亞洲規(guī)模最大的巰基乙醇工程在四川建成投產(chǎn)。
能源問題從未像現(xiàn)在這樣緊迫，化石燃料來源枯竭正在逐漸逼近，石油價格普遍上揚，化石燃料殘余物排放引發(fā)的溫室效應(yīng)也讓人憂心忡忡�；赝麣v史，大規(guī)模使用新能源曾直接引發(fā)了第一和第二次工業(yè)革命，使人類先后進入“蒸汽時代”和“電力時代”�，F(xiàn)在歷史是否又到了一個相似的十字路口呢？
生物能源可能是一個未來的主要選擇。盡管將生物有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料的構(gòu)想早在內(nèi)燃機誕生之日就有了，圍繞生物燃料的各種探索也從未間斷過。但直到今天，生物能源的應(yīng)用才有了廣泛的實踐，相關(guān)技術(shù)也開始日益成熟。
乙醇是目前應(yīng)用最廣泛的生物能源
乙醇是生物發(fā)酵的產(chǎn)物，也是目前應(yīng)用最廣泛的生物能源�，F(xiàn)有技術(shù)可以讓它轉(zhuǎn)化為氫氣，整個反應(yīng)只需50毫秒，因此被用來制作氫電池，但目前乙醇主要還是被作為燃料應(yīng)用。
早在1908年，美國人就設(shè)計并制造出了使用純乙醇的汽車，但在汽油中混合乙醇則始于20世紀30年代。70年代第二次石油危機之后，世界各國為減少對石油的依賴，紛紛開始研究乙醇汽油。目前這一領(lǐng)域的領(lǐng)跑者是美國和巴西，巴西更是唯一在全國范圍內(nèi)使用乙醇汽油的國家。
美國生產(chǎn)乙醇的主要原料是玉米淀粉，主要使用的乙醇汽油是E85，由85%的乙醇和15%的汽油混合而成。2005年美國參議院更進一步通過了一項能源法案，明確要求2005-2012年期間，石油供應(yīng)商每年應(yīng)當添加80億加侖的乙醇到汽油中。巴西生產(chǎn)乙醇的主要原料是甘蔗，汽油中乙醇含量為20%~25%。
我國也極為重視乙醇汽油的發(fā)展。早在“八五”期間，由交通部領(lǐng)銜的各科研機構(gòu)就系統(tǒng)研究了乙醇汽油的性能，石油企業(yè)也進行了22%乙醇汽油和5%乙醇柴油的運營實踐。2001年，鄭州、洛陽和南陽成為推廣乙醇汽油的試點城市，2004年又擴展到東北、華北、華中和華東的10個省份。目前，政府部門已制訂了“變性燃料乙醇”和“車用乙醇汽油”兩個國家標準，用以規(guī)范乙醇汽油市場。中石油和中石化也制訂了一系列企業(yè)標準，為企業(yè)提供了技術(shù)規(guī)范方面的支持。
生物能源仍面臨諸多問題
推廣使用生物乙醇可以緩解石油緊缺和環(huán)境污染的壓力，也是推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的一個新途徑。但生物能源要大規(guī)模地推廣并最終完全替代石油，還存在著許多障礙。阻力主要來自傳統(tǒng)能源企業(yè)。因為除了更新技術(shù)設(shè)備需要耗費不菲的成本之外，花費在現(xiàn)有設(shè)施上的已支付成本耗費也是一個沉重的負擔，這包括更新現(xiàn)有的內(nèi)燃機、為聚合材料工業(yè)尋找新的原料以替代石油產(chǎn)品等等。但更重要的是，生物能源長期以糧食作物為原料，極有可能影響到正常的糧食供應(yīng)。
來自美國康奈爾大學和加州大學伯克利分校的研究人員指出：使用玉米、黃豆和其它一些農(nóng)作物來生產(chǎn)乙醇和生物柴油是得不償失的，因為生產(chǎn)所需的能源大于生物燃料產(chǎn)品提供的能源。但美國國家農(nóng)業(yè)部和國立農(nóng)業(yè)科學實驗室的科學家們卻提出截然相反的意見。造成這種分歧的原因可能是雙方在研究中對于生產(chǎn)中能源損耗的測量標準和方法不同。
油價也是發(fā)展生物能源必須要考慮的因素。目前生物能源所引發(fā)的關(guān)注很大程度上是由于油價的上漲，而油價并不一定長期維持在高水平。比如上世紀80年代的石油危機中，油價在持續(xù)了3年的高水平之后出人意料的下降。如果油價下降，生物燃料價格的競爭性必將受到?jīng)_擊，因此開發(fā)出更有效率的生物燃料生產(chǎn)工藝是未來一個明確的努力方向。
生物技術(shù)適時登場
以上困難為生物技術(shù)的運用提供了廣闊的舞臺，也推動了生物技術(shù)日新月異的發(fā)展，以木質(zhì)纖維作物為原材料的技術(shù)就是一個典型的例子。木質(zhì)纖維的來源是回收的廢紙、樹木或秸稈，其成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，其中對我們有用的是纖維素。目前可以降低木質(zhì)素的比例或改變其構(gòu)成的基因技術(shù)已經(jīng)被開發(fā)出來。還有一些技術(shù)可以讓玉米秸稈自身產(chǎn)生微生物木質(zhì)素酶，從而在生物提煉之前分解木質(zhì)素。此外，讓植物產(chǎn)生纖維素酶，降解自身的纖維素也是一種提高提煉效率的途徑，這種技術(shù)也日漸成熟。
生物技術(shù)還有一個努力的方向是增加植物所含有可轉(zhuǎn)化為能量的物質(zhì)，即總體生物量(biomass)。這有3種可采用的方式：操控調(diào)節(jié)植物生長的因素、提高植物光合作用的效率、延遲或避免植物開花，以便節(jié)省能量開支用于生長。
通常植物的光合作用只吸收轉(zhuǎn)化了不到2%的太陽光能，這是因為植物體內(nèi)還進行著一個與之競爭二氧化碳的氧化反應(yīng)，導致光合作用轉(zhuǎn)化效率低下。但如果運用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，把來源于藍細菌的無機碳運輸?shù)鞍谆蛱砑拥街参锘蚪M中，則會讓光合作用更有效率。
操控調(diào)節(jié)植物氮代謝的基因也是增加生物量的重要途徑，一項關(guān)于轉(zhuǎn)基因白楊樹的研究表明，帶有谷胺合成酶基因的白楊樹平均高度是普通白楊樹的141%。此外植物遺傳學家們還把目光投向樹木的結(jié)構(gòu)，試圖通過設(shè)計合理的樹冠和樹葉結(jié)構(gòu)，最大限度地吸收光能。同時減少樹根的延展，增加地面以上部分的生物量。
微生物學家也為生物技術(shù)的發(fā)展做出了巨大貢獻。他們試圖培養(yǎng)出能發(fā)酵所有常見糖類(如葡萄糖、木糖和甘露糖等)的微生物。目前他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾種發(fā)酵能力出眾的細菌，但可惜的是它們都沒有酵母菌那樣強的耐受能力，不能在苛刻的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中高效工作。于是有些科學家轉(zhuǎn)而研究酵母菌，希望能讓酵母菌具備轉(zhuǎn)化葡萄糖和木糖并產(chǎn)生乙醇的能力，但想培養(yǎng)出這樣的“超級酵母”尚須時日。
生物技術(shù)除了在應(yīng)對糧食安全問題方面取得重大進展之外，在降低生物能源的生產(chǎn)成本、提高生物能源生產(chǎn)效率和替代石油衍生產(chǎn)品方面也取得了巨大的成就。運用生物精煉工藝可以提煉出生物量中的香精、調(diào)料和可用于醫(yī)療保健的營養(yǎng)物質(zhì)。殘余的生物量可以被分解后做成生物材料，目前廣受關(guān)注的聚交酯酸就是來源于生物材料的塑料，它安全環(huán)保且可水解降解，因此被廣泛應(yīng)用于食品包裝和服裝制造。一些生物材料還可以替代現(xiàn)有的化工原料，免除了石油衍生材料所需的昂貴的氧化處理步驟。
生物能源替代傳統(tǒng)化石能源是正在發(fā)生的歷史，它以生物技術(shù)為核心，牽涉到每一個國家、每一個人，很有可能引發(fā)一場新的“工業(yè)革命”。但與以往歷次重大變革不同，生物能源所引發(fā)的改變不能立竿見影地讓終端用戶得到實惠。使用乙醇的汽車也許不會比使用傳統(tǒng)汽油的汽車速度更快，不會再現(xiàn)以往工業(yè)革命的一些壓倒性優(yōu)勢，比如蒸汽機車和馬車、內(nèi)燃機車和蒸汽機車速度上的巨大差異。但它的優(yōu)勢在于可持續(xù)發(fā)展，在于會引發(fā)全球性的技術(shù)變革，必將重塑國際關(guān)系格局。
