将草炼成油：新能源时代的到来

生物燃料可以用植物或植物制品为原材料。目前，第一代生物燃料以可食用作物为原料，主要包括玉米、大豆、甘蔗。但是这种对粮食作物的额外需求使得2008年家畜饲料价格大幅上升，第一代生物燃料显然并不是我们所期望的、对环境安全具有积极影响的能源形式。目前科学家正致力于研究，怎样将农业废弃物、木材及生长更为迅速的草本植物，转化为种类繁多的生物燃料（甚至是航空燃油）。

　　草油价低量大

　　第二代生物燃料主要以纤维素质材料为原料，如富含纤维素、生长迅速的草本植物，因此将英文“汽油”（gasoline）单词中前缀“gas”去掉，引入“grass”（草），就组成了形象生动的专有名词“草油”（grassoline）。可转化为草油的原料有很多，从木材废料（锯木屑、木质建筑残片）到农业废弃物（玉米秸秆、小麦茎秆），再到“能源作物”（生长迅速、纤维含量高、专门种植用作草油原料的草本和木本植物）。这些原料作物耕作成本低（与每桶石油有等价能效的草油为10到40美元）、量大，更关键的是，这些作物的种植生产不会干扰和危及粮食生产。

　　纤维素类植物生物质丰富，能够可持续地收获，来制造生物燃料。美国农业部和能源部的研究显示，在不减少作为人类食物、动物饲料及出口生物质份额的前提下，美国每年能够生产13亿吨（干重）生物质。如此大量的生物质每年至少能够产生1000亿加仑（约3790亿升）草油，大约相当于每年美国汽油、柴油消耗总量的一半。放眼全球，每年纤维素类生物质生产量能够转化的生物燃料相当于340亿～1600亿桶原油，已经超过了目前全球每年30亿桶原油的消耗量。纤维素类生物质能够转化成任何类型的燃料，如乙醇、普通汽油、柴油，甚至航空燃油。

　　尽管此领域依然处于起步阶段，一些示范工厂已经开始运行，第一个商业化生物燃料炼制厂预计在2011年建成。人类历史上的能源新纪元——草油时代也许很快就要到来。

　　能量封印是难题

　　自然界把纤维素赋予植物作为主要骨架结构，这种由葡萄糖分子紧密咬合并层层叠加的“脚手架”，为植物提供了抵抗重力和生物降解的支撑性架构。为了释放纤维素里的能量，科学家必须先破坏进化赋予植物的这种异常稳定的结构。

　　一般来说，这种“解封”过程先要将固体生物质解构成聚合度更低的小分子物质，随后将它们转化成燃料。低温（50℃～200℃）情况下，生物质裂解产生的单糖可以被发酵成乙醇或其他形式的燃料，玉米及糖类作物（如甘蔗）采用的就是这种转化方式。生物质在高温（400℃～600℃）下会直接转化为生物质原油，再经过提炼就可以成为汽油或者柴油。极端高温（高于700℃）下，生物质会直接变成气体并进一步转化为液态燃料。

　　到目前为止，还没人知道到底哪种方法能够以最低的成本获得最高的能量。