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談「生物能源」及「再下一代能源」

作者:東北子弟  於 2011-11-26 09:33 發表於 最熱鬧的華人社交網路--貝殼村

通用分類:流水日記|已有6評論

石油作為世界的第一能源始於50年代;它支持了世界經濟近60年的快速發展。目前全世界60%的能源消耗來自石油。很多人都在問「地下的石油還能供我們用多久?」較悲觀的看法是我們已經或正在走過石油產量最高峰的時代;「便宜石油」(cheap oil)的年代已永遠的過去了。相對樂觀的人認為,石油產量的最高峰大概還要20年的時間才會到。不管相信哪一種說法,以石油為主要能源的日子大概不會超過兩位數字的年頭了(不到100 年〉。

在後石油時代, 哪種能源可能成為石油的主要替代品哪?核能一定會扮演更重要的角色。但核廢料的處理問題遠遠沒有解決。風能很環保,但目前它僅能提供美國所需能源的1%。太陽能目前的使用率還不及風能。所以,美國及歐洲的政府都在考慮「下一代能源」的問題了 真正的大戰略問題。其中的一個重要問題為:如何解決汽車的燃料問題 -- 目前美國石油總用量的40%用於家用汽車。顯然以上這些替代能源都不適合用於汽車(試想兩輛裝有核設施的汽車相撞)。

目前的主流(main stream)觀點為:生物能源將成為石油在未來一段時間的重要替代品。生物能源是指來自植物的能源。植物有一點不同於其它所有生物,它有(兩層)厚厚的細胞壁,其成分主要為多糖 (就是多個糖分子連起來的糖鏈)。糖可以很容易轉化為酒精(ethanol)或其它燃料。最早使用生物能源的國家是巴西。在那裡,特製的汽車引擎可以使用任何比例的酒精和汽油的混合燃料。但巴西的生物能源不適用於世界上的絕大多數其它國家。它是以甘蔗為基礎,將甘蔗中的糖分用物理的方法榨取出來,然後發酵成酒精。而美國或中國不可能有那麼大的甘蔗產量。美國目前正在興起的生物能源(產業)應算是第二代生物能源。其想法是將植物細胞壁中的多糖, 或稱纖維素,提取出來,再轉化成酒精或其它燃料。一般地說,植物60%的質量來自這些多糖。所以,新一代的生物能源技術將比巴西所使用的方法要徹底的多 它能將植物中的所有糖都提出來(理論上講),而它要求的技術也高得多。美國能源部的計劃為到2025 – 2035年,美國汽車燃料的15%將來自於生物能源。 目前, 美國已有一批製造生物能源的公司, 規模還都不大但前景很好。

在研究有效地提取生物能源的同時,科學家們已經在開始研究「再下一代能源」了, 其中一種稱為「電子能源」(electrofuel)。 其基本想法為:用大陽能來分解水,產生氫氣,再將氫氣轉化為液體燃料。而這些轉化都將由微生物,而不是由化工廠,來實現。 這將是真正意義上的清潔能源,無碳無廢物產生。也終將實現「水變油」的夢想了。


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發表評論 評論 (6 個評論)

回復 門外照斜陽 2011-11-26 10:20
也許培養新的樹種最有效,既然有橡膠樹生產天然橡膠,漆樹生產天然漆,說不定大自然還有汽油樹生產汽油(實際上中國就有桐油樹,茶油樹)。
回復 東北子弟 2011-11-26 10:28
門外照斜陽: 也許培養新的樹種最有效,既然有橡膠樹生產天然橡膠,漆樹生產天然漆,說不定大自然還有汽油樹生產汽油(實際上中國就有桐油樹,茶油樹)。
有生物能源潛力的植物包括: 楊樹,柳枝草 (switchgrass). 它們長得都很快。
回復 白露為霜 2011-11-26 10:36
目前美國的ethanol主要來自於玉米。這就造成人,車爭玉米的問題。人倒是不吃多少玉米,但養牛需要很多玉米。所以這條路走不同。
提取植物細胞壁中的多糖也講了多年,好像一直不能大規模,高效率地實現。如果近來有突破,請告知,這將是非常重要的發展。
回復 東北子弟 2011-11-26 10:52
白露為霜: 目前美國的ethanol主要來自於玉米。這就造成人,車爭玉米的問題。人倒是不吃多少玉米,但養牛需要很多玉米。所以這條路走不同。
提取植物細胞壁中的多糖也講了多 ...
非常同意您關於「玉米」的評論。 關於cellulosic biofuel的研發, 美國能源部於2007投資4億美金, 建了三個生物能源國家研究中心. 英國石油公司(BP)也投了5億美金, 建了一個生物能源研究中心 (在UCB). 大石油公司現在都在投錢研究生物能源。 目前主要的技術問題為:(1)與纖維素絞在一起的木質素使得纖維素的提取很麻煩, 成本高;但最新的關於減少細胞壁中的木質素的研究結果令人欣奮; (2)如何將多糖直接發酵,以降低生產成本; 這方面已有了長足的進展。
回復 白露為霜 2011-11-27 00:34
東北子弟: 非常同意您關於「玉米」的評論。 關於cellulosic biofuel的研發, 美國能源部於2007投資4億美金, 建了三個生物能源國家研究中心. 英國石油公司(BP)也投了5億美金 ...
謝謝回復。希望這項研究能很快有進展。不然我們的後代可能只能駕馬車了。
回復 東北子弟 2011-11-27 02:05
白露為霜: 謝謝回復。希望這項研究能很快有進展。不然我們的後代可能只能駕馬車了。
   也可能到那時高能物理技術有了極大的發展,城市之間會設有由核能驅動的「時空旅行隧道」。

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