眼下，全世界不少科學家都在加緊研制新型替代能源，以滿足市場需求。在這樣的背景下，西班牙和阿根廷的科學家對我們飯桌上的胡蘿卜動起了腦筋，他們希望將胡蘿卜汁中的糖發酵獲得的化學物質變為燃料。胡蘿卜汁是如何成為可以流進油箱的燃料的?這種生物質能生產方式能否化解能源危機?我省應如何發展獨具特色的生物質能?記者就此采訪了專家。

近日，西班牙國立遠程教育大學和阿根廷利托瑞爾國立大學的研究人員成功研制出把胡蘿卜轉化為生物乙醇的技術，這種通過糖發酵獲得的化學物質能夠用作燃料。除獲得燃料外，殘留的胡蘿卜肉還可以用來飼養動物和提取胡蘿卜素。這項技術目前尚處于初級階段，未來研究人員將建立一座工廠進行大規模生產。

與釀酒過程相似胡蘿卜汁可以變燃料

遼寧日報：張所長，您好。在這項生物乙醇轉化技術中，胡蘿卜如何搖身一變成為燃料的?

張大雷：在這項技術中，工作人員會首先將胡蘿卜加工成小塊，對其進行酶催化水解，打破體積較大的葡萄糖分子。由此，胡蘿卜生物組織中的糖被分離出來，與酵母混合在一起。接下來就是有酵母參與的酒精發酵過程，酵母能夠將胡蘿卜汁中的糖轉化為乙醇和二氧化碳。最后，通過蒸餾得到純度較高的乙醇。

遼寧日報：酶催化水解制乙醇的化學原理是什么?

張大雷：上面提到的技術是一項燃料乙醇生產技術，它以生物質為原料，通過生物發酵等途徑獲得可作為燃料用的乙醇。其基本原理為胡蘿卜中的糖和淀粉在糖化酶的作用下水解為還原糖，其中的六碳糖在酵母的作用下產生乙醇。

燃料乙醇生產技術有一代和二代之分。一代燃料乙醇是以糖質和淀粉質作物為原料經液化、糖化、發酵而得到的乙醇;二代燃料乙醇是指以木質纖維素為原料經預處理、酶水解、發酵而得到的乙醇。

準確地說，新聞中以胡蘿卜為原料經酶催化水解制取乙醇為一代燃料乙醇或介乎于一、二代之間的“1.5代燃料乙醇”。

遼寧日報：這種發酵制造乙醇的方法聽起來與釀酒過程有些相似。

張大雷：是的。以胡蘿卜為原料生產乙醇的方法與我們熟知的以糧食為原料釀酒無明顯不同。不同的是此前還沒有以胡蘿卜為原料生產乙醇的先例，而且用胡蘿卜生產乙醇因有用成分少且原料組分復雜，所以工藝也會很復雜。

遼寧日報：除胡蘿卜外，還有哪些植物或果實可以用來制作生物質乙醇燃料?

張大雷：從理論上講，任何含有碳水化合物的物質，都可以通過發酵的方法轉化為乙醇，因此在我們熟悉的植物或果實中，可以用來制作生物質乙醇燃料的東西非常多。如秸稈、甘蔗、甜高粱、樹木、木薯、甘薯等都可以作為生產燃料乙醇的原料。以甘蔗、甜高粱生產乙醇的技術相對簡單，而以秸稈、木薯等原料生產燃料乙醇的技術則很復雜。

獲得生物質燃料不能僅靠種植能源植物

遼寧日報：看來很多植物都可以拿來生產乙醇。那么判斷一種植物是否適宜廣泛種植以獲取燃料應考慮哪些因素?

張大雷：首先，要看該植物能不能適應當地的氣候，即是否具有氣候適應性。這個道理很簡單，就不多說了。

其次，還要考慮土地資源條件。第一，大規模種植能源植物需要大量的土地資源，因此土地資源是否充足與能源植物能否規?；N植息息相關。例如，在廣西北海市一個非糧燃料乙醇項目的發展帶動下，廣西木薯種植面積已由2001年的26.9萬公頃增至2009年的40萬公頃，但是，仍然出現原料捉襟見肘的情況，可見，規?；娜剂弦掖夹枰脑狭糠浅４?，耗費的土地也是相當多的。

第二，我們要考慮是否具有足夠的可利用邊際土地。邊際土地是指在一定的生產條件下，生產收益正好足以補償所需費用的土地，簡單來說就是無利潤可賺的土地。我國人多地少的實際情況決定了發展生物質能的原則是不爭糧，不爭耕地，不爭(食用)油、糖，充分利用邊際土地。也就是說，發展能源植物的種植只能利用邊際土地。

遼寧日報：大量種植能源作物，是否會對邊際土地造成生態影響?

張大雷：生態風險也是氣候適應性和土地資源條件外，我們需要考慮的另一重要因素。

邊際土地一般生態較為脆弱，存在植被退化、水蝕等問題，某些地方還可能出現污染、酸化、堿化和水澇等現象。而且由于邊際土地水土條件較差，因此存在與其他植物競爭養分和水資源的問題。同時，能源植物基地大面積高密集度的種植方式，也容易誘發水土流失、水質惡化等問題。

邊際土地是生物多樣性與景觀多樣性分布的重要場所，許多珍稀動植物就散存于邊際土地上，因而一般具有較高的生物多樣性價值。如果大面積開發種植能源植物，單一物種連作對生物多樣性的損害極大，大大降低景觀的可觀賞性，有可能加速生態系統的退化。

所以說，大面積種植一種能源植物必須對上述因素做出科學分析之后才能實施。

遼寧日報：種植能源作物是否會產生與糧食作物爭用土地的問題?

張大雷：能源作物會與糧食作物爭用土地是毋庸置疑的。據預測，美國和歐盟如果仍以傳統谷物、糖類和油料作物為原料生產生物燃料，要達到10%的交通燃油替代目標，將需要10%至43%的耕地。為此，聯合國糧農組織等國際組織呼吁有關國家在采取支持大規模生物燃料計劃的公共政策之前三思而行。我個人不贊成以規?；N植能源作物的方式獲取生物質能源的原料。

遼寧日報：除了種植能源作物外，目前還有哪些獲得生物質能的渠道?

張大雷：生物質是指通過光合作用而形成的各種有機體，包括所有的動植物和微生物。而所謂生物質能就是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式，即以生物質為載體的能量。基于這樣的概念，有機物中除礦物燃料以外的所有來源于動植物的能源物質均屬于生物質能，通常包括木材及森林廢棄物、農業廢棄物、水生植物、油料植物、城市和工業有機廢棄物、動物糞便等。

遼寧日報：資料顯示，地球上的生物質能資源豐富，每年經光合作用產生的物質有1730億噸，其中蘊含的能量相當于全世界能源消耗總量的10至20倍。如此巨大的能量我們不應該放棄，那么合理地獲得生物質能應遵循什么樣的思路?

張大雷：發展生物質能源產業，必須摒棄發展現代化工業的思路。重要的不是規模化種植能源作物，而是因地制宜地利用現有資源并根據某種資源的理化特性、生物學特性、收集特性等開展能源化利用。也就是本著“原料多樣化、技術多元化、產品高值化、裝備成套化”的方針發展生物質能源產業，這是化解種植能源作物與糧食作物爭用土地問題的良策，也是解決生物質廢棄物對環境造成污染的有效途徑。

在未來能源體系中生物質能作用無可代替

遼寧日報：以目前的技術水平，生物質能是否可以緩解能源危機?

張大雷：生物質資源的特點是種類多樣、分布廣泛、季節性收獲、能量密度低。同時，生物質能源轉化技術多樣且相對復雜，某些技術的全生命周期評價結論尚不樂觀。因此，在現階段大規模地利用生物質資源并期望由生物質能挑起接替石化燃料重任是不現實的。

但合理、高效地利用現有資源條件，在一定區域、一定行業內代替石化燃料在技術和經濟上都具備可行性。另外，生物質能與其他可再生能源不同，它是唯一的可再生的物質能源，從長遠角度看，發展生物質液體燃料是發展方向，生物質液體燃料在未來的能源體系中的作用是無可代替的。

遼寧日報：我省近年生物質能的發展狀況如何?您能為我們提幾個高效合理發展這種能源的建議嗎?

張大雷：總體來說，雖然適宜發展能源作物的土地資源有限，但我省生物質資源總量仍很豐富。我省秸稈資源為每年1990萬至2000萬，薪炭林面積超過300萬公頃，山區各林種合理提供的薪柴總量為230萬噸，全省農村人畜糞便資源量為1356萬噸(干物重)，可開發量為1000萬噸，此外還有大量的城市生活垃圾和污泥，這些資源條件為我省發展生物質能源產業奠定了基礎。

從技術的成熟度分析，生物質能轉化技術可以分為處于區域型示范和推廣階段的成型燃料技術、生物質氣化技術、畜禽糞便沼氣技術和生物柴油技術，處于規?；痉兜某鞘杏袡C廢棄物制取生物燃氣技術和快速裂解制取生物油技術，處于試驗室研究和技術示范階段的間接液化制取液體燃料技術和纖維素燃料乙醇技術，以及處于實驗室研究階段的第三代液體燃料技術。

基于技術成熟度和我省的資源條件，建議在我省的遼北、遼東、遼西地區快速推進成型燃料，在遼中、遼北畜禽研制集中區發展畜禽養殖廢棄物沼氣產業。充分利用省能源研究所、沈陽航空航天大學、沈陽農業大學的科研優勢，開展城市垃圾制取生物燃氣的規?；痉?，利用省能源研究所的科研基礎，整合優勢資源、加大支持力度開展纖維素燃料乙醇技術和生物質間接液化技術，從而形成既有技術研究和產品開發，又有規模示范和產品推廣的良性發展局面。

遼寧日報：感謝您的精彩講解!

專家檔案

張大雷 博士。遼寧省能源研究所所長，中國生物質能技術開發中心秘書長，國家“863”計劃、科技支撐計劃評審專家，國家科技進步獎評審專家，國家可持續發展實驗區專家委員會委員。研究員、博士生導師。遼寧省優秀專家。主持承擔多項國家、省部級重點科技課題。編撰出版著作一部，發表各類學術論文數十篇。研究領域：生物質能利用技術。