能够代替化石燃料财富,用枯枝残叶生产生物燃

作者:必赢棋牌游戏平台

生物质能源被认为是二氧化碳的综合燃料,可以发电。它是惟一一种可以以气态、液态或者是固态使用的可再生能源,可以替代化石燃料能源,对于温室气体排放的控制也有很好的作用。

研究人员从基因层面对烟草植物进行改造,使其产生一种可以分解森林有机质的酶。此举或将促进生物燃料生产更加高效、经济且可持续。

不过,生物质能源最近却遭到了质疑。最新一期出版的《经济学人》称,现在的生物质能源正陷入一种悖论:经济的不环保,环保的不经济。彭博新能源财经最新发布的报告称,自2003年以来生物质能源已吸引超过1260亿美元的投资,然而,如此巨额的投资,目前看来正在变得越来越鸡肋——要么影响粮食供应,要么完全没有经济竞争力。

生物炼制产业生产燃料、能源、热量以及各种各样的化学产品,这些产品来自于诸如食物残渣、枯枝落叶等生物质。时至今日,对于枯枝落叶等源于森林的生物加工仍面临巨大难题,不仅因为木质生物质的细胞壁极难分解,同时也因为工业生产过程需要大量的酶参与反应。挪威的一个研究项目正致力于基于烟草类植物建立低成本获取工业酶的绿色工厂,所得酶可用于生物燃料制备,有望产出可替代石油制品的生化制品。这些生物燃料的来源为非食物类生物质。

植物通过光合作用把太阳能储存在体内,再把这种所谓的太阳能转化成燃料,这是一种十分诱人的想法。彭博新能源财经称,因为听起来本质上是绿色的,所以生物燃料的计划(包括从发酵淀粉,到回收食用油,再到将藻类制作成为喷气发动机的燃料)自2003年以来已吸引超过1260亿美元的投资。然而,这些生物质燃料最具有商业竞争力的一点都不绿色环保,而那些绿色环保的却不具备商业竞争力。

用枯枝残叶生产生物燃料的第一步骤是将生物质分解为糖类,该过程需要酶的参与。然而当下制备酶的成本较高,这正是阻碍生物提炼可持续发展的主要障碍。通常情况下,人们通过发酵罐系统获取酶,该种应用多见于食品工业领域生产食品和酒精。但建立发酵罐系统通常开支高昂,不仅要求无菌环境,而且需要消耗大量能源和水以控制罐内压力和温度。该项目将通过使用基因改造过的烟株降低生物提炼中的碳排放量,项目的终极目标是取代耗能的发酵罐系统。

生物质燃料非绿色环保的最大原因是会影响食物的供应,因为这些生物质燃料大多来自于食用作物,或是陆地上生产此作物的植物,这些植物本可供人类或家畜食用。上周,欧洲议会上,一个委员同意禁止使用这种“第一代”生物燃料。目前欧洲的目标是,2020年前,可再生能源占到交通运输能源使用量的10%。不同之处在于,这些燃料必须是基于废弃物或者其他不涉及粮食生产的作物制备而成的更加先进的产物。据BNFE估计,这可能意味着,到2020年,欧洲对先进生物燃料的需求量将会达到140亿升。

挪威农业与环境研究所的项目负责人克拉克刘解释道:植物可利用二氧化碳和来自太阳的能量,这使得生产酶的整个过程经济环保。据其介绍,烟草植株叶片大而多,生物质含量丰富,加之生长周期短,每年可以收获三到四次,因此成为理想的植物。

亚洲必赢官网注册送37,该委员认为,目前能够大规模生产的高级燃料只有两种:一种是将废弃的食用油或其他油制成柴油,这种工艺在欧洲已经有20亿升的产量,另一种是通过酶促水解反应从纤维素中制备乙醇。

项目的第一阶段,研究人员将寻找合适的候选酶。我们的目标是利用烟草获取低成本的细胞壁降解酶,同时发现并测试有价值的新酶。克拉克刘说,我们致力于开展试点并大规模生产我们选定的酶,而后我们的合作伙伴鲍利葛公司将对所得到的酶进行测试。

她表示,目前一切的想法距大规模商业化生产至少需要四年的时间,这其中也包括此前大受吹捧的制备可再生喷气机发动机的燃料。

鲍利葛公司是一家生产环保产品的挪威公司,产品范围涵盖生物化学产品、生物材料以及可取代石油产品的生物乙醇。该公司开发了一套将生物质转化为化学产品和生物燃料的流程,其示范车间也已运转两年半的时间。

不过,生物质能源在小规模应用上还是有前途的。南非航空公司正与波音公司和其他合作伙伴一起,致力于开发一种基于烟草种子的燃料。

酶是生产流程中除原材料外最贵的产品。鲍利葛公司技术主管古尔布莱恩德拉法斯鲁德说。他解释道,为数不多的酶制造商始终保持着较高的价格,而鲍利葛一直以来正是从这些制造商处购买酶。我们尝试寻找其他的解决途径,以获得更高效的生产制备流程。如果研究团队能实现这个目标,我们将会得到一个全新的且更加经济的酶制备方法。只有这样,我们的产品才能比石油产品更具竞争力。

但目前这一努力也陷入了困境。这种特殊培育的烟草品种不含尼古丁。这种作物由生活困苦的农民种植,他们从一年两季的经济作物烟草中获益,然后再为三分之一的粮食作物购买种子和化肥。种子的残余物成为动物的饲料。SAA的IanCruickshank称,基于烟草的生物质燃料和来自化石燃料提炼的喷气机燃料的成本差不多。

研究人员将找到一种可以让植物产生多种酶的基因片段,通过转基因技术将其转入烟草植株并使其得到表达,由此生产可有效分解生物质的酶。

麻疯树的投资者可能看到了类似的机会。不过,这种有毒的、奇怪的作物已令其投资者失望。但若是正常生长,它的果实能够为动物提供饲料,并且还能容易地制成类似于柴油燃料的生物柴油。

克拉克刘解释说,他们加入的是生产蛋白质的基因片段,蛋白质才是作用物。基因仅仅是遗传信息,只有基因得到表达才能获得相应的功能产物。我们利用烟草植株对我们需要产品的基因进行表达。正因如此,她将烟草植株比作手机。

想要发现很多类型的生物质燃料在绿色环保和商业竞争上有交集,十分困难。相对于解释这些作物究竟为何应该生长,环保激进分子一般更容易怒斥那些破坏环境或食品安全的人。

她说:许多年前,我的手机仅仅是一部差不多半斤重的电话而已。如今手机几近全能,可以用作照相机、网络和录音机等。然而,其核心功能仍是一部电话。这就和植物一样,本质并未发生变化,只是增加了几项功能而已。因此,当我们对植物了解更多的时候,我们对生物技术的理解就越深刻。

另一个具有争议性的问题是转基因。虽然这可能会提高产量、增加抗虫的能力,并且还能使生物质燃料的作物能在干旱、贫瘠的土地上生长。但是无论何种转基因,从绿色意识考虑,都难以销售。

克拉克刘表示,仅仅就基因修饰技术在烟草上的应用而言,并不存在所谓的道德阻力。

尽管如此,科学界仍有大量的想法可以提供。比如,曼彻斯特大学、芬兰的图尔库大学和伦敦帝国理工学院的研究人员目前已经研究出一种酶,能够用于生产生物丁醇和更加有用的丙烷。

她说:首先我们并不食用这些经过修饰的烟草,其次由于挪威天气寒冷,其也不可能在挪威户外自然生长。经过修饰的植物将在挪威卫生局的允许下存在于温室里。有些人对经过基因修饰的生物体持怀疑态度,其实,我们只是利用烟草植物来生产生物提炼所需的酶。我相信我们能从其中受益良多,因为我们能以更经济的方式获得酶,且我们将以更加环保的方式使用烟草植物。

这种好的想法能否大规模商业化是另一回事。但有些公司确实已经开始放弃,一些致力于将藻类转化成燃料的美国企业正在转为制备高价值的化学品。

北欧五国已公布他们的能源发展计划,计划于2050年以前完成能源系统去碳化。这意味着到2050年时,生物燃料在交通系统所用能源中的使用占比至少达到50%。在挪威,许多国家层面的政策已经付诸行动,旨在促进可再生能源的利用。

太阳光是能量的重要来源,而生物未必是储存它的最佳方式。

鲍利葛每年生产2000万升乙醇,其中约有500万升用于生产生物燃料。然而只有很少的生物燃料在挪威出售。拉法斯鲁德解释说,由于可持续且可预测的政策缺失,欧洲生物燃料市场整体处于观望状态。

在挪威,市场与决策相脱节。第二代生物燃料的生产已在萨尔普斯堡进行。这需要长期稳定的政策支持。拉法斯鲁德说。他指出,瑞士在建立生物燃料市场方面是个成功案例。这归功于瑞士已出台相应法律规定,强制要求将第二代生物燃料配合化石燃料共同使用。

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