生物能源：新工业革命？

来源:用户上传      作者: 周林文

　　生物能源仍面临诸多问题
　　
　　推广使用生物乙醇可以缓解石油紧缺和环境污染的压力，也是推动农业产业化的一个新途径。但生物能源要大规模地推广并最终完全替代石油，还存在着许多障碍。阻力主要来自传统能源企业。因为除了更新技术设备需要耗费不菲的成本之外，花费在现有设施上的已支付成本耗费也是一个沉重的负担，这包括更新现有的内燃机、为聚合材料工业寻找新的原料以替代石油产品等等。但更重要的是，生物能源长期以粮食作物为原料，极有可能影响到正常的粮供应。
　　如果油价下降，生物燃料价格的竞争性必将受到冲击，因此开发出更有效率的生物燃料生产工艺是未来一个明确的努力方向。
　　
　　生物技术适时登场
　　
　　以上困难为生物技术的运用提供了广阔的舞台，也推动了生物技术日新月异的发展，以木质纤维作物为原材料的技术就是一个典型的例子。木质纤维的来源是回收的废纸、树木或秸秆，其成分是纤维素、半纤维素和木质素，其中对我们有用的是纤维素。目前可以降低木质素的比例或改变其构成的基因技术已经被开发出来。还有一些技术可以让玉米秸秆自身产生微生物木质素酶，从而在生物提炼之前分解木质素。此外，让植物产生纤维素酶，降解自身的纤维素也是一种提高提炼效率的途径，这种技术也日渐成熟。
　　生物技术还有一个努力的方向是增加植物所含有可转化为能量的物质，即总体生物量（biomass）。这有3种可采用的方式：操控调节植物生长的因素、提高植物光合作用的效率、延迟或避免植物开花，以便节省能量开支用于生长。
　　通常植物的光合作用只吸收转化了不到2%的太阳光能，这是因为植物体内还进行着一个与之竞争二氧化碳的氧化反应，导致光合作用转化效率低下。但如果运用转基因技术，把来源于蓝细菌的无机碳运输蛋白基因添加到植物基因组中，则会让光合作用更有效率。
　　操控调节植物氮代谢的基因也是增加生物量的重要途径，一项关于转基因白杨树的研究表明，带有谷胺合成酶基因的白杨树平均高度是普通白杨树的141%。此外植物遗传学家们还把目光投向树木的结构，试图通过设计合理的树冠和树叶结构，最大限度地吸收光能。同时减少树根的延展，增加地面以上部分的生物量。
　　微生物学家也为生物技术的发展做出了巨大贡献。目前他们已经发现了几种发酵能力出众的细菌，但可惜的是它们都没有酵母菌那样强的耐受能力，不能在苛刻的工业生产环境中高效工作。于是有些科学家转而研究酵母菌，希望能让酵母菌具备转化葡萄糖和木糖并产生乙醇的能力，但想培养出这样的“超级酵母”尚须时日。
　　生物技术除了在应对粮食安全问题方面取得重大进展之外，在降低生物能源的生产成本、提高生物能源生产效率和替代石油衍生产品方面也取得了巨大的成就。运用生物精炼工艺可以提炼出生物量中的香精、调料和可用于医疗保健的营养物质。残余的生物量可以被分解后做成生物材料，目前广受关注的聚交酯酸就是来源于生物材料的塑料，它安全环保且可水解降解，因此被广泛应用于食品包装和服装制造。一些生物材料还可以替代现有的化工原料，免除了石油衍生材料所需的昂贵的氧化处理步骤。
　　生物能源替代传统化石能源是正在发生的历史，它以生物技术为核心，牵涉到每一个国家、每一个人，很有可能引发一场新的“工业革命”。

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