在美國科羅拉多州柯林斯堡發(fā)電廠里,,兩條平行的長約60英尺的軌道就像大型雪橇的兩個(gè)滑板。一端是一個(gè)設(shè)有儀表盤的洗衣機(jī)大小的箱體,。沒有機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn),,沒有物體在發(fā)熱,也沒有任何聲響,。新的替代能源——水藻正在受到關(guān)注,。
世界很多國家都在尋找清潔燃料。水藻是一種只要有陽光和水便可生長并能轉(zhuǎn)化為燃料油的生物,。美國科學(xué)家和能源公司開始啟動用水藻轉(zhuǎn)化燃料油的計(jì)劃,。從水藻中提取的植物油可以被轉(zhuǎn)化成生物柴油,這種生物柴油幾乎可以被當(dāng)做所有柴油機(jī)的燃料,。
水藻將成為“最綠色”的能源
目前,,各國專家正積極倡導(dǎo)使用“綠色”能源,比如用太陽能,、風(fēng)力發(fā)電,、水力發(fā)電等。還有一些科學(xué)家則更進(jìn)一步,,開始尋找更“綠色”的能源,,那就是用水藻提煉燃油??茖W(xué)家樂觀地預(yù)測,,只需種水藻提煉燃油,就能讓人類擺脫對天然石油的依賴,??茖W(xué)家很早就提出用植物來提煉燃油,,比如從油菜子和大豆中提煉燃油,不過很少人會想到用水藻來提煉燃油,。但是,,這種綠色植物現(xiàn)在卻異軍突起,成為最有力的競爭者,,因?yàn)樗性S多品質(zhì)是其他植物所不具備的,。
水藻是由簡單的水生有機(jī)體組成的,通過光合作用儲存光能,,生產(chǎn)植物油,。而植物油可以被轉(zhuǎn)化成生物柴油,可以為任何柴油發(fā)動機(jī)提供動力,。水藻有好幾個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)是其他油料植物所不具備的,,比如水藻可以種植在更廣泛的地方,而且能夠迅速繁殖,,更難能可貴的是,,水藻幾乎不需要特別的養(yǎng)分,它們需要的只是陽光,、水和二氧化碳,。此外,水藻生長的面積和體積比率是最高的,。
水藻不僅能生產(chǎn)“綠色”油料,,更可以吸收大量的二氧化碳,凈化空氣,,可以說是一舉兩得,。事實(shí)上,許多發(fā)電廠在廠區(qū)和周邊地區(qū)種植水藻,,吸收發(fā)電所產(chǎn)生的二氧化碳,。在這方面,麻省理工學(xué)院做得最好,,他們正在進(jìn)行這方面的實(shí)驗(yàn),,利用發(fā)電廠產(chǎn)生的二氧化碳種植水藻。小規(guī)模的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),,這是一種可行性的概念,,他們下一步要進(jìn)行大規(guī)模的試驗(yàn)。
不過,,要想進(jìn)入后石油時(shí)代,,讓水藻油成為暢銷產(chǎn)品,需要解決許多問題。生產(chǎn)生物柴油,,首先遇到的就是選擇水藻品種的問題,。水藻有數(shù)千種,選到正確的種類是至關(guān)重要的,。其次,,水藻生長的速度極快,,必須控制好種植的數(shù)量,,如果太多,陽光就會不夠,,造成大批死亡,,而如果太少則達(dá)不到所需要的數(shù)量。要解決這個(gè)問題,,需要借助計(jì)算機(jī)來控制水藻的生長速度,,也就是控制營養(yǎng)成分,不過這樣做會增加成本,,減少水藻業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益,。
即使成功地收獲了水藻,還要面臨著另一個(gè)難題,,那就是如何把油提取出來,。從大豆、油菜等植物中提取油是用冷壓法,,而水藻卻不像大豆,、油菜子有那么多的纖維,不能使用標(biāo)準(zhǔn)的榨油方法,。不過從理論上說,,從水藻中提煉油并沒有想象的那么難,美國科學(xué)家證實(shí),,在水藻中加入化學(xué)添加劑就可以提煉出油來,,在水藻漿中加入甲醇或者乙烷是目前最好的選擇,相對來說又有效又可以節(jié)省成本,。
瞄準(zhǔn)以水藻為原料的新型生物能源
生物能源在美國可再生能源中所占的比例最大,,從1998年的43%增加到2008年的53%。美國國會2008年5月通過一項(xiàng)包括加速開發(fā)生物能源的法案,,要求10年后把從石油中提煉出來的燃油的消費(fèi)量減少20%,,代之以生物燃油。這需要每年生產(chǎn)350億加侖生物燃油,。2004年以來,,美國生物能源的研究與開發(fā)朝著從玉米、大豆等農(nóng)作物中提取乙醇的方向發(fā)展,,專家稱之為第一代生物能源,。不過不少專家現(xiàn)在認(rèn)為,,美國有可能跳過以玉米、大豆為代表的第一代生物能源,,直奔以水藻為代表的新型生物能源,。
從水藻中提煉生物原油的研究,可以追溯到20世紀(jì)70年代的石油危機(jī),。危機(jī)解除后,,美國政府幾度中斷研究經(jīng)費(fèi),有關(guān)項(xiàng)目未能推進(jìn),。近年油價(jià)飛漲導(dǎo)致水藻研究提速,,現(xiàn)在已進(jìn)入研究與開發(fā)的最后成熟階段。按照計(jì)劃,,2010年啟動多點(diǎn)示范工程,,2011年同美國軍方和政府簽訂第一批政府采購合同,2012年將簽訂第一批商業(yè)合同,,2013年將大批量商業(yè)生產(chǎn)并降低銷售價(jià)格,,2015年以低售價(jià)搶占市場份額,2020年將主宰生物原油市場,。美國軍方對開發(fā)水藻資源最感興趣,,因?yàn)槠滹w機(jī)、艦艇,、坦克,、裝甲車等,是世界上消費(fèi)柴油最多的“油耗子”,。2009年12月和2010年1月,,新西蘭航空公司、美國大陸航空公司,、日本航空公司,,先后用摻有水藻中提煉的生物燃油的混合航空汽油試飛成功。
美國全國水藻聯(lián)合會研發(fā)部部長維爾?瑟蒙德認(rèn)為,,與第一代生物能源相比,,新型生物能源具有無與倫比的優(yōu)點(diǎn):第一,玉米,、大豆只能在可耕地上種植收獲,;而水藻可以在溝渠、池塘,、海灘以及其他不適宜耕種的地上養(yǎng)殖,,從而節(jié)省大量寶貴的耕地。第二,在一英畝耕地上種植大豆,、歐洲油菜子,、棕櫚,一年能夠提煉出來的燃油分別為50,、150,、650加侖;而在一英畝水面上養(yǎng)殖水藻,,一年能夠提煉出來的燃油為1萬加侖,,后者分別為前者的200、69,、15倍,。這是因?yàn)榇蠖沟绒r(nóng)作物受季節(jié)影響,一年只種一季,,水藻一般不受季節(jié)影響,而且繁殖得非???,一天可以增長一倍。美國現(xiàn)有20多家養(yǎng)殖水藻的小企業(yè),。第三,,水藻在進(jìn)行光合作用的過程中,需要吸收空氣中大量的碳,,因而能夠凈化大氣,,起到環(huán)境保護(hù)作用。現(xiàn)在美國專家提出在污染排放嚴(yán)重的企業(yè),,如煤炭發(fā)電廠周圍,,建設(shè)水藻養(yǎng)殖場,這樣可以實(shí)現(xiàn)低排放乃至零排放目標(biāo),,一舉多得,,既發(fā)展“綠色”循環(huán)經(jīng)濟(jì),又增加新的增長點(diǎn),。