前景广阔的绿色能源

百年百篇经典科普[电子书]

李津军

前不久,《中国石化报》曾载文称,现在的少年儿童长大成人后,世界上仍能开采石油的地方,恐怕就只剩下中东地区了。因此,人类应当尽快寻找新的能源。

早在40年代,美国科学家加弗隆和鲁宾,就发现海藻在光合作用下能够产生出氢气。60年代末期,“石油危机”席卷全球时,奥地利学者马凯蒂设想通过植物直接提供气体状态的氢;美国著名科学家卡尔文也开始从事“石油树”的栽培和研究。

科学家们发现,自然界的菌类侵害植物以后,便在植物的茎上形成类似肿瘤的瘿,使植物体所产生的氢积聚于瘿内。人们只要将管子接进去,就可将氢引入贮存器中供使用。近来美国科学家估计,目前美国栽种的大豆数量,形成大豆瘿后,释放出的氢,每年即可达300亿立方米,这是十分巨大的能源财富。

貌不惊人的水藻,虽属身量细微的单细胞结构,但是一旦条件优越,便能快速生长,加倍繁衍,一天之内竟可使体积增加5倍之多。美国科罗拉多州的科学家,选用了千余种最富有生产能力的水藻进行实验。一开始,将它们放在光线、氧气和肥料充足的大水塘里进行培育,使其快速生长。当整个水塘被水藻装满时,便中断“食物”供应,这时它们就开始制造并储存类脂化合物。科学家待到这种化合物在水藻体内达到最大含量后,便开始采集,并对从其体内提取出来的类脂化合物再用化学方法进行处理,从而转换成汽油和柴油。目前科研人员致力研究的课题是寻找更加先进科学的水藻采集技术和降低类脂化合物转换成汽油和柴油的成本。

前苏联科学家经过引导性的实验证实,从锯末中完全可以提炼出人造石油,其中有效产品的生产率可达70—92%,成品有燃气、汽油和油渣。前两者不仅是内燃机的理想燃料,而且也可用作石油化学工业的原料,而油渣可以用来烧锅炉。据研究,这种植物能源比传统的石油和燃煤有更多的优越性。首先是便于就地生产利用,省却了远距离输送,因而成本比较低廉;其次,植物能源在燃烧过程中一般不会形成有害物质,它所产生的二氧化碳也易于被植物吸收,对保护生态环境非常有利。

石油是由多种碳氢化合物组成的混合物,而许多植物也可以直接产生碳氢化合物。倘若能够以适当的方法把这些碳氢化合物提取出来,我们就可以得到所谓的“绿色石油”。卡尔文教授在美国加利福尼亚州大学建立了一个试验性的能源种植场,他种植了一种名为“尤加利”的树木。据介绍,这种树木的茎和种子中均含有可燃物质。在卡尔文的试验场中,1英亩土地可年产20桶“绿色石油”,每桶成本仅20美元,而当时的石油价格是每桶30美元。加州大学的科学家们还试图用遗传工程的方法,培养出更为理想的能源植物。

此后,美国另一位科学家艾迪逊在研究橡胶树的同时,发现自然界有许多能产石油的树。这比专门研究培养能源植物更经济,科学家们的注意力于是转向天然植物。据统计,迄今为止已经发现几千种植物中含有类似石油成分的物质,科学家们便称之为“石油树”或“能源树”。

巴西是世界上植物资源最为丰富的国家,在亚马逊河流域生长着许许多多的神奇植物。其中有一种豆科植物,名为“苦配巴香胶树”。此树有几十米高,粗约1米,在其树干上钻上一个小洞,过不了多久,就会有一种油状物源源不断地流淌出来。神奇的是,这种油可以直接用于柴油机。柴油汽车如果没油了,直接开到“苦配巴”前,在树上钻个小洞,让油流进油箱,就可以使汽车正常行驶。据估算,1公顷“苦配巴”每年可以生产50桶柴油。

澳大利亚有一种高冠树,它流出的乳状液中,含有75%的石油,且不含杂质,质量比矿物油还好。菲律宾有一种汉咖树,其果实中含有15%的酒精,流出的液体一点即着。这种树每年开花3次,每株树可收果实约15公斤。我国海南岛的尖峰岭、吊罗山等热带森林中,有一种油楠树。该树高30多米,直径为40—50厘米,它也能流出淡黄色或棕黄色的柴油,每棵树一年采油10—25公斤,最高可达100公斤以上。在西班牙发现了一种大戟科草本植物富含石油,目前已在试验栽培。另外,生长在东南亚一带的银合欢树和生长在北美及墨西哥的银胶菊等,都是很有发展潜力的能源植物。

(原载《科学之友》1996年第8期)