让汽车喝纤维素乙醇

高　波

纤维素恐怕是人类使用最久的一种聚合物。所谓纤维素，是指由葡萄糖组成的大分子多糖，不溶于水及一般有机溶剂。它是世界上最丰富的天然有机物，要找到实在太容易了。有植物的地方就有它的身影，因为它是植物细胞壁的主要成分。一般木材中，纤维素占其总成分的一半左右。就算想要得到纯天然的最纯的纤维素，也不是难事，去棉花地或者钻被窝都可以。棉花这种给过我们太多温暖的东西，可能是纤维素含量最高的“天然产品”，接近100％。

人类用木材建房子，用棉花做被窝，可以说是对纤维素的利用，实在还谈不上改造纤维素。纤维素还有一个众所皆知的用途，那就是造纸，但这种已经有些技术含量的“工艺”仍旧不算是改造纤维素，而更像是对一堆原材料进行去杂提纯，去掉木质素等成分，保留纤维素。当然，木质素通常都不会被完全“消灭”。一些造纸厂为了节约成本，往往马虎行事，生产出来的纸很容易变黄，就是因为纸里还有大量木质素。木质素在空气中被氧化，便呈黄色。

对纤维素的改造是从化学家那开始的。

瑞士化学家舍恩拜因相信很多人都不陌生，他就是1839年发现臭氧的那个家伙。1846年的一天，他的妻子不在家。之所以强调这一点，是因为妻子如果在家的话，是绝对禁止他跑到厨房里去做实验的。那天，他在厨房里到底是做一个什么实验，已经很少有人知道，但他忙中出乱弄洒了一种酸的混合物却是千真万确的事情。由于担心妻子回家“抓现场”，舍恩拜因随手抓起妻子的一条棉布围裙擦拭污迹。为了不让妻子在使用时发现“罪证”，他决定把围裙挂在火炉上烘干，结果围裙“扑”的一声着了火，瞬间变成了一小撮灰。

作为化学家的舍恩拜因，自然不会认为这只是一场普通的意外失火事件。他意识到其中的不正常，比如说围裙并未接触火焰，并且烘烤时间很短，温度上升不会很快。于是，他从中受到启发，开始着手改造“棉布围裙”，即改造纤维素。他将硝酸根（１个氮原子和３个氧原子）与葡萄糖中的氢氧根（羟基）连接，然后再用硝酸和硫酸的混合物来处理纤维素。这样做当然不是为了制造有神奇功能的衣服或者棉被，实验的最终产物可不是温柔体贴的家伙，而是一种十分恐怖的东西——烈性炸药。

舍恩拜因所制得的化合物叫做硝化纤维素，他为其取了一个“市场名”——火药棉。舍恩拜因有很强的市场意识，在认识到火药棉的市场潜力后，主动出击，把制造火药棉的秘方卖给了几个国家，因此发了笔小财。在这之前，人们使用的火药都很不“环保”，一点燃就会浓烟滚滚，不但弄脏了大炮，还妨碍视线。而舍恩拜因的火药棉威力更大，还不冒黑烟，因此受到了青睐。不过很快大家就发现，在其缺点面前，所有的优点都不值一提。火药棉因为太容易“走火”，以至于火药工厂纷纷倒在自己产品的“坏脾气”中。后来，英国化学家迪尤尔对火药棉进行了改良，终于制得了“安全的火药”。

火药的发明、改良和利用，被认为是影响世界历史和人类文明的100件事情之一。不过在化学家眼里，火药的意义却肤浅得多，“仅仅是纤维素改造史上的一声巨响”。而在100多年后的今天，纤维素改造再次迎来了“影响人类文明”的历史机遇。随着全球性能源短缺问题的日益严峻，科学家把寻找“新驱动力”的目光转向了纤维素。用玉米造石油一度是个热门话题，然而这种“让机器跟人类抢粮食”的做法存在着许多争论，也并不被看好。但是，如果能利用木材厂剩下的木屑、农民废弃了的秸秆以及稻壳制成燃料，从而让街上的汽车跑得更欢，却会是众口称赞的事情。

然而，说起来容易，做起来难。虽然现在很多国家都能够生产“纤维素乙醇”，但由于技术上的瓶颈，成本都比较高，其中最大的难题是发酵环节，即如何将纤维素转化为通过发酵能够分解的成分。要做到其实很容易，至少在化学家的工作室里，分解纤维素不过是个简单的普通实验。但是，当上升到实际生产过程中，就不得不考虑包括成本在内的很多问题。至少现在，纤维素酶依然价值不菲。

有人问，不是很多细菌都可以分解纤维素吗？是不是可以让它们来帮忙？一点没错，很多细菌的确有这能耐，而且科学家已经开始打起它们的主意来。那些能够分解纤维素的细菌会让纤维素发酵，从而产生乙醇和其他有机酸。但是，细菌不会理会人类的意图，不会只“制造”人类想要的乙醇，也就是说，它们“用纤维素制造乙醇”的效率也非常低，更多的是“把一种废物变成另一种废物”。不过科学家终究还是有办法，他们对一些天然细菌进行遗传改造，删除了一个目标基因组，这样做的结果是被改造的细菌在分解纤维素时只会产生乙醇。这项技术成熟之后，将会显著降低纤维素乙醇的生产成本。

也许在不久的将来，纤维素乙醇就会成为一种被广泛运用的新能源。到那时，街上跑的汽车开始换口味，不再“喝”汽油，而改“喝”纤维素乙醇。而这种乙醇的原材料，可能是一堆木屑，一堆废纸，也有可能是谁家里一床烂得已经没办法使用的破棉被。因此有人开玩笑说，到那时候，棉被都能驱动汽车了。

编辑/梁宇清