麻省理工学院专家预测可持续的乙醇生产

随着对替代能源资源研究的加强，人们越来越多地开始关注乙醇—因其清洁燃烧并能通过植物生产而被视为理想燃料。

近日，两位麻省理工学院的工程学教授已经论证了乙醇的发展潜力。一位是Gregory Stephanopoulos教授，他在2007年2月9日的《科学》杂志上发表了有关论文，助教Kristala Jones Prather在2月1日的有关生物燃料听证会上也证实了相关的观点。

这两位教授都表达了同样乐观的态度，表示生物燃料可以成为美国能源供应的重要组成部分，但他们也表示，要发挥乙醇的全部潜力还必须做更多的研究工作。

“生物燃料在技术方面面临巨大的挑战，”Prather在能源与自然资源的论证委员会上说，“还没有重大的突破使得燃料工业的格局发生重大变革。”

据Stephanopoulos证实，美国每年50亿加伦的乙醇大多数产自玉米，但却无法持续获得足够的玉米作为生产燃料的原料。

目前，美国的玉米作物有大约16%用作乙醇原料，但生产出来的能源总量还不到美国所需液体能源的1%。即使将美国的所有玉米都用来生产乙醇，其生产的乙醇总量也只不过占到美国年液体能源消费总量的4-5%。

为了寻找玉米的替代原料，科学家正转而将目标瞄准草类中的纤维素和农业废弃物。在Stephanopoulos的论文中，概述了经由纤维素生产乙醇的几大挑战，并阐述了业内专家在解决这些问题时选择的几种研究途径。“通过纤维素产生乙醇的技术仍然不现实，”他说，然而，他估计通过纤维素来大规模地、经济可行地生产乙醇将在未来10-15年内实现。

Stephanopoulos说，采用纤维素作为原料的一个主要的进步就是这种原料相当丰富。他引用能源部的一份报告称，估计美国每年可以生产大约14亿吨这种原料。“如果我们可以将其转化为液体燃料，那将在美国的液体燃料中占据相当的比重。”

此外，相比采用玉米生产乙醇，利用纤维素原料生产乙醇更具有能源利用意义。

通过植物能源作物和农业废弃物生产乙醇有两个主要的步骤。首先，植物原料必须被分解成纤维素和半纤维素这两种主要成分，这个过程采用加热、酸化和氨水或蒸汽来处理。然后，纤维素被分解成糖分，如葡萄糖，然后通过发酵生产乙醇。这一步通常采用酵母或其它微生物来处理。

Stephanopoulos说，为了使效益最大化，科学家们需要提升每公倾土地上可用作原料的作物的总产量，还要提升从生物质中转化为乙醇的产率。

下面列出了他论文中提到的几项研究內容：

Ø 可以在高密度条件下生长的、易于进行生物燃料处理的工程草料；

Ø 可以有效处理在植物生物质中发现的两类普通糖类（已糖和戊糖）的工程微生物；

Ø 加强分解纤维素的能力和通过单一微生物发酵将糖转化为乙醇的能力—“这样就可采用单一反应器，这一美好目标极有可能实现。”

去年，Stephanopoulos和麻省理工学院的同事报道了他们发现一种新方法来设计酵母的基因从而使酵母产生所需要的特性。在那一研究中，他们报道了采用此项技术培养出一种可以耐受高浓度乙醇的酵母，而通常高浓度乙醇对酵母是有毒害作用的。这项技术预示着具有开发酵母其它特性的可能性，从而利用酵母更有效地生产出乙醇。

Prather在她上周的论证会上提交的材料中指出，如果美国想要将能源解决方案寄托在诸如乙醇这样的替换性燃料上的话，则需要做一些示范性的研究工作。

“如果我们认真对待，政府就必须切实持续支持一些长期的研究工作，如关于我们将来如何转变我们的基本结构---包括我们的经济结构。”Prather说。

Prather向相关委员会强调，发展生物燃料是一个“系统工程，其中有许多环节，而每一个环节都影响着其它的环节。”

当一些研究人员在从事微生物的基因修饰的同时，他们需要与其它人员进行协作，包括燃料生产与消费过程的人员。例如，设计新的发动机的工程师以及培育新的玉米品种的农业科学家。Prather说，“必须开展这一产业中的各种层次的交流与对话。”

她早先提交给听证委员会的意见是一旦确定乙醇燃料有发展前景，那么其它的潜在生物燃料，如生物柴油，丁醇和氢等，仍然不应该被排斥在研究目标之外。

她还说，乙醇的能量密度只有汽油的70%，能效较低，并且它的吸水性使其具有腐蚀性，这关系到当前美国的石油储存和分布式网络。

房俊民编译自http://web.mit.edu/newsoffice/2007/biofuels.html (责任编辑：泉水)

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