未來(lái)數(shù)年內(nèi),，生物能源無(wú)疑是環(huán)保界和能源界最熱門的話題?？茖W(xué)家,、政府和商人都在積極尋找石油能源的替代品，生物能源是目前具有最光明前景的領(lǐng)域,?？茖W(xué)家們長(zhǎng)期以來(lái)一直在研究如何利用草和木屑制成石油，從化學(xué)角度講這個(gè)過(guò)程并不復(fù)雜,，將分子細(xì)胞從植物中提取,，加入酶將分子細(xì)胞處理成糖，將糖發(fā)酵成酒精,，將酒精蒸餾成為可燃液體或者氣體,，這個(gè)過(guò)程意味著美國(guó)人將不再依賴中東的石油，只要收集剪草機(jī)剪下來(lái)的草,、森林里的枯木,、木屑等即可,。研究人員正在朝這個(gè)方向努力并已經(jīng)取得重大進(jìn)展,，讓我們一起預(yù)覽拋棄石油的理想境界。

第1章：化學(xué)原理

在黑板上,，一切看上去是那么簡(jiǎn)單：取一株植物,，然后提取其內(nèi)部的纖維素，然后加入某種酶使纖維素的分子轉(zhuǎn)化成糖,，糖經(jīng)過(guò)發(fā)酵后會(huì)變成酒精,，將酒精蒸餾之后就能得到可燃液體或者氣體。1,、2,、3、4,，我們就能用石油以外的能源驅(qū)動(dòng)汽車,，這種能源的來(lái)源可能是剪草機(jī)里掏出來(lái)的碎草，可能是森林里的枯木,，可能是工業(yè)處理后剩下的木屑,，可能是廣袤大草原上的枯草，總而言之絕對(duì)不是來(lái)自中東地下的黑色液體,。

不幸的是,，通過(guò)化學(xué)課的考試并不意味著在經(jīng)濟(jì)上完全可行，科學(xué)家們?cè)缇椭廊绾螌⒅参镒兂梢掖嫉脑砗图夹g(shù)，但是怎樣有利可圖地操作又是另外一回事了,。你可以讓一個(gè)人用剪草機(jī)里掏出來(lái)的碎草開動(dòng)汽車,，但是不能讓每個(gè)人都這么做，目前成本還不允許,。最大的問(wèn)題來(lái)自纖維素,。纖維素是存在于植物分子細(xì)胞壁里的一種東西，可以說(shuō)是地球上來(lái)源最豐富的自然有機(jī)分子,，也是潛在的,、供給無(wú)限的能源材料。但是纖維素的分子非常頑固,，很難被分解成小分子,。細(xì)菌和其他很多微生物擁有自然界賜予的特殊的酶來(lái)完成這一工作，于是堆積時(shí)間很久的枯葉最終會(huì)腐爛,，從剪草機(jī)里掏出的碎草如果焐在紙袋里的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也會(huì)變爛,，森林里的枯木和殘葉最終會(huì)變成上等肥料，這都是因?yàn)榧?xì)菌和一些微生有機(jī)物貪婪地尋找所有可得到的纖維素,，將其“消化吞噬”,。除了細(xì)菌和微生物之外，一些哺乳動(dòng)物因?yàn)樽匀坏馁n予以及進(jìn)化努力,，能以一種更優(yōu)雅的方式處理纖維素冥頑的分子細(xì)胞,，例如牛、羊,、馬,，這些食草動(dòng)物的胃里充滿了微生物，能幫助宿主消化堅(jiān)硬的纖維素,。昆蟲界也有很多動(dòng)物具備這種能力,，白蟻就是最好的例子，白蟻的腸道里有數(shù)以百計(jì)的獨(dú)一無(wú)二的微生有機(jī)物,，這些微生物的作用是產(chǎn)生特殊酶消化纖維素,，導(dǎo)致白蟻只能靠吃木纖維為生，其他東西皆無(wú)法供養(yǎng)這些“微生物菩薩”,。對(duì)于科學(xué)家們來(lái)說(shuō),，找到在不超過(guò)石油價(jià)格的預(yù)算下將纖維素分子轉(zhuǎn)化成可利用形式既不容易也談不上優(yōu)雅。為了開啟這個(gè)潛在的巨大能源庫(kù)的大門,，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里辛苦研究,，希望找到一個(gè)比自然界里任何方法都更快的轉(zhuǎn)化手段。

在科學(xué)家們埋頭苦干,、試圖降低替代能源成本的同時(shí),，政策制定者在過(guò)去2年中也終于達(dá)成一致意見(jiàn)：現(xiàn)在是開始拋棄石油的時(shí)候了。原因有很多，首先石油的供應(yīng)非常不穩(wěn)定,，而美國(guó)的需求量驚人,，經(jīng)濟(jì)多半受到石油供應(yīng)量牽制，其次是出于環(huán)保的考慮,，希望能盡量減少溫室氣體排放,，延緩全球正在變暖的速度，還有就是控制石油的價(jià)格,，因?yàn)槊绹?guó)這頭石油巨獸,，還有眾多發(fā)展中國(guó)家對(duì)能源的強(qiáng)烈需求，石油價(jià)格一路高漲,，似乎已經(jīng)喪失任何回落的可能性,。很顯然，美國(guó)需要一種替代性能源,，減少目前每年數(shù)十億桶的原油消耗,，就連長(zhǎng)期一直站在大石油公司一邊的美國(guó)現(xiàn)任總統(tǒng)布什也承認(rèn)：“美國(guó)人對(duì)石油的依賴已經(jīng)像癮君子對(duì)毒品一樣難以戒除。”布什政府同時(shí)制定政策目標(biāo),，到2017年的時(shí)候,，要用可再生能源替代全國(guó)年石油消耗量的20%———350億加侖。

可是如何才能實(shí)現(xiàn)這個(gè)宏偉目標(biāo)呢,？氫能源是科幻電影中最常出現(xiàn)的超級(jí)替代能源,，但是在現(xiàn)實(shí)中廣泛制造并使用氫能源還是紙上談兵的事情。想利用風(fēng)力和太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)汽車,，在冰島或者瑞典這樣人口有限,、面積狹小的小國(guó)或許可以實(shí)現(xiàn),，在美國(guó)就沒(méi)有想象中容易了,。剩下的唯一選擇就是乙醇。目前我們已經(jīng)掌握的從植物提取乙醇的技術(shù)來(lái)自玉米棒子,，前年布什總統(tǒng)提出了玉米轉(zhuǎn)換乙醇的科技計(jì)劃,，結(jié)果他帶著牛仔帽、手拿玉米棒子的宣傳畫直接導(dǎo)致去年全球糧食價(jià)格瘋漲一倍,。因?yàn)橛衩资且环N基礎(chǔ)性農(nóng)產(chǎn)品,，幾乎所有動(dòng)物飼料都有玉米，一旦玉米緊俏,、飼料價(jià)格上漲,，肉類肯定漲價(jià)。另外農(nóng)民見(jiàn)玉米有利可圖都會(huì)轉(zhuǎn)而種植,，其他作物勢(shì)必因?yàn)楣?yīng)量減少而漲價(jià),。可耕種土地始終是有限的，畝產(chǎn)量也是有限的,，通過(guò)玉米轉(zhuǎn)化乙醇意味著每個(gè)人都必須從自己的飯碗里撥出一些“喂”給汽車,。除了以上所有問(wèn)題之外，玉米乙醇最大的弱點(diǎn)在于能量含量低———將玉米轉(zhuǎn)化成乙醇的過(guò)程比將纖維素轉(zhuǎn)化成乙醇的過(guò)程要簡(jiǎn)單,，因?yàn)橛衩缀橇亢芨?，可以直接開始從糖到酒精的步驟，省卻了將分子轉(zhuǎn)換成糖的步驟,，但是玉米乙醇產(chǎn)生的能量?jī)H僅比所有種植和制造過(guò)程中使用的能量多30%而已,，換句話說(shuō)就是折騰半天還不夠費(fèi)勁的。另外大面積地種植玉米需要使用大量化肥,，這會(huì)對(duì)水源造成污染,，還有其他糧食作物漲價(jià)帶來(lái)的影響也需要計(jì)算進(jìn)成本中。不過(guò)無(wú)論如何,，玉米乙醇產(chǎn)業(yè)已經(jīng)啟動(dòng),，至少到2017年的時(shí)候能產(chǎn)出相當(dāng)于150億加侖原油的能源。達(dá)特茅斯學(xué)院的生物工程師李·林德（LeeLynd）說(shuō)：“2017年的時(shí)候我們不可能產(chǎn)出相當(dāng)于350億加侖原油的玉米乙醇,，事實(shí)上我們也不想這么做,。”