的生存。

其他原料生产的生质燃料


用痳疯树(又名桐油树),可用于生产生质燃料。(Getty Images)

用痳疯树(又名桐油树)
可用于生产生质燃料,这些作物可生长在不适于粮食作物生长的荒地、几乎不需施肥,其种子亦不可食用,对粮食生产影响更小。但有些人认为还是要避免以下状况:有些第三世界国家的农民,可能会为了赚钱,而把原本用来生产粮食作物的土地,拿来种植能源作物;就算能源作物本身不可食、也可以在不食之地种植,但是还是有减少粮食生产的危险性。


生质燃料的大量使用也造成粮食价格上涨,并威胁贫穷人口的生存。(Getty Images)

采用废弃食用油生产生质柴油不会占用食物来源,被认为是目前真正值得推广的生质燃料,但废油中含有许多无用物质,会增加生产问题。

此外,美国联邦能源部和农业部研究发现,至少在理论上全国有充足的有机物质,每年可提供六百亿加仑的燃料,同时不影响食品供应和耕地面积。根据国会提出的要求,到二零二二年全国必须有15%的燃料来自纤维素,但目前的产量为零。从玉米乙醇转形为非食物性乙醇,纤维素工业是成功的关键,当今以玉米为基础的生物提炼方式就必须有所变化。纤维素工业界希望消费者能了解两者的区别,这样对玉米乙醇的反对声浪就不至于扩大到纤维素能源。

纤维素乙醇是采用人体无法消化的部位,因此比较不会降低粮食生产,也可以减少新农地的需求,但是由于植物的细胞壁(纤维素主要存在的位置)构造相当复杂,且含有许多不同物质,因此以现在的技术来说,生产成本较高;此外,农业废弃物同时也是一种良好而且重要的有机肥料,因此纤维素乙醇的大量使用也是有环保上的疑虑。◇

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