全球氣候變暖,科學(xué)家認為,,這一切都源于人類過度使用石油,。幸好,人類已認識到問題的嚴(yán)重性,,科學(xué)家已在倡導(dǎo)使用綠色能源,。美國人發(fā)現(xiàn)的一種“綠色”能源,,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,就能讓美國擺脫對天然石油的依賴,。
水藻很容易繁殖
科學(xué)家很早就提出用植物來提煉燃油,,比如從油菜籽和大豆中提煉,這兩種植物本來就可用來榨取食用油,。另外一種可提煉燃油的植物是蓖麻,。但無論如何,一般人很少想到用水藻來提煉燃油,。
水藻由簡單的水生有機體組成,,通過光合作用儲存光能,生產(chǎn)植物油,。而植物油可被轉(zhuǎn)化成“生物柴油”,。
水藻有幾個重要的優(yōu)點,,是許多其他植物不具備的:水藻可被種植在任何地方,,且能迅速繁殖,更難能可貴的是,,水藻幾乎不需要特別的養(yǎng)分,,需要的只是陽光、水和二氧化碳,。它們不像其他植物那樣,,需要占用很大面積才能生長,而是可在立體空間里生長,,因此能非常迅速地吸收營養(yǎng),。
有幾個數(shù)字能證明水藻的優(yōu)點。在美國,,如果把所有從石油中提取的交通燃料換成生物柴油的話,,每年需要1400億加侖(1加侖≈4.55升)的生物柴油。而如果全部用大豆來提煉生物柴油,,就需要30億英畝(1英畝≈6.07畝)肥沃的土地來種植大豆,;用油菜籽提煉的話,也得需要10億英畝的土地,。
不幸的是,,整個美國只有4.34億英畝農(nóng)田,而且還需要留下一些土地來種植糧食,。而水藻只需9500萬英畝的土地就能滿足需要,。它們不需要肥沃的土地就能生長,可以種植在水塘里、袋子里或水箱中,。這樣一來,,既可在沙漠中種植水藻,也能在產(chǎn)生很多二氧化碳的發(fā)電廠附近種植,。
水藻這樣變成柴油
吉姆·塞爾斯曾是一名工程師,,如今成了一名發(fā)明家,他的“索利克斯生物柴油公司”,,專門用水藻生產(chǎn)生物柴油,。塞爾斯于2004年開始發(fā)展他的水藻燃料技術(shù),不過他的靈感來自于美國上次面臨的能源危機,。1978年,,當(dāng)時的美國總統(tǒng)卡特制訂了一個“水生植物計劃”(ASP),希望能從水藻中提取潔凈的生物柴油代替汽油,。根據(jù)卡特總統(tǒng)的要求,,美國一些科學(xué)家開始研究這種技術(shù)??墒?,用了約20年時間,花費了2500萬美元,,研究小組也并未從水藻中提取出具有使用價值的油料,。1996年,克林頓政府取消了這一項目,。但是,,研究人員希望他們的工作不白費。ASP項目的科學(xué)家對自己的工作進行了總結(jié),,寫出了詳細報告,,并把328頁的報告上傳到美國能源部的網(wǎng)站上。
一個偶然的機會,,塞爾斯對水藻提取油料很感興趣,,他在網(wǎng)絡(luò)上查到了那份被他稱為“水藻圣經(jīng)”的ASP報告。經(jīng)過認真研究,,他發(fā)現(xiàn),,ASP項目的科學(xué)家尋找到了一種能產(chǎn)油的水藻,但他們把這種水藻種在了露天池塘里,,這當(dāng)然比種植在像密封缸一樣的封閉系統(tǒng)中要省錢得多,,但野生水藻迅速入侵這些露天池塘,把科學(xué)家選出的特種水藻殺死,。
塞爾斯找到了解決辦法,,他用透明的大塑料袋種植水藻,,既能讓充足的光線進入,又能防止其他種類的水藻入侵,。他稱自己的發(fā)明是大規(guī)模水藻“反應(yīng)堆”,。他用兩條長350英尺(約為105米)、間隔3英尺的平行軌道固定大塑料袋,,一旦水藻長成,,就被送到煉油廠提取油料,然后再轉(zhuǎn)化成生物柴油,。
水藻不僅能生產(chǎn)綠色油料,,更可吸收大量二氧化碳,凈化空氣,,可說是一舉兩得,。美國麻省理工大學(xué)的“綠色油料公司”正在進行這方面的試驗,利用發(fā)電廠產(chǎn)生的二氧化碳來種植水藻,。小規(guī)模的試驗發(fā)現(xiàn),,這是一種可行性的概念,下一步要進行大規(guī)模試驗,。
?。蝹€“水藻油”問題
不過,要想進入“后石油時代”,,讓“水藻油”成為暢銷產(chǎn)品,,需要解決許多問題:水藻有許多種類,,哪一種能提煉出最多油料,?最好的種植方法是什么?當(dāng)水藻大規(guī)模長成后,,如何有效地提取油料,?問題還不止這些,索利克斯公司一直在不停地研究,,也不停地進行激烈的爭論,。
在生產(chǎn)“生物柴油”的過程中,第一步就是選擇水藻品種,。種植水藻是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng),,每一個“水藻生長反應(yīng)堆”本身都是一個小型生物圈,就像自然生態(tài)系統(tǒng)一樣,,每一種因素都相互依賴,、相互制約,一種因素被改變,,另一種因素就會出現(xiàn)混亂,。水藻的生長速度極快,,必須控制好數(shù)量,如果太多,,陽光就會不夠用,,造成大批死亡,而如果太少,,就達不到所需要的數(shù)量,。
塞爾斯認為,要解決這個問題,,需要借助計算機來控制水藻的生長速度,,也就是控制營養(yǎng)成分。但這么精確地控制成本,,反而會減少水藻業(yè)的經(jīng)濟利益,,也會削弱與石油業(yè)的競爭力。
即使成功地收獲了水藻,,還要面臨另一個難題,,那就是如何把油提取出來。從大豆,、油菜等植物中提取油用冷壓法,,但水藻中沒有那么多的纖維,不能用這種標(biāo)準(zhǔn)的榨油方法,。不過,,從理論上說,從水藻中提煉油,,并沒有想像的那么難,,參與過ASP項目的美國科學(xué)家證實,在綠色的水藻中加入化學(xué)添加劑,,就可提煉出油來,,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,,又有效又節(jié)省成本,。但觀察家對此有一種擔(dān)心,那就是,,這可能會影響土地和水的使用,。
還有最后一個問題。像其他替代燃料一樣,,水藻煉油業(yè)的成功與否,,要依賴石油的市場價格,如果每桶石油的價格跌到20美元,,那么生物柴油工業(yè)就像無風(fēng)的帆船一樣不能運行了,。