建造地上“油田”：擺脫能源危機

蔣高明

最近，筆者在日本神奈縣，出席了一個有歐洲和亞洲40多個國家50多名代表參與的“亞歐環境論壇第7次圓桌會議”。在幾天的熱烈討論中，與會代表們一直感覺到，全球氣候變化將危及到生物多樣性生存，最終影響到人類社會的可持續發展。本次金融危機可能是個很好的契機，人類未來的發展必須從單純追求GDP，轉向走可持續發展之路。其中，新能源的開發利用必須逐漸提上日程。

以機器取代手工勞動、以工廠取代手工工場和家庭作坊的經濟大變革，這個過程曾經被歷史學家自豪地稱作“工業革命”，最早發生在英國。然而好景不長，短短兩三百年時間內，人們在歡呼取得各項社會進步的同時，地球遭受的各種前所未有的災難也接踵而至：環境污染、全球變暖、生物多樣性喪失、人口爆炸、水危機、糧食危機、能源危機等等。

機器取代人工是需要能量的，這個能量就是地球積累了幾億年，埋藏在地下的“碳水化合物”，如煤炭、石油、天然氣等。這些能源被人們廉價地從地下取出來，轉變成了人們日常生活所依賴的電力，汽車、飛機發動機以及工廠轉動的動力。有了這些電力和動力，人們向大自然索取的本領更大了，礦石的冶煉、森林的砍伐、各種化學物質的合成加快了地球生物圈“崩潰”速度。

因此，人類要徹底擺脫“工業革命”造成的地球生態環境的毀滅，必須從能源上來一次“工業革命的革命”。以碳水化合物為例，我們原來利用地下的煤炭、石油和天然氣，但造成了大氣中的CO₂濃度持續升高，誘發全球變暖和海平面升高等重大環境問題。今后的方向應當是利用空氣中的CO₂，一可以給地球降溫，--N以使地球的碳實現元素循環，回復到工業革命前人類與自然和諧的狀態。

人類所面臨能源危機，也促使我們不得不考慮替代能源問題。以石油為例，目前已探明的全球石油儲量，只能夠開采40年左右，世界石油資源正在日趨減少。以石油儲量最豐富的沙特阿拉伯為例，其石油開采中的水含量越來越高，開采成本越來越大。我國人均石油資源僅為世界平均值的17％，但是石油消費自20世紀80年代中葉后持續增長。20世紀90年代10年左右的時間中，我國原油產量年均增長率僅為1.8％，這些增長的量遠不夠“解渴”，只能依賴進口。2004年我國累計進口原油1.2億噸，進口依存度近40％。專家們預計，到2020年，我國石油凈進口量將達2.4-3.6億噸，進口依存度將上升到60-70％。能源危機以及誘發的經濟危機與社會危機，對于我們這樣一個世界上最大的發展中國家來講是無時不在的。

汽油、柴油和食用油在結構上有很多相同的地方，它們都是以碳為主體的有機化合物。柴油分子是由15個左右的碳鏈組成的，植物油分子則一般由14-18個碳鏈組成，與柴油分子中碳數相近，通過一定的技術手段，我們可以很容易地將平時人所食用的油加工給機器“喝”。生物柴油就是這樣一種用油菜籽等可再生植物油加工制取的新型燃料。生物柴油含氧、基本上不含硫和芳烴、潔凈環保、性質與石化柴油相近、儲運使用更安全、潤滑性能優良的綠色可再生燃料，最有希望發展成為化石燃料的替代能源。另外，利用甜高粱、玉米、甘蔗等還可以轉變成酒精汽油，所有這些都可以通過大田栽培而實現。當然，這需要合理規劃，避免能源與糧爭地。

開發利用生物石油(生物柴油、酒精汽油等)的五大好處是：

一、減少二氧化碳排放，改善生態環境。

目前，我國CO₂的排放總量僅次于美國而居世界第二位，隨著中國正式加入《京都議定書》，CO₂減排的壓。力將越來越大。生物質能在生產過程中是利用的空中的CO₂，可以大幅度減少CO₂的排放量；其再次排放是在原有基礎上循環(部分變成不活躍的碳儲藏在土壤和海洋中，有利于CO₂減排)。這是從根本上解決礦物質能源消費導致大氣環境溫室效應的最有效途徑之一，有利于生態環境保護，建設人類與自然的和諧社會。

二、替代傳統能源，增加能源供給。

我國的生物質資源十分豐富，大量的淀粉、油脂、纖維素、半纖維素及木質素等都是光合作用產物，只要陽光照耀大地，這個過程就不斷地發生著。我國糧食年產量為4.5—5億噸，同時產生秸稈7億多噸。如果我們利用低產地和中低產田的1／6發展能源植物，并實現有效的轉化，可替代1.8億噸然油，這個值相當于我國進口石油的1.8倍或者3.6個大慶的產量。可初步測算，三峽電站2009年完成一期工程后，總投資約1800億元，年發電1000億度，相當于一個大慶的能源總量，而發展生物質能只需要700—800億元，就能創造一個綠色大慶，是三峽工程成本的三分之一左右。合理利用秸稈中的生物質能，一可以避免“能糧爭地”，二可以在耕地中“埋藏”溫室氣體，三可減少化肥與農藥的使用量。

三、有效減少農業廢棄物的排放和污染。

農業廢棄物現已成為我國當前最大的能源污染，對環境的壓力越來越大。每年有20—25億噸的畜禽糞便造成了嚴重的環境污染和疾病傳播隱患。大量作物秸稈被遺棄在田間地頭，就地焚燒，煙氣污染十分嚴重。利用生物技術可使畜禽糞便、秸稈類木質纖維素轉化為沼氣、燃料乙醇或其他產品，既有利于解決農業廢棄物污染，根治“畜牧公害”和“秸稈問題”，又能增加農村能源供給，緩解農村能源短缺的問題。發達國家將每50頭牛的小型養殖場的糞便，利用起來發電就可以供應一個牧戶生活與生產需要，這個經驗非常值得我們廣大畜牧業地區推廣。

四、創造就業崗位，增加農民收入。

發展生物質能最大的意義是增加農民收入，創造就業崗位，保持農村社會的穩定。在地面上再造一個“綠色大慶”，就是把國外石油商賺走的1200—1500億人民幣的石油進口費，轉手給了農民和生物能源企業，同時產生了1200-1500萬個就業崗位。我國玉米年產量1.2億噸左右，占世界玉米年產量的20％，居世界第二位，其中8000萬噸玉米是沒有經過深加工而直接作為飼料。由于玉米中蛋白質含量低、營養不平衡、碳氮比例失調，直接喂養損失了3000萬噸的淀粉。如果經過玉米深加工，利用3000萬噸的淀粉可生產1300萬噸的燃料乙醇，將替代1300萬噸的汽油，按現行油價計算，僅此一項可以節約195億元。又如4畝甜高粱可生產1噸酒精，若年產500萬噸燃料乙醇，需有2000萬畝低質地種植，每畝地至少產高粱稈4噸、高粱350公斤，按現行價格高粱稈90元／噸、高粱米900元／噸計算，農民增收135億元人民幣。

五、促進退化生態環境的修復，緩解因水電開發造成的土壤損失。

水電雖然號稱清潔能源，但是，建立高壩必須以犧牲成百上千平方公里的土地的代價，用一次就完了(當然用這一次的時間是幾十年到百年，但絕不能像農田那樣利用千年萬年)，是某種程度生“殺雞取卵”的做法；而發展生物質能源，不用擔心土壤損失。河南、山東等黃河領域的土地持續利用了5000多年了，土壤的地力不但沒有減弱，而且單位產量越來越高了。2005年，山東農業大學的專家培訓了畝產1400公斤的玉米世界記錄，加上秸桿就是2800公斤，再加上一季小麥(籽粒+秸稈)就是4500公斤，這個量是幾十年前的50—100倍以上。因此，只要有了土壤，生物質能源是完全可以生產的。由于社區貧困，造成土地損失和生態系統退化，國家需要花費大量的人力物力治理，是很得不償失的，且有些退化生態系統在土壤喪失殆盡后是根本無法恢復的。因此，保土是一些土地利用方式的最根本的目標。如果我們選擇那些平地、利用一定的技術手段提高光合產量，則可以大大減輕那些山地和高寒高旱地區的土地壓力，釋放自然恢復潛力，是在全國范圍內的“以地養地”。

在北京召開的世界新能源大會上，德國農業及消費者保護部長肯納斯特積極呼吁用生物質能替代石油，他認為可持續獲得的生物質能是替代石油的理想能源。生物質能不僅在汽車工業中越來越受歡迎，而且，在化工、醫藥和化妝品領域也將起到替代石油的重要作用。德國、英國、日本等發達國家已經將生物質能轉化技術列入重點領域，并逐步應用。歐洲生物柴油使用最多，份額已占到成品油市場的5％。

由以上分析可以看出，中國未來的“石油”是在地面上由農民在地里種出來的，原料來自天空中的CO₂，而不是石油工人從地下挖出來的。我們要抓住機遇，抓緊研發生物石油的生產、轉化以及傳統發動機的改造。