能源问题是全球面临的问题,生物工程将如何解决

人类使用的三大主要能源是原油、天然气和煤炭，但它们都是不可再生的能源。据国际能源机构的统计，这三种能源还能供开采的年限，分别只有40年、50年和240年。开发新能源已成为人类发展中的紧迫课题，核能还将有所发展，太阳能、风能、地热能、波浪能和氢能这五种新能源，今后将会优先获得开发利用。另一个值得重视的新能源是可再生的生物能源。

数百年来在燃料王国里唱“主角”的煤和石油都是远古时代的动植物生成的，那么能否种植能源作物，直接从能源作物生产燃料？这是21世纪普遍关注的一个新问题。理想的生物燃料作物应具有高效光合能力，到目前为止，科学家们已发现了40多种能够生产“石油”的植物。正在进行品种的选择和质量的优化，并准备尽快实行商业化生产。下面介绍几种理想的生物燃料作物。

芒――原产于中国华北和日本。其优点：1．生长迅速：一季可长3米高，人称“象草”。 2．生长泼辣：可在从亚热带到温带的广阔地区生长，在强日照和高温条件下生长茂盛，肥水利用率高。生长期间不施化肥和农药，凭它根状茎上的强大根系能有效地吸取养料。 3．燃烧完全：“芒”在收割时植株只含20％－30％水分，它在生长过程中从大气吸收多少二氧化碳，燃烧时就释放多少二氧化碳，不增加大气中的二氧化碳含量。4．成本低：其投入小于种植油菜的1/3。5．产量高：每公顷产量高达44吨。公顷平均年收获12吨石油，比其他现有任何能源植物都高，而且可连续收获多年。

海带和巨藻――原产美国加利福尼亚。从这种巨型海带中，可提取大量合成天然气，还可提取氯化钾和化妆品中的乳化剂。其特点：生长迅速，每天可长2英尺（l英尺= 0. 3048米），在不到 5个月的时间内，它可以长到200英尺（即60.96米）。美国政府在加州外海开辟了一片面积400平方公里的海底农场，专门种植巨型海带，以特殊的采收船采收，经自然发酵或人工加速发酵，一年可产生合成天然气达220多亿立方英尺，可供5万人口的城市一年之用。我国台湾科学家的试验结果，投资和操作成本都较低：每立方米的“海带天然气”价格为台币1．5元，而工业天然气是每立方米台币9元。仅此就可说：巨型海带够资格成为能源救星。巨型海带生长温度在15一20℃之间，且需要海流不大。我国澎湖及马祖附近的海湾适合巨型海带的生长。但因为巨型海带需要在海水深度为150－300米处才能得到足够的养分，矛盾是采收不易，阳光无法穿透而使光合作用难以进行。只有突破这个难题巨型海带的前途才能胜过其他各种生物能源。

巨型海带还可用来年产氯化钾、肥料，提炼出化妆品用乳化剂，并使鱼类和蚝类养殖增产。

美国西海岸附近海域盛产的一种巨型海藻，可提炼汽油和柴油作为石油的代用品。美国能源科学家正在试验，如试验成功，这海生植物的汽油的售价将低于一般汽油。巨藻一般有70－80米长，最长的可达到500米。巨藻还可提炼藻胶，制造塑料、纤维板，也是制药工业的原料。它含有丰富的甲烷成分，可以用来制造煤气。这一新的绿色能源具有诱人的前景。巨藻可以在大陆架海域大规模养殖。叶片较集中于海水表面，便于机械化收割。其生长速度惊人，每昼夜可长30厘米，一年可收割3次。

日本出光兴产中央研究所的生物化学研究所等成功地从一种淡水藻类中提取出了石油。这种藻类在吸收二氧化碳进行光合作用的过程中体内蓄集了石油。在研究过程中发现，这种藻类不仅二氧化碳的吸收率高，而且其石油生成能力远远超过预想的程度。这种淡水藻类广泛分布在世界各地的湖泊沼泽中。2克重的藻块在10天内就可增生到10克，其中约含5克的石油。与特殊的溶剂搅拌混合然后除去溶剂剩下石油。其发热量可与重油相当，其氮的含量只是重油的1/2，硫的含量仅为重油的1/190。燃烧后的灰中含有丰富的钾，可用来作肥料。但其对杂菌敏感，提取较为困难。科研负责人打算用湖泊进行大量培养等方法进一步探索实用化的途径。

生物燃料作物作为未来的一种新能源，与其他能源比有许多优点：l）它是一种绿色洁净能源，在当今全世界环境污染严重的情况下，应用它对保护环境十分有利。2）分布面积广，能因地制宜地进行种植，不需勘探、钻井、采矿，也减少了长途运输，成本低廉，易于普及推广。3）可以迅速生长，能通过规模化种植，保证产量，而且是一种可再生的种植能源，而非一次能源。4）使用起来要比核电等能源安全得多，不会发生爆炸，泄漏等安全事故。5）开发生物燃料作物，将逐步加强世界各国在能源方面的独立性，减少对石油市场的依赖，可以在保障能源供应、稳定经济发展方面发挥积极作用。

欧洲一些国家已在大规模种植芒属植物，英国拟种植150万英亩的芒属植物；德国已兴建了一座发电能力为12万千瓦的发电厂，其燃料就是芒属植物、白杨、柳的混合物和秸秆。

发达国家推广种植能源作物，不仅是国际环保的大势所趋，使能源可再生和综合利用，而且也为农业经济的复苏和改善土壤的要求所致。现代农业的高度生产、单一作物的种植以及过度机械化的结果，导致严重的土壤流失，在某些发展中国家，不当的耕种方式、种植对土壤有害的作物，造成对环境的不良影响。种植能源作物，不仅可阻止土壤的流失，还可帮助土壤建立新土壤层。科学家们认为：普通植物对于阳光的利用效率不到4％，如果通过研究使新型能源作物的阳光利用率提高到5％，那么只要世界农田面积的1／10，就可提供相当于目前人类使用的全部化石燃料的能源。到10－20年后，农民很有可能转而生产能源作物并在农场里建立发电站，广泛利用“生物燃料”。生物燃料作物的开发，是解决未来能源的有效新途径之一。