近年来,生物能源在美国逐渐兴起,被许多业内人士视为解决交通燃料需求问题的一种潜在希望。然而,纽约理工大学教授詹姆斯·乔丹和詹姆斯·鲍威尔近日在《华盛顿邮报》发表文章指出,生物燃料可能并不是一个长期且实用的解决方案。
文章详细分析了当前美国主要采用的谷物生产乙醇的工艺。根据美国农业部的研究报告,一公顷谷物的产量约为139蒲式耳,每蒲式耳谷物可提取2.5加仑乙醇,每公顷土地可以生产约350加仑乙醇。然而,由于乙醇的燃烧值仅为汽油的三分之二,从能量输出的角度来看,1.5加仑乙醇的能量仅相当于1加仑汽油。此外,生产乙醇需要大量的能源投入,包括施肥、收割、运输和谷物加工等环节。扣除这些投入后,实际可利用的净能量不到上述数据的一半。部分研究甚至认为,生产乙醇所需的能源可能超过其所能提供的能源,导致净能量为负值。
以美国现有的7300万公顷谷物种植地为例,若全部用于生产乙醇,每年可生产约255亿加仑乙醇,相当于63亿加仑汽油。而美国每年消耗的汽油和柴油总量高达1700亿加仑,这意味着即使将所有谷物用于生产乙醇,也只能满足约3.7%的燃料需求。即使美国将全部3亿公顷耕地用于谷物乙醇生产,也只能满足15%的需求。
针对利用农业废料生产乙醇的建议,文章也提出了质疑。美国能源部情报署的一项研究表明,利用谷物生产中的作物废料(如秸秆)每年可以提供约100亿加仑乙醇,其净能量约为每加仑6万英热单位,相当于半加仑汽油,比谷物乙醇的能量密度稍高。然而,即使利用所有的农业废料,其能量也仅相当于50亿加仑汽油。此外,不将农业废料重新投入土壤可能会影响土壤肥力,从而对粮食作物的生长产生负面影响。
两位专家还将美国与巴西进行了对比。巴西每年仅消耗100亿加仑汽油和柴油,而美国的燃料消耗则高达1700亿加仑。巴西拥有丰富的甘蔗资源,每年生产约3亿吨甘蔗,因此能够利用农业废料生产乙醇。而美国的耕地资源仍需优先用于粮食生产,难以满足生物燃料的需求。
综上所述,尽管生物燃料在一定程度上可以缓解能源压力,但其生产成本高、能量效率低以及对农业资源的依赖性,使得其难以成为美国交通燃料的长期解决方案。