建造地上“油田”：摆脱能源危机

蒋高明

最近，笔者在日本神奈县，出席了一个有欧洲和亚洲40多个国家50多名代表参与的“亚欧环境论坛第7次圆桌会议”。在几天的热烈讨论中，与会代表们一直感觉到，全球气候变化将危及到生物多样性生存，最终影响到人类社会的可持续发展。本次金融危机可能是个很好的契机，人类未来的发展必须从单纯追求GDP，转向走可持续发展之路。其中，新能源的开发利用必须逐渐提上日程。

以机器取代手工劳动、以工厂取代手工工场和家庭作坊的经济大变革，这个过程曾经被历史学家自豪地称作“工业革命”，最早发生在英国。然而好景不长，短短两三百年时间内，人们在欢呼取得各项社会进步的同时，地球遭受的各种前所未有的灾难也接踵而至：环境污染、全球变暖、生物多样性丧失、人口爆炸、水危机、粮食危机、能源危机等等。

机器取代人工是需要能量的，这个能量就是地球积累了几亿年，埋藏在地下的“碳水化合物”，如煤炭、石油、天然气等。这些能源被人们廉价地从地下取出来，转变成了人们日常生活所依赖的电力，汽车、飞机发动机以及工厂转动的动力。有了这些电力和动力，人们向大自然索取的本领更大了，矿石的冶炼、森林的砍伐、各种化学物质的合成加快了地球生物圈“崩溃”速度。

因此，人类要彻底摆脱“工业革命”造成的地球生态环境的毁灭，必须从能源上来一次“工业革命的革命”。以碳水化合物为例，我们原来利用地下的煤炭、石油和天然气，但造成了大气中的CO₂浓度持续升高，诱发全球变暖和海平面升高等重大环境问题。今后的方向应当是利用空气中的CO₂，一可以给地球降温，--N以使地球的碳实现元素循环，回复到工业革命前人类与自然和谐的状态。

人类所面临能源危机，也促使我们不得不考虑替代能源问题。以石油为例，目前已探明的全球石油储量，只能够开采40年左右，世界石油资源正在日趋减少。以石油储量最丰富的沙特阿拉伯为例，其石油开采中的水含量越来越高，开采成本越来越大。我国人均石油资源仅为世界平均值的17％，但是石油消费自20世纪80年代中叶后持续增长。20世纪90年代10年左右的时间中，我国原油产量年均增长率仅为1.8％，这些增长的量远不够“解渴”，只能依赖进口。2004年我国累计进口原油1.2亿吨，进口依存度近40％。专家们预计，到2020年，我国石油净进口量将达2.4-3.6亿吨，进口依存度将上升到60-70％。能源危机以及诱发的经济危机与社会危机，对于我们这样一个世界上最大的发展中国家来讲是无时不在的。

汽油、柴油和食用油在结构上有很多相同的地方，它们都是以碳为主体的有机化合物。柴油分子是由15个左右的碳链组成的，植物油分子则一般由14-18个碳链组成，与柴油分子中碳数相近，通过一定的技术手段，我们可以很容易地将平时人所食用的油加工给机器“喝”。生物柴油就是这样一种用油菜籽等可再生植物油加工制取的新型燃料。生物柴油含氧、基本上不含硫和芳烃、洁净环保、性质与石化柴油相近、储运使用更安全、润滑性能优良的绿色可再生燃料，最有希望发展成为化石燃料的替代能源。另外，利用甜高粱、玉米、甘蔗等还可以转变成酒精汽油，所有这些都可以通过大田栽培而实现。当然，这需要合理规划，避免能源与粮争地。

开发利用生物石油(生物柴油、酒精汽油等)的五大好处是：

一、减少二氧化碳排放，改善生态环境。

目前，我国CO₂的排放总量仅次于美国而居世界第二位，随着中国正式加入《京都议定书》，CO₂减排的压。力将越来越大。生物质能在生产过程中是利用的空中的CO₂，可以大幅度减少CO₂的排放量；其再次排放是在原有基础上循环(部分变成不活跃的碳储藏在土壤和海洋中，有利于CO₂减排)。这是从根本上解决矿物质能源消费导致大气环境温室效应的最有效途径之一，有利于生态环境保护，建设人类与自然的和谐社会。

二、替代传统能源，增加能源供给。

我国的生物质资源十分丰富，大量的淀粉、油脂、纤维素、半纤维素及木质素等都是光合作用产物，只要阳光照耀大地，这个过程就不断地发生着。我国粮食年产量为4.5—5亿吨，同时产生秸秆7亿多吨。如果我们利用低产地和中低产田的1／6发展能源植物，并实现有效的转化，可替代1.8亿吨然油，这个值相当于我国进口石油的1.8倍或者3.6个大庆的产量。可初步测算，三峡电站2009年完成一期工程后，总投资约1800亿元，年发电1000亿度，相当于一个大庆的能源总量，而发展生物质能只需要700—800亿元，就能创造一个绿色大庆，是三峡工程成本的三分之一左右。合理利用秸秆中的生物质能，一可以避免“能粮争地”，二可以在耕地中“埋藏”温室气体，三可减少化肥与农药的使用量。

三、有效减少农业废弃物的排放和污染。

农业废弃物现已成为我国当前最大的能源污染，对环境的压力越来越大。每年有20—25亿吨的畜禽粪便造成了严重的环境污染和疾病传播隐患。大量作物秸秆被遗弃在田间地头，就地焚烧，烟气污染十分严重。利用生物技术可使畜禽粪便、秸秆类木质纤维素转化为沼气、燃料乙醇或其他产品，既有利于解决农业废弃物污染，根治“畜牧公害”和“秸秆问题”，又能增加农村能源供给，缓解农村能源短缺的问题。发达国家将每50头牛的小型养殖场的粪便，利用起来发电就可以供应一个牧户生活与生产需要，这个经验非常值得我们广大畜牧业地区推广。

四、创造就业岗位，增加农民收入。

发展生物质能最大的意义是增加农民收入，创造就业岗位，保持农村社会的稳定。在地面上再造一个“绿色大庆”，就是把国外石油商赚走的1200—1500亿人民币的石油进口费，转手给了农民和生物能源企业，同时产生了1200-1500万个就业岗位。我国玉米年产量1.2亿吨左右，占世界玉米年产量的20％，居世界第二位，其中8000万吨玉米是没有经过深加工而直接作为饲料。由于玉米中蛋白质含量低、营养不平衡、碳氮比例失调，直接喂养损失了3000万吨的淀粉。如果经过玉米深加工，利用3000万吨的淀粉可生产1300万吨的燃料乙醇，将替代1300万吨的汽油，按现行油价计算，仅此一项可以节约195亿元。又如4亩甜高粱可生产1吨酒精，若年产500万吨燃料乙醇，需有2000万亩低质地种植，每亩地至少产高粱秆4吨、高粱350公斤，按现行价格高粱秆90元／吨、高粱米900元／吨计算，农民增收135亿元人民币。

五、促进退化生态环境的修复，缓解因水电开发造成的土壤损失。

水电虽然号称清洁能源，但是，建立高坝必须以牺牲成百上千平方公里的土地的代价，用一次就完了(当然用这一次的时间是几十年到百年，但绝不能像农田那样利用千年万年)，是某种程度生“杀鸡取卵”的做法；而发展生物质能源，不用担心土壤损失。河南、山东等黄河领域的土地持续利用了5000多年了，土壤的地力不但没有减弱，而且单位产量越来越高了。2005年，山东农业大学的专家培训了亩产1400公斤的玉米世界记录，加上秸杆就是2800公斤，再加上一季小麦(籽粒+秸秆)就是4500公斤，这个量是几十年前的50—100倍以上。因此，只要有了土壤，生物质能源是完全可以生产的。由于社区贫困，造成土地损失和生态系统退化，国家需要花费大量的人力物力治理，是很得不偿失的，且有些退化生态系统在土壤丧失殆尽后是根本无法恢复的。因此，保土是一些土地利用方式的最根本的目标。如果我们选择那些平地、利用一定的技术手段提高光合产量，则可以大大减轻那些山地和高寒高旱地区的土地压力，释放自然恢复潜力，是在全国范围内的“以地养地”。

在北京召开的世界新能源大会上，德国农业及消费者保护部长肯纳斯特积极呼吁用生物质能替代石油，他认为可持续获得的生物质能是替代石油的理想能源。生物质能不仅在汽车工业中越来越受欢迎，而且，在化工、医药和化妆品领域也将起到替代石油的重要作用。德国、英国、日本等发达国家已经将生物质能转化技术列入重点领域，并逐步应用。欧洲生物柴油使用最多，份额已占到成品油市场的5％。

由以上分析可以看出，中国未来的“石油”是在地面上由农民在地里种出来的，原料来自天空中的CO₂，而不是石油工人从地下挖出来的。我们要抓住机遇，抓紧研发生物石油的生产、转化以及传统发动机的改造。