變害為寶:水葫蘆能提取清潔燃料

　　由浙江大學能源清潔利用國家重點實驗室岑可法院士領導的課題組承擔的國家“863”計劃項目，在國內外首次提出了微波聯合堿對水葫蘆降解和糖化的影響規律，用水葫蘆制取出燃料酒精、氫氣和甲烷，為實現水葫蘆的能源化利用和發展清潔可再生的生物新能源做出重要探索。
　　水葫蘆被列為世界十大害草之一，被國務院列入首批外來入侵物種名單，在中國南方19個省市的廣大水域危害十分嚴重。水葫蘆生長繁殖十分迅速，在適宜條件下每天可增加20％～30％的生物量，在8個月內就能從10棵增至60萬棵，造成嚴重的環境污染：破壞生態、堵塞河道、影響航運，阻礙排灌，危害水電設施等。例如浙江省水域面積共有6515平方公里，據保守估計至少1000多平方公里水域受到水葫蘆不同程度的污染，富春江，錢塘江，衢江，京杭大運河等都受到水葫蘆不同程度的污染，僅浙江全省潛在的鮮水葫蘆量就高達7500萬噸。如果能將水葫蘆變廢變害為寶，高效轉化為生物酒精、氫氣和甲烷等清潔燃料，則對于治理改善水葫蘆環境污染、發展清潔可再生的生物新能源，促進經濟社會可持續發展具有重要意義。
　　岑可法院士領導的課題組研究表明，水葫蘆屬于纖維素類生物質，但是與稻草秸稈等農業廢棄物相比，具有三個突出的特點：一是含水率高達95％左右：二是含有豐富的蛋白質：三是根部富集了許多重金屬等污染物。如何尋找高效廉價方法使水葫蘆高效降解成可資利用的還原糖，是利用其發酵產酒精的關鍵步驟和技術難點。為了消除水葫蘆中木質素和半纖維素等對纖維素酶的無效吸附作用，在酶水解前需要進行必要的預處理。
　　該研究發現，在微波聯合堿作用下，水葫蘆有機成分包括纖維素、半纖維素、木質素和蛋白質等都發生不同程度的降解，再經過纖維素酶作用后水解生成了大量葡萄糖和木糖，這些糖將用來進一步發酵制取燃料酒精等清潔燃料，為水葫蘆的能源化利用開辟了一條新途徑。
　　據專家透露，目前，利用水葫蘆在0.5立方的中間試驗裝置已生產出合格的生物酒精、氫氣和甲烷等，預計三至五年可利用水域邊養殖場建成大型可應用的工廠化設備。
　　該研究成果發表在《中國電機工程學報》2009年第32期的論文《微波堿化預處理對水葫蘆酶水解的影響規律》中。
　　
　　拓展閱讀——水葫蘆
　　
　　什么是水葫蘆?
　　水葫蘆是一種多年生宿根浮水草本植物，學名鳳眼蓮，又稱鳳眼藍、水葫蘆苗，是雨久花科，鳳眼蓮屬。因它浮于水面生長。又叫水浮蓮。又因其在根與葉之間有一像葫蘆狀的大氣泡又稱水葫蘆。鳳眼蓮莖葉懸垂于水上，蘗枝匍匐于水面。花為多棱喇叭狀，花色艷麗美觀。葉色翠綠偏深。葉全緣，光滑有質感。須根發達，分蘗繁殖快，管理粗放。是美化環境、凈化水質的良好植物。
　　
　　水葫蘆的形體特征
　　根生于節上，根系發達，靠毛根吸收養分，主根(肉根)分蘗下一代。葉單生，直立，葉片卵形至腎圓形，頂端微凹，光滑；葉柄處有泡囊承擔葉花的重量，懸浮于水面生長。稈(莖)灰色，泡囊稍帶點紅色，嫩根為白色，老根偏黑色。穗狀花序，花為淺藍色，呈多棱喇叭狀，上方的花辦較大：花辦中心生有一明顯的鮮黃色斑點，形如鳳眼，也像孔雀羽翎尾端的花點，非常耀眼、靚麗。蒴果卵形，有種子多數。
　　
　　繁殖方式
　　無性繁殖能力極強，由腋芽長出的匍匐枝既形成新株。母株與新株的匍匐枝很脆嫩，斷離后又可成為新株。
　　
　　水葫蘆的危害
　　水葫蘆對其生活的水面采取了野蠻的封鎖策略，擋住陽光，導致水下植物得不到足夠光照而死亡，破壞水下動物的食物鏈，導致水生動物死亡。同時，任何大小船只也別想在水葫蘆的領地里來去自由。不僅如此，水葫蘆還有富集重金屬的能力，水葫蘆死后腐爛體沉入水底形成重金屬高含量層，直接殺傷底棲生物。正可謂三位一體式的滅絕戰術!
　　由于繁殖迅速，又幾乎沒有競爭對手和天敵(雖然有多種野生、家養動物以其莖葉為食，但取食量較小，與其龐大的生長量相比毫無影響)，在我國南方江河湖泊申發展迅速，成為我國淡水水體中主要的外來入侵物種之一。
　　入侵最嚴重的地區，最早被報道的有滇池，其他還有太湖流域等。2009年6月央視報道了水浮蓮對福建閩江流域水口電站和沙溪口水電站的巨大壓力。在庫區已經形成數萬畝的水浮蓮聚集帶，壯觀之極，猶如茫茫草原。人工打撈需要2個月以上，對發電航運和生態環保構成極大壓力。水浮蓮的瘋長和水電發展飽和、大壩過多、水體流動緩慢、水體富營養化、COD含量嚴重超標有關。
　　
　　治理措施
　　可以引進儒艮，用儒艮泉治理繁殖力強的水葫蘆，相比除草劑有污染，費用高，且不穩定(有可能增強水葫蘆的抗藥性)，用儒艮治理無污染，又很便宜，控制效果好。
　　為水葫蘆正名
　　1　水葫蘆被不明事理的人們誤認為重要的外泉入侵污染物，實際上水葫蘆是人類的良朋益友，以科學的方法趨利避害，可以達到清除污染，發展牧業，有機肥料業，有機果蔬業，綠色天然氣業。等等行業，解決當今世界高企的油糧價格難題，解決經濟發展的瓶頸問題。
　　2　因為水系里增加了生活污水和農田排出的大量化肥，水質營養豐富，適合水葫蘆生長，所以水葫蘆的面積不斷發展擴大。這本來是大好事，可以清楚水系里的營養物質。可是由于人們沒有全面了解這個問題，而是簡單地采取打撈清除的辦法。這樣把能夠吸收水中營養物質的水葫蘆排除了，但是生活污水和化肥仍然源源不斷地進入水系，經過一段時間，營養物大量積累的結果，必然是水葫蘆更大規模的復活!
　　3　為了合理利用水葫蘆的優點，應該趨利避害科學地進行綜合治理：根據各地水體中營養物質經常補充的情況，確定各個地區利用水葫蘆事業的規模，按每天打撈十分之一到八分之一的速度，把水葫蘆加工用于發展牧業。可以節約大量飼料糧，解決與人爭糧和與糧爭地的問題：
　　4　水葫蘆和人畜禽的糞便進入沼氣發生裝置，加壓用水除去沼氣申的二氧化碳，就成了綠色天然氣。按各省各國各大洲的產氣量計算，將是一個巨大的綠色天然氣產業，則人類無憂，生物圈無慮，地球可持續發