处于十字路口的生物燃料寻求新发展途径

新的微生物以及新技术都显示出了生物燃料的希望，但这个行业距离实际进展仍然需要几年时间。

生物燃料生产者需要新技术将甘蔗转化为商用产品。

为了给发展受困的生物燃料产业寻找一条发展途径，美国劳伦斯·伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）以及加州大学伯克利分校（the University of California, Berkeley）组成的研究团队设计了一种用于生产可再生喷气燃料的新方法。利用甘蔗及甘蔗渣，新工艺（相关论文发表于最新一期的《Proceedings of the National Academy of Sciences》[国家科学院院刊]）可使绿色炼油厂提炼出一系列产品，包括生物基航空燃料以及汽车润滑油。

生物燃料的发展已经到了十字路口，该研究的出现恰逢其时。政府资金收缩、投资者失望、低油价、以及担忧粮食耕地流失转而生产生物质玉米和甘蔗，这些因素一起使得生物燃料行业接近停滞。虽然美国可再生燃料的产量在2007年至2013年期间已经翻倍，但使用生物燃料作为整体运输燃料的比例几乎没有变化。虽然大多数主要的航空公司在某些阶段都有生物燃料项目，但航空业需要高能量密度、无氧的燃料，这已被证明是一个特别棘手的领域。

因此，2005年发布并于2007年在能源独立与安全法（Energy Independence and Security Act，EISA）框架下得到扩展的可再生燃料标准（the Renewable Fuel Standard）的未来令人质疑。

“目前第一代生物燃料主要使用粮食作物作为原料，相比于石油燃料，要么特别昂贵，要么有适度的（温室气体）改进。“哥伦比亚全球能源政策中心于4月发布的一份报告这样总结，该报告作者为哈佛大学肯尼迪学院（Harvard’s Kennedy School）政治经济学教授、总统经济顾问委员会（President’s Council of Economic Advisers）前成员James Stock。”低温室气体的第二代生物燃料的发展及商品化——项目最终成功与否的关键——在EISA中还远没有宏伟目标。

为达到这些目标、振兴生物燃料行业，研究人员正在重新审视驱动生物质燃料的科学问题，寻求使用非粮食作物（生长于贫瘠土地上的作物、废渣，如甘蔗渣）的更有效技术。主要的阻碍是预处理——分解细胞壁释放糖分，然后发酵并转化为燃料。

伯克利的研究在公私合作的能源生物科学研究（Energy Biosciences Institute，EBI）进行，重点从生物质中提取有机化合物酮，可提纯和处理来生产能量致密的适合于生产喷气燃料或汽车润滑油的化合物。论文通讯作者之一Alexis Bell将其描述为生产无需改动就可为现有喷气发动机提供动力的生物燃料的第一个过程。在巴西专为甘蔗生产设计，采用生长在贫瘠土地上的作物（从而保留更多的粮食作物所需的土地）和甘蔗渣。稍作修改也可用于生产可再生柴油，该论文的另一通讯作者Amit Gokhale如是说。

“如今，甘蔗生物炼油厂生产乙醇、糖以及电。“Gokhale评论说，”扩大产品至航空燃料、润滑油、以及生物柴油可让运营商更好地管理市场/价格风险。“

这是一个值得称赞的项目，但据伯克利研究人员所知，在商用规模上实施新技术仍然是一个重大的挑战。Bell说，生物燃料价格在可预见的未来仍然高于化石燃料。将价格降下来，需要进一步发展产业链并寻找新的更有效的微生物，简化将生物质转化为燃料的过程。加州大学圣巴巴拉分校（University of California, Santa Barbara）一名生物技术研究团队负责人Michelle O’Malley正致力于将野外收集到的微生物（大多数来自于动物肠道）用于将生物质直接转化为燃料，跳过预处理过程从而节约时间和成本。

“我们试图建立合成的合作关系来做这些事情，因为不是单一的微生物就可以完成的。”O’Malley说，“想法是巩固整个过程，从粗糙生物质到附加值产品。这完全是迄今为止生物燃料经济产品无法实现的。”

他说，结果将是“一个日新月异的场景（a game-changing scenario）”。

改变生物燃料格局可能需要几年的时间，因为第一代乙醇通过使用更有效的微生物发酵剂和催化剂以更有效的方式生产先进的生物燃料。“站上一个新的行业真的需要耐心和毅力。”美国能源部生物能源技术办公室（U.S. Department of Energy’s Bioenergy Technologies Office）部门负责人 Jonathan Male说，”当你开始扩大，复杂的级别也随之急剧增大，风险也就随之加大。“