生物燃料是指用有機(jī)物質(zhì)生產(chǎn)的一切燃料，包括生物乙醇和生物柴油,。生物乙醇是汽油的替代品,，它是用含淀粉和糖的作物像甘蔗、玉米或小麥加工制取的,；生物柴油是柴油的替代品,，它是用植物油或動(dòng)物脂肪加工制取的。這兩種燃料能減少溫室氣體排放,，減少對(duì)化石燃料的依賴,，而只對(duì)汽車和燃料的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行很少改造，因此受到青睞,。
但發(fā)展生物燃料存在與農(nóng)業(yè)爭(zhēng)奪土地和水資源,、造成糧食供應(yīng)短缺、糧價(jià)上漲等問題,。發(fā)展生物燃料的出路在于：利用作物的廢棄物像根,、莖和葉等；利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)設(shè)計(jì)可在干旱土地和鹽堿地生長(zhǎng)的作物,；改造和利用野生植物,；開發(fā)能使纖維素有效轉(zhuǎn)化成乙醇的酶和酵母等。
發(fā)展生物燃料的爭(zhēng)議
生物燃料是否能達(dá)到預(yù)期的效果,，有些人已提出質(zhì)疑,。科學(xué)家已開始懷疑生物燃料有關(guān)環(huán)境和社會(huì)效益的論據(jù),。環(huán)保主義者發(fā)現(xiàn)自己處于無所適從的窘境,，一半的綠色團(tuán)體支持生物燃料，而另一半則表示失望,，猛烈抨擊生物燃料,。
反對(duì)者認(rèn)為，生物燃料非但不能解決環(huán)境問題,，反而將破壞熱帶雨林,、抽干地下水、滅絕部分物種和使糧食價(jià)格上漲。如果相關(guān)的支持技術(shù)沒有得到改善,，生物燃料將不能減慢全球變暖,。
支持者認(rèn)為，現(xiàn)在仍是初期階段,，應(yīng)該給這種技術(shù)提供時(shí)間和投資，以便實(shí)現(xiàn)生物燃料的前景,。
世界觀察研究所在2006年6月公布的一份研究報(bào)告稱,，巴西生產(chǎn)的生物乙醇占其全部燃料消費(fèi)的10%，僅需要其3%的耕地,，因此其他國(guó)家想仿效巴西的模式,。問題是在大部分國(guó)家這種模式行不通。該所估計(jì),，要像巴西那樣達(dá)到10%的目標(biāo),，美國(guó)將需要30%的耕地，而歐洲則需要72%的耕地,。為什么結(jié)果如此不同,，這是因?yàn)椴粌H巴西的汽車數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于歐洲和美國(guó)，而且巴西肥沃的農(nóng)田和良好的氣候使它的作物產(chǎn)量較高,。
種植玉米和把玉米轉(zhuǎn)變成乙醇都需要能源,，例如，玉米生長(zhǎng)需要大量化肥和農(nóng)藥,，這需要付出能源和環(huán)境代價(jià),。開發(fā)生物乙醇的環(huán)境效益有多大，仍值得研究,。幾個(gè)研究小組試圖將所有這些因素都加以考慮,，并將化石燃料與玉米制取的乙醇從種子生長(zhǎng)到發(fā)動(dòng)機(jī)工作的每個(gè)階段的溫室氣體排放都加以比較?？的螤柎髮W(xué)的戴維·皮門特爾的研究結(jié)論是：玉米制取的乙醇燃燒比化石燃料產(chǎn)生更多的溫室氣體,。
加利福尼亞大學(xué)的亞歷山大·法雷爾的評(píng)估是，生物乙醇比等重量的汽油少排放13%的溫室氣體,。然而法雷爾是通過假定制取生物乙醇所剩下的生物質(zhì)被用作火爐的燃料或喂養(yǎng)動(dòng)物而得到的數(shù)據(jù),，并不是所有生物乙醇煉制廠都這樣做。
根據(jù)世界觀察研究所萊斯特·布朗的估計(jì),，裝滿一輛SUV汽車油箱的生物乙醇所需要的玉米剛好是一個(gè)人一年的口糧,。他把生物乙醇的興旺描述成世界上擁有汽車的8億人與每天靠不到2美元生活的30億人之間的一種競(jìng)爭(zhēng)。
根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)的看法,，這種競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)開始,。FAO認(rèn)為，將玉米轉(zhuǎn)化成乙醇是世界糧食儲(chǔ)備急劇下降的主要原因，并且2006年上半年糧食價(jià)格已相應(yīng)上漲,。這種趨勢(shì)在Goldman Sachs銀行7月份的報(bào)告中已得到體現(xiàn),，該報(bào)告預(yù)測(cè)隨著生物燃料的增長(zhǎng)，玉米價(jià)格將進(jìn)一步上漲,。
要使生物燃料對(duì)全球做出有意義的貢獻(xiàn)將需要多少土地?在7月份美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院會(huì)議錄》發(fā)表的一篇文章中估計(jì),，即使美國(guó)將它目前的全部玉米收獲量轉(zhuǎn)變成生物燃料，也只能滿足美國(guó)目前汽油需求量的11%,。世界觀察研究所估計(jì),，要生產(chǎn)全球交通運(yùn)輸所需燃料的10%的生物燃料，需占用全球9%的耕地,。
法國(guó)巴黎國(guó)際能源局的勞倫斯·伊格爾斯說,，用甘蔗制取乙醇比用玉米對(duì)環(huán)境更好些，因?yàn)樗苊饬税阎参锏矸坜D(zhuǎn)化成糖的工序,。就每公頃作物的乙醇生產(chǎn)量和減少溫室氣體排放來說,，甘蔗都勝過玉米。
某些生物乙醇生產(chǎn)商已經(jīng)熱衷于使用甘蔗做原料,，結(jié)果世界糖價(jià)在過去18個(gè)月中上漲1倍,。全球主要甘蔗生產(chǎn)國(guó)——巴西、印度和泰國(guó)的甘蔗種植者紛紛行動(dòng)起來,，盡量多種植甘蔗,。甘蔗的種植者開荒擴(kuò)大種植面積，不關(guān)心對(duì)生態(tài)的影響,。環(huán)保主義者擔(dān)心,，隨著全球市場(chǎng)對(duì)甘蔗需求的增加，巴西農(nóng)民將向亞馬遜熱帶雨林深處擴(kuò)展,。
甘蔗是大量耗費(fèi)水的作物,，很多國(guó)家沒有充沛的雨水，農(nóng)民必須抽取地表水或地下水,。種植甘蔗會(huì)對(duì)世界日益緊張的淡水供應(yīng)造成更大的壓力,。
發(fā)展生物燃料的出路與前景
制取生物燃料的技術(shù)仍處于初期階段，研究生物燃料的科學(xué)家已經(jīng)有更偉大的目標(biāo),。他們想改進(jìn)利用非糧食作物和廢棄生物質(zhì)制取生物燃料的方法,，以便節(jié)省玉米和其他糧食作物，并且在不破壞自然生態(tài)系統(tǒng)的情況下制取生物燃料,。
研究人員正在尋找不用糧食作物制取生物乙醇的巧妙方法,，關(guān)鍵是把植物富含的纖維素轉(zhuǎn)化成乙醇。纖維素是所有綠色植物的主要成分,，若能分解纖維素的分子,，讓它釋放出所含的糖,，就可把糖發(fā)酵變成乙醇。
如果能開發(fā)出將纖維素轉(zhuǎn)化成乙醇的有效工藝,，這將為很多非糧食作物的利用開辟廣闊的前景,，像柳枝稷、作物的禾稈和木屑等,。另外,，像廢紙、紙板和廢棄的糧食也可以做原料,。2006年6月,，美國(guó)能源部制訂出使用纖維素制取乙醇的路線圖，估計(jì)到2030年用這種方法可生產(chǎn)美國(guó)所需燃料的1／3,。該路線圖推薦利用轉(zhuǎn)基因植物像柳枝稷和楊樹，這種植物抗病蟲害,、富含纖維素,、不需要多少養(yǎng)護(hù)，因此可大大減少化肥,、農(nóng)藥和能源的投入,。將纖維素分解成糖需要更有效的酶和將糖轉(zhuǎn)化成乙醇需要更好的酵母。但是目前大多數(shù)公司對(duì)開發(fā)生物燃料的投入一直猶豫不決,。因此,，美國(guó)能源部正在建立兩個(gè)新的研究中心，在今后五年內(nèi)將投入2.5億美元,，目的是開發(fā)生物燃料用的新一代原料,。一家以渥太華為基地的加拿大Iogen公司已經(jīng)開發(fā)出實(shí)驗(yàn)植物，在過去2年里,，利用該實(shí)驗(yàn)植物生產(chǎn)了少量乙醇,。該公司利用轉(zhuǎn)基因熱帶真菌生產(chǎn)分解纖維素的酶，這種酶能“消化”所有類型的生物質(zhì),。
Iogen公司從Goldman Sachs銀行獲得了3000萬美元的投資,，并在2006年1月聲稱，它將在德國(guó)與大眾和殼牌公司合作研究營(yíng)造完全商業(yè)化植物的可行性,。Iogen可能發(fā)動(dòng)一場(chǎng)使我們擺脫依賴石油的革命,，而在這場(chǎng)革命中將不占用任何耕地。
美國(guó)Agrivida公司的生物工程師邁克爾·拉布在植物中加入酶,，這種酶將使整個(gè)植物(種子,、莖和葉)更容易轉(zhuǎn)變成乙醇。在植物中加入酶不是新設(shè)想,，但還不是很成功,，因?yàn)槊笇?duì)植物生長(zhǎng)有副作用,。他們通過推遲酶的活性來避免這個(gè)問題，從而使植物正常生長(zhǎng),。這種酶能使每英畝植物的乙醇產(chǎn)量增加50%,，同時(shí)使乙醇的成本降低大約30%。
他們正開始用玉米做實(shí)驗(yàn),，一旦成功,，將轉(zhuǎn)向其他植物像柳枝稷、楊樹或甘蔗,。這將使美國(guó)很多地方都能生產(chǎn)生物乙醇,，以減少運(yùn)輸成本。這也將為農(nóng)民在作物選擇上提供更大余地,。
