全球氣候變暖,科學(xué)家認(rèn)為,,這一切都源于人類(lèi)過(guò)度使用石油,。幸好,人類(lèi)已認(rèn)識(shí)到問(wèn)題的嚴(yán)重性,,科學(xué)家已在倡導(dǎo)使用綠色能源,。美國(guó)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(lè)觀地預(yù)測(cè),只需種水藻提煉燃油,,就能讓美國(guó)擺脫對(duì)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(lái)提煉燃油,比如從油菜籽和大豆中提煉,,這兩種植物本來(lái)就可用來(lái)榨取食用油,。另外一種可提煉燃油的植物是蓖麻。但無(wú)論如何,,一般人很少想到用水藻來(lái)提煉燃油,。
水藻由簡(jiǎn)單的水生有機(jī)體組成,通過(guò)光合作用儲(chǔ)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(gè)重要的優(yōu)點(diǎn),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(yáng)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(zhǎng),,而是可在立體空間里生長(zhǎng),因此能非常迅速地吸收營(yíng)養(yǎng),。
有幾個(gè)數(shù)字能證明水藻的優(yōu)點(diǎn),。在美國(guó),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(lái)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(lái)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(gè)美國(guó)只有4.34億英畝農(nóng)田,,而且還需要留下一些土地來(lái)種植糧食。而水藻只需9500萬(wàn)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(zhǎng),,可以種植在水塘里、袋子里或水箱中,。這樣一來(lái),,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(zhuān)門(mén)用水藻生產(chǎn)生物柴油。塞爾斯于2004年開(kāi)始發(fā)展他的水藻燃料技術(shù),,不過(guò)他的靈感來(lái)自于美國(guó)上次面臨的能源危機(jī),。1978年,當(dāng)時(shí)的美國(guó)總統(tǒng)卡特制訂了一個(gè)“水生植物計(jì)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(guó)一些科學(xué)家開(kāi)始研究這種技術(shù)??墒?,用了約20年時(shí)間,花費(fèi)了2500萬(wàn)美元,,研究小組也并未從水藻中提取出具有使用價(jià)值的油料,。1996年,克林頓政府取消了這一項(xiàng)目,。但是,,研究人員希望他們的工作不白費(fèi)。ASP項(xiàng)目的科學(xué)家對(duì)自己的工作進(jìn)行了總結(jié),,寫(xiě)出了詳細(xì)報(bào)告,,并把328頁(yè)的報(bào)告上傳到美國(guó)能源部的網(wǎng)站上。
一個(gè)偶然的機(jī)會(huì),,塞爾斯對(duì)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(bào)告。經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究,,他發(fā)現(xiàn),,ASP項(xiàng)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(qián)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(jìn)入,,又能防止其他種類(lèi)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(zhǎng)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(zhǎng)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(shuō)是一舉兩得。美國(guó)麻省理工大學(xué)的“綠色油料公司”正在進(jìn)行這方面的試驗(yàn),,利用發(fā)電廠產(chǎn)生的二氧化碳來(lái)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,下一步要進(jìn)行大規(guī)模試驗(yàn),。
?。蝹€(gè)“水藻油”問(wèn)題
不過(guò),要想進(jìn)入“后石油時(shí)代”,,讓“水藻油”成為暢銷(xiāo)產(chǎn)品,,需要解決許多問(wèn)題:水藻有許多種類(lèi),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(zhǎng)成后,如何有效地提取油料,?問(wèn)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(jìn)行激烈的爭(zhēng)論,。
在生產(chǎn)“生物柴油”的過(guò)程中,,第一步就是選擇水藻品種。種植水藻是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng),,每一個(gè)“水藻生長(zhǎng)反應(yīng)堆”本身都是一個(gè)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(huì)出現(xiàn)混亂,。水藻的生長(zhǎng)速度極快,,必須控制好數(shù)量,如果太多,,陽(yáng)光就會(huì)不夠用,,造成大批死亡,而如果太少,,就達(dá)不到所需要的數(shù)量,。
塞爾斯認(rèn)為,要解決這個(gè)問(wèn)題,,需要借助計(jì)算機(jī)來(lái)控制水藻的生長(zhǎng)速度,,也就是控制營(yíng)養(yǎng)成分。但這么精確地控制成本,,反而會(huì)減少水藻業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益,,也會(huì)削弱與石油業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,。
即使成功地收獲了水藻,,還要面臨另一個(gè)難題,,那就是如何把油提取出來(lái)。從大豆,、油菜等植物中提取油用冷壓法,,但水藻中沒(méi)有那么多的纖維,不能用這種標(biāo)準(zhǔn)的榨油方法,。不過(guò),,從理論上說(shuō),從水藻中提煉油,,并沒(méi)有想像的那么難,,參與過(guò)ASP項(xiàng)目的美國(guó)科學(xué)家證實(shí),在綠色的水藻中加入化學(xué)添加劑,,就可提煉出油來(lái),,在水藻漿中加入甲醇或者乙烷是目前最好的選擇,相對(duì)來(lái)說(shuō),,又有效又節(jié)省成本,。但觀察家對(duì)此有一種擔(dān)心,那就是,,這可能會(huì)影響土地和水的使用,。
還有最后一個(gè)問(wèn)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(chǎng)價(jià)格,如果每桶石油的價(jià)格跌到20美元,,那么生物柴油工業(yè)就像無(wú)風(fēng)的帆船一樣不能運(yùn)行了,。