诺奖得主Hartmut Michel：生物燃料并非理想能源

1988年诺贝尔化学奖得主HartmutMichel教授

生物燃料常常被描述为零二氧化碳排放、用来对抗全球变暖的理想武器，被吹捧为是减少全球对化石燃料依赖的解决方案。根据国际可持续发展研究所(International Institute for Sustainable Development)的报告，全球各国政府纷纷出台对发展生物燃料的支持政策，向生物燃料的生产与消费中投入了超过200亿美元的津贴。

各国政府对生物燃料满怀希望与热情，但是，利用可耕种土地或粮食作物来生产生物燃料引发了生物燃料“与人争粮”的争论。像玉米、甘蔗、植物油等此类商品不仅可以作为常规的食物来源，也可以用作生物燃料的生产。在美国、欧盟以及巴西等政府的政策中，这些作物被用作生物燃料的生产，从而导致了粮食供应的短缺。

HartmutMichel教授由于在某些特定细菌的细胞膜中发现了光合反应中心的3D结构而获得1988年诺贝尔化学奖。他现在是德国马克斯普朗克生物物理研究所(MaxPlanckInstituteforBiophysics)的主任。此前，他曾经在一篇评论文章中发表了他对生物燃料的观点，最近，在新加坡的新加坡科技研究局(A*STAR)分享了他的想法。

光合作用的局限

作为全球顶尖的膜蛋白化学家，Michel教授对光合作用的效率有深刻的理解。他表示，首先从植物将太阳能转变为可利用形式(即NADPH)的方式来看，植物的光和色素只能最多吸收47%的太阳光，而绿光、紫外光和红外光都不可利用。更重要的是，计算显示，大约只有12%的太阳能可被植物转换并储存起来。

从每公顷土地的生物燃料产量来看，Michel教授表示，在德国，仅有0.3%的太阳能转变为沼气，而其他生物燃料如生物柴油和生物宜春的产量则更低。此外，这些产出中超过50%的价值相当于在肥料、耕作、运输以及生物质转化等方面的投入。在中欧，每平方米可耕作土地的价值相当于150w。

“生物燃料的生产与利用也不是零二氧化碳排放的，”Michel教授说，并且种植用于生物燃料生产的植物是对土地利用度的极大浪费。

“这将是更好的种植杨树的土地用于生产生物燃料，并转换成热液炭化生物质煤，”他说。这样一个过程涉及在水中生物质加热到摄氏160度，已捕捉到100%的可利用的碳。这样做会节省了高达9倍以上的二氧化碳每平方米相比，生物燃料。

Michel教授建议，如要提高生物燃料的产出，科学家们可以研究如何通过修饰光合作用体中的色素来提高植物对光的吸收。他解释说，光合作用实际上在低光密度时最有效，在达到五分之一的全光照条件下趋于饱和。科学家可以通过对一个与将二氧化碳固定为可存储能量的酶——RuBisCO进行工程改造来提高效率。由于在红藻中已经发现有更高效的RuBisCO，因而这一目标是可以实现的。

欧盟等政府对生物能源的政策

欧盟对于发展生物能源持积极的支持态度，考虑到发展生物燃料对粮食的影响，欧盟委员会通过立法对用粮食生产生物燃料的比例做了规定。在去年9月，欧盟委员会就曾宣布通过政策调整，将农作物生物燃料的消费比例限制在5%以内。

2012年11月13日，欧洲生物质能源协会(AEBIOM)发布了年度统计报告《2012欧洲生物能源展望》，对欧洲能源现状和生物能源发展情况进行了统计分析。2010年欧盟煤炭、石油和天然气的对外依存度分别高达59%、62%和84%。因此大力发展包括生物能源在内的可再生能源对于确保欧盟能源安全至关重要。

美国也积极资助生物能源。2013年4月4日，美国能源部在华盛顿宣布，将为三个生物能源研究中心提供一个额外5年期由持续的国会拨款的资助。美国能源部长朱棣文表示，“发展下一代的美国生物燃料将会增强我们的国家能源安全,扩大国内生物燃料行业,并产生新的清洁能源工作。它将帮助美国的农民,在农村社区创造巨大财富增长的新机会”。

巴西是世界第三大生物柴油生产国，年产量约69.4亿升，其中45.9亿升用于出口。巴西政府重视发展生物能源，并将其作为一项重要的经济、科技、能源政策。在巴西2011年至2014年的《科技创新行动计划》中，国家研发创新战略领域有15个，其中生物燃料位列第二位。巴西除了当前以甘蔗生产乙醇外，还研发了另一项生物柴油关键技术。这项技术使蓖麻、棕榈、棉花、大豆、向日葵(300111)和玉米等可以大量生产的作物以及动物脂肪等都可作为这种新型生物能源的原料。目前巴西生产生物柴油80%是以大豆为原料。规模化培育微藻是巴西正在研发的另一项先进技术，而以微藻作为生物柴油的原料，则可以环保与炼油一举两得。

中国国务院新闻办公室在2012年10月24日发布了《中国的能源政策(2012)》白皮书。其中在生物质能部分提到：中国坚持“统筹兼顾、因地制宜、综合利用、有序发展”的原则，发展生物质能等其他可再生能源。在粮棉主产区，有序发展以农作物秸秆、粮食加工剩余物和蔗渣等为燃料的生物质发电。在林木资源丰富地区，适度发展林木生物质发电。发展城市垃圾焚烧和填埋气发电。在具备条件的地区推进沼气等生物质供气工程。因地制宜建设生物质成型燃料生产基地。发展生物柴油，开展纤维素乙醇产业示范。在保护地下水资源的前提下，推广地热能高效利用技术。加强对潮汐能、波浪能、干热岩发电等开发利用技术的跟踪和研发。