玉米作為全球最大的谷類、飼料和乙醇原料，多次成為糧食和能源爭奪的焦點，也引發(fā)了對推廣生物質(zhì)能源的爭論。我們選擇合適的生物質(zhì)能源植物時，解決方法并非千篇一律。在近日出版的《科學》雜志中，美國能源生物研究院（EBI）的科研人員指出，地球上不同地區(qū)多樣化氣候和土壤條件，形成了多樣化的植物種類，利用豐富的植物資源，構建一種復合農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，同時種植多種能源作物，是一種符合當前環(huán)境目標的選擇。

  多樣生態(tài)提供多樣選擇

  地理環(huán)境的多樣性，使不同地區(qū)的植物都有其特殊的環(huán)境適應性，這給生物質(zhì)燃料供給提供了廣闊前景。根據(jù)當?shù)氐臍夂蚝铜h(huán)境，包括多年生草類等有利于生態(tài)和環(huán)保的植物應被充分利用，使其成為生物質(zhì)燃料的后備軍。

  能源生物研究院是加州大學伯克利分校、伊利諾斯大學和勞倫斯·伯克利國家實驗室的一個合作研究機構，這里的生物能源專家設立了一項“木質(zhì)纖維素生物燃料的原料供給”專項研究，對世界各地的生態(tài)環(huán)境和植物類型進行了分析，探討了在現(xiàn)有技術條件下，用植物或農(nóng)作物中不能吃的部分生產(chǎn)高效生物燃料的可持續(xù)性。比如美國中西部、東部和北部旱地的芒草；巴西和其他熱帶地區(qū)的甘蔗，這在美國東南部地區(qū)也有；半干旱地區(qū)如墨西哥、美國西南部的龍舌蘭及其他各種來源的木本生植物。

  據(jù)研究報道，巴西政府已經(jīng)計劃加強牛牧草的經(jīng)營管理，希望在不擴大開墾自然生態(tài)系統(tǒng)的條件下，增加農(nóng)業(yè)用地供給。隨著以甘蔗為基礎的乙醇工業(yè)的發(fā)展，到2030年，巴西單獨生產(chǎn)的液態(tài)燃料相當于當前世界轉化燃料需求的14%。

  在北美地區(qū)，森林按照可持續(xù)的慣例進行采伐，用作木料和造紙。但這些活動在過去的幾十年里不斷下降，隨著電子媒體的發(fā)展和公共領域內(nèi)紙類回收的普及，造紙用木材的需求大大降低，這為大量木材用于生物燃料提供了巨大空間。

 不與糧食飼料爭奪土地

  種植各種生物燃料植物，發(fā)展結合燃料產(chǎn)品的復合生態(tài)農(nóng)業(yè)，這和當前的環(huán)境目標是并行不悖的。但一個原則是，不與糧食和飼料作物的種植爭奪土地。

  研究還指出，那些貧瘠而不適合農(nóng)作物生長的邊緣土地、廢棄的農(nóng)業(yè)用地，都可以開發(fā)出來，建立專門的生物質(zhì)燃料作物種植園，而無需和糧食飼料競爭用地。一些植物，比如芒草和柳枝稷，從本質(zhì)上講對于光照、水分和氮的利用率很高。此外，免耕少耕技術可以保護植物的宿根系，增加土壤中的碳含量，減少侵蝕。

  在很多地區(qū)，地下水的利用常常難以持續(xù)。某個地區(qū)的能源作物類型，可能和它的水分利用效率密切相關。要評價一個地區(qū)生產(chǎn)木質(zhì)纖維燃料的能力，可持續(xù)性是最重要的。

  比如龍舌蘭能生長在較為干旱地區(qū)。全世界大部分不適合農(nóng)作物生長的土地都是降雨非常少的地方，地球表面大約18%土地雨量稀少，在這些干旱地區(qū)種植龍舌蘭，前景將非常廣闊。

  除了專門用于生物質(zhì)能源的植物，糧食和飼料作物的秸稈廢棄物，都含有大量纖維素，可以通過現(xiàn)有的生物技術轉化為液體燃料。與其狹隘地依賴為數(shù)不多的糧食作物，不如充分利用它們的“下腳料”。

  可持續(xù)要結合技術成本

  從目前的技術和商業(yè)化角度考慮，生物質(zhì)能源很難進入主流。當前的生物質(zhì)轉化技術大致分為四類：直接燃燒、物化轉換、生化轉換和植物油利用技術。而通過分解纖維素，把生物質(zhì)轉化為乙醇，是能源生物研究院的主要研究目的。即使玉米也應作為考慮對象，它的不可食用部分包括大量的秸稈、脫粒后的玉米芯和秣草，都富含纖維素，可作為生物燃料的原料。但問題是，由于收獲和運輸?shù)某杀竞芨撸茈y有效利用，目前約有一半的秣草被白白浪費掉。

  直接燃燒適用于農(nóng)村或山區(qū)分散獨立的家庭用戶，投資最省，但效率最低。物化轉換技術要求高而且投資大，目前并不普及。

  植物油利用技術對能源植物品種要求較高，需要專門種植。植物燃料油接近石油成分，植物油提取加工后所得能源可以替代石化能源。該技術主要優(yōu)點是提煉和生產(chǎn)技術簡單，主要缺點是油產(chǎn)率較低，速度很慢，而且品種的篩選和培育也較困難。

  研究人員認為，我們應充分利用豐富的植物資源，找出適合當?shù)丨h(huán)境的技術和經(jīng)營方案，實現(xiàn)生產(chǎn)效率和環(huán)境利益兩方面最大化，滿足可持續(xù)發(fā)展的目標。

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