也许有一天你下班走到停车场,突然发现汽车没油了,你立刻回到办公室抱起一堆废纸,加入汽车油箱里,顺利地开车回家,赶上了与孩子们共进晚餐。
这当然是一种理想境界。但是与废纸同样富含生物纤维素的农作物秸秆,正在成为科学家们制造生物燃料的新原料。
寻找可替代石油的燃料
事实上,在生物技术领域,生物燃料并不是一个新词汇。
早在1860年,德国人奥托就发明了可利用乙醇做汽车燃料的奥托内燃机。与此类似,20世纪初期,德国工程师狄赛尔发明了可利用花生油做燃料的柴油内燃机。
然而,随着20世纪30年代起对原油的大规模开发,生物燃料的使用骤然下降。上世纪末,生物燃料在石油出现相对短缺的时期才又再次“露面”。
上世纪70年代末发生石油危机时,人们开始用玉米、大豆、甘蔗等高淀粉和高糖含量的食物生产生物乙醇。生物乙醇是指通过微生物的发酵将各种生物质转化为燃料酒精。可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。
在初中学习生物课时,我们得知,细细咀嚼米饭会觉得有甜味,那是因为在口腔分泌的唾液淀粉酶作用下,米饭中的淀粉转化成了带有甜味的麦芽糖。
生物燃料工业,应用的正是这种原理。人们利用工业化的酶制剂,高效率地将玉米、大豆等所含的淀粉转化为糖(主要是葡萄糖)。
而从糖到酒精(即乙醇)的过程,其应用原理则与千百年来人们的酿酒原理并无二致――通过利用酵母发酵等,将糖分解成为酒精和水。燃料乙醇工业只不过比酿酒工业多了一个蒸馏脱水的过程。
能源紧缺的问题日益突出,随着玉米乙醇、粮食乙醇等燃料的研发成功和推广,以生物乙醇成为代表的生物燃料因其既便宜又干净,在替代石油燃料方面也比较简便易行,被认为是应对能源、环境双重危机的有效方法,颇受青睐。
不过,这种被业界称为“第一代生物燃料”的技术自诞生以来,就因与人争粮争地而饱受争议,科研人员开始着手研究如何从废纸、秸秆等大量废弃材料上获取“第二代生物燃料”。
秸秆变燃油成为可能
与使用糖类和淀粉类原料生产的第一代生物燃料相比,第二代生物燃料不“与人争粮”的巨大优势吸引了越来越多的目光。通过纤维素乙醇特别是利用农作物秸秆的产业化研究已经成为全国生物技术和可再生能源研究的焦点之一。
但有一个难题一直困扰着科研人员。