星期日, 11月 03, 2013

綠色能源: 異軍冒起(下)



一般人說到乙醇這種生物能源, 都會聯想起粟米. 美國就是以粟米作為生產乙醇的材料. 縱使粟米比起甘蔗產出不多(以製造乙醇所投入的化石燃料與乙醇產出比較, 投入一份化石燃料去生產甘蔗, 就有八份的出產, 而粟米只有一點三), 但其產量與巴西不相伯仲(2006年資料所示, 美國的乙醇產量也有184億公升).
美國有五分之一出產的粟米用作製造乙醇, 而這個數字隨著務農者不斷增加其產量而增加. 粟米入進蒸餾廠會被磨碎, 加入水混合後再加熱, 並加入酶將粟米漿轉換成糖, 再透過發酵變成酒精, 最後以蒸餾方法令酒精和水分離, 至於剩餘的酒粕, 則用作乳牛的飼料; 分離的水因含有氮, 可用作肥料供農作物施肥.
不過, 要在美國注滿一整缸乙醇入油箱, 可不像在巴西這樣容易. 乙醇在美國還只是添加入汽油的添加劑, 只有在美國中西部才有E85型態的乙醇出售. 所謂E85就是85%乙醇, 15%汽油的縮寫(E就是Ethanol fuel), 亦是政府所追求的目標. 2000年時, 美國國會通過對生產乙醇的農夫, 擴大租稅扣減及關稅優惠議案, 刺激乙醇技術及粟米種植的發展.
的而且確, 綠色能源對現在地球減少溫室氣體有所幫助, 可是並不是沒有缺點. 最主要的問題, 就是發展乙醇會令地球糧食減少. 以粟米為例, 自被選為乙醇製造材料後, 其熱潮帶動粟米價格不斷上升, 令業界不少人改種粟米, 也令到其他作物產量減少, 間接令其價格也上升. 而粟米亦是禽畜的主食, 製造乙醇也間接令牲口數量減少, 換句話說, 乙醇熱潮, 令所有食物的價格上升.
另一方面, 地球土地有限, 可是人們不斷對乙醇作物產量提升, 開始向野生森林打主意. 好似巴西的甘蔗田, 正不斷的擴張, 已入侵了亞馬遜河邊陲區域, 對野生動植物是一種可怕的威脅. 但最致命的, 莫過於製造乙醇也不見得對地球減少溫室氣體有幫助. 好似粟米, 其特性讓土壤有更大的侵蝕, 令農民施加更多的氮肥; 至於甘蔗, 收割者為了更方便收割, 往往會在收成前放火燒, 同時釋出甲烷和氧化亞氮兩種溫室氣體. 再者, 不斷增加種植規模, 自然同時不斷增加殺蟲劑及除草劑這些對人體有害的東西污染環境及傷害人體.
若要在不影響食物供應的前題下, 同時享受綠色能源的好處, 方法只有把食物作為生物燃料排除在外. 方法之一, 就是以植物的莖, 葉或餘屑作為乙醇材料. 這些副產品, 富有纖維質, 被稱為纖維素乙醇.
與纖維素乙醇同時出現的, 還有德國用油菜籽油為材料, 以化學方式改變植物油, 製成生質柴油. 其消耗的能量比粟米少, 可是產量低, 2005年數據為例, 也只有19億公升, 根本不能滿足本土需要. 而且生產成本高, 現階段還是難以大行其道.
纖維素乙醇, 是以已碾碎的玉米莖, 柳枝, 林材, 甚至家居性紙製品, 轉換成乙醇. 其原理, 就是把那些纖維素裡面的木質素分解出來. 木質素, 就是把纖維素連結在一起, 令植物能挺直, 能有吸收陽光的結構強度進行光合作用. 可是木質素不易與纖維素分解, 所以事前必須經過加熱和酸性, 用以將纖維素從木質素分解出來, 再注入酶, 將纖維素變成帶有微甜的深棕色黏性物質, . 經過發酵, 製造出乙醇.
這種纖維素乙醇具有巨大的發展潛力, 其相對產出由236不等, 視乎轉換技術提升到哪一個程度. 目前只能把那些生質中的45%能量含量轉成乙醇, 若能提高產出效率, 必能與化石燃料爭長短. 現正研究的方法之一, 就是以白蟻的腸道, 這種大自然的纖維素分解工廠, 配合基因改造的微生物和酶製造出來.
要有可觀產量又能把對地球危害減到最低的東西, 還有藻類. 美國國家再生能源實驗室曾進行一個有17年之久的藻類研究計劃, 可是這計劃中途因資金問題而在1990年代擱置, 6年前先再重新開始這項計劃. 藻類與粟米和甘蔗不同的特性, 牠能生長於惡劣的環境, 包括廢水, 缺少陽光及二氧化碳的地方, 而且牠能吸收其他污染物. 此外, 藻類還大一個好處, 就是生長速度之快, 讓粟米和甘蔗都比下去, 因為藻類可以每天都有收成, 這是所有植物遠遠不及的地方. 當然, 不是所有藻類都適合, 而是能夠製造澱粉質的藻類, 這是製造糖份的材料, 有糖份就能變成乙醇. 不過, 藻類轉化為乙醇最大的缺點, 還是成本高昂. 不論那一種生物能源, 若比化石燃油貴, 那怕是只有一點點, 都可以說吸引不了消費者. 這是所有生物能源都要面對的問題.

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