能源問(wèn)題是全球面臨的問(wèn)題，生物工程將如何解決?

【專家解說(shuō)】：人類使用的三大主要能源是原油、天然氣和煤炭，但它們都是不可再生的能源。據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)，這三種能源還能供開(kāi)采的年限，分別只有40年、50年和240年。開(kāi)發(fā)新能源已成為人類發(fā)展中的緊迫課題，核能還將有所發(fā)展，太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、波浪能和氫能這五種新能源，今后將會(huì)優(yōu)先獲得開(kāi)發(fā)利用。另一個(gè)值得重視的新能源是可再生的生物能源。 數(shù)百年來(lái)在燃料王國(guó)里唱“主角”的煤和石油都是遠(yuǎn)古時(shí)代的動(dòng)植物生成的，那么能否種植能源作物，直接從能源作物生產(chǎn)燃料?這是21世紀(jì)普遍關(guān)注的一個(gè)新問(wèn)題。理想的生物燃料作物應(yīng)具有高效光合能力，到目前為止，科學(xué)家們已發(fā)現(xiàn)了40多種能夠生產(chǎn)“石油”的植物。正在進(jìn)行品種的選擇和質(zhì)量的優(yōu)化，并準(zhǔn)備盡快實(shí)行商業(yè)化生產(chǎn)。下面介紹幾種理想的生物燃料作物。 芒--原產(chǎn)于中國(guó)華北和日本。其優(yōu)點(diǎn):1.生長(zhǎng)迅速:一季可長(zhǎng)3米高，人稱“象草”。 2.生長(zhǎng)潑辣:可在從亞熱帶到溫帶的廣闊地區(qū)生長(zhǎng)，在強(qiáng)日照和高溫條件下生長(zhǎng)茂盛，肥水利用率高。生長(zhǎng)期間不施化肥和農(nóng)藥，憑它根狀莖上的強(qiáng)大根系能有效地吸取養(yǎng)料。 3.燃燒完全:“芒”在收割時(shí)植株只含20%-30%水分，它在生長(zhǎng)過(guò)程中從大氣吸收多少二氧化碳，燃燒時(shí)就釋放多少二氧化碳，不增加大氣中的二氧化碳含量。4.成本低:其投入小于種植油菜的1/3。5.產(chǎn)量高:每公頃產(chǎn)量高達(dá)44噸。公頃平均年收獲12噸石油，比其他現(xiàn)有任何能源植物都高，而且可連續(xù)收獲多年。 海帶和巨藻--原產(chǎn)美國(guó)加利福尼亞。從這種巨型海帶中，可提取大量合成天然氣，還可提取氯化鉀和化妝品中的乳化劑。其特點(diǎn):生長(zhǎng)迅速，每天可長(zhǎng)2英尺(l英尺= 0. 3048米)，在不到 5個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，它可以長(zhǎng)到200英尺(即60.96米)。美國(guó)政府在加州外海開(kāi)辟了一片面積400平方公里的海底農(nóng)場(chǎng)，專門種植巨型海帶，以特殊的采收船采收，經(jīng)自然發(fā)酵或人工加速發(fā)酵，一年可產(chǎn)生合成天然氣達(dá)220多億立方英尺，可供5萬(wàn)人口的城市一年之用。我國(guó)臺(tái)灣科學(xué)家的試驗(yàn)結(jié)果，投資和操作成本都較低:每立方米的“海帶天然氣”價(jià)格為臺(tái)幣1.5元，而工業(yè)天然氣是每立方米臺(tái)幣9元。僅此就可說(shuō):巨型海帶夠資格成為能源救星。巨型海帶生長(zhǎng)溫度在15一20℃之間，且需要海流不大。我國(guó)澎湖及馬祖附近的海灣適合巨型海帶的生長(zhǎng)。但因?yàn)榫扌秃枰诤Ｋ疃葹?50-300米處才能得到足夠的養(yǎng)分，矛盾是采收不易，陽(yáng)光無(wú)法穿透而使光合作用難以進(jìn)行。只有突破這個(gè)難題巨型海帶的前途才能勝過(guò)其他各種生物能源。 巨型海帶還可用來(lái)年產(chǎn)氯化鉀、肥料，提煉出化妝品用乳化劑，并使魚(yú)類和蠔類養(yǎng)殖增產(chǎn)。 美國(guó)西海岸附近海域盛產(chǎn)的一種巨型海藻，可提煉汽油和柴油作為石油的代用品。美國(guó)能源科學(xué)家正在試驗(yàn)，如試驗(yàn)成功，這海生植物的汽油的售價(jià)將低于一般汽油。巨藻一般有70-80米長(zhǎng)，最長(zhǎng)的可達(dá)到500米。巨藻還可提煉藻膠，制造塑料、纖維板，也是制藥工業(yè)的原料。它含有豐富的甲烷成分，可以用來(lái)制造煤氣。這一新的綠色能源具有誘人的前景。巨藻可以在大陸架海域大規(guī)模養(yǎng)殖。葉片較集中于海水表面，便于機(jī)械化收割。其生長(zhǎng)速度驚人，每晝夜可長(zhǎng)30厘米，一年可收割3次。 日本出光興產(chǎn)中央研究所的生物化學(xué)研究所等成功地從一種淡水藻類中提取出了石油。這種藻類在吸收二氧化碳進(jìn)行光合作用的過(guò)程中體內(nèi)蓄集了石油。在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，這種藻類不僅二氧化碳的吸收率高，而且其石油生成能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)預(yù)想的程度。這種淡水藻類廣泛分布在世界各地的湖泊沼澤中。2克重的藻塊在10天內(nèi)就可增生到10克，其中約含5克的石油。與特殊的溶劑攪拌混合然后除去溶劑剩下石油。其發(fā)熱量可與重油相當(dāng)，其氮的含量只是重油的1/2，硫的含量?jī)H為重油的1/190。燃燒后的灰中含有豐富的鉀，可用來(lái)作肥料。但其對(duì)雜菌敏感，提取較為困難?？蒲胸?fù)責(zé)人打算用湖泊進(jìn)行大量培養(yǎng)等方法進(jìn)一步探索實(shí)用化的途徑。 生物燃料作物作為未來(lái)的一種新能源，與其他能源比有許多優(yōu)點(diǎn):l)它是一種綠色潔凈能源，在當(dāng)今全世界環(huán)境污染嚴(yán)重的情況下，應(yīng)用它對(duì)保護(hù)環(huán)境十分有利。2)分布面積廣，能因地制宜地進(jìn)行種植，不需勘探、鉆井、采礦，也減少了長(zhǎng)途運(yùn)輸，成本低廉，易于普及推廣。3)可以迅速生長(zhǎng)，能通過(guò)規(guī)?；N植，保證產(chǎn)量，而且是一種可再生的種植能源，而非一次能源。4)使用起來(lái)要比核電等能源安全得多，不會(huì)發(fā)生爆炸，泄漏等安全事故。5)開(kāi)發(fā)生物燃料作物，將逐步加強(qiáng)世界各國(guó)在能源方面的獨(dú)立性，減少對(duì)石油市場(chǎng)的依賴，可以在保障能源供應(yīng)、穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮積極作用。 歐洲一些國(guó)家已在大規(guī)模種植芒屬植物，英國(guó)擬種植150萬(wàn)英畝的芒屬植物;德國(guó)已興建了一座發(fā)電能力為12萬(wàn)千瓦的發(fā)電廠，其燃料就是芒屬植物、白楊、柳的混合物和秸稈。 發(fā)達(dá)國(guó)家推廣種植能源作物，不僅是國(guó)際環(huán)保的大勢(shì)所趨，使能源可再生和綜合利用，而且也為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇和改善土壤的要求所致?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)的高度生產(chǎn)、單一作物的種植以及過(guò)度機(jī)械化的結(jié)果，導(dǎo)致嚴(yán)重的土壤流失，在某些發(fā)展中國(guó)家，不當(dāng)?shù)母N方式、種植對(duì)土壤有害的作物，造成對(duì)環(huán)境的不良影響。種植能源作物，不僅可阻止土壤的流失，還可幫助土壤建立新土壤層?？茖W(xué)家們認(rèn)為:普通植物對(duì)于陽(yáng)光的利用效率不到4%，如果通過(guò)研究使新型能源作物的陽(yáng)光利用率提高到5%，那么只要世界農(nóng)田面積的1/10，就可提供相當(dāng)于目前人類使用的全部化石燃料的能源。到10-20年后，農(nóng)民很有可能轉(zhuǎn)而生產(chǎn)能源作物并在農(nóng)場(chǎng)里建立發(fā)電站，廣泛利用“生物燃料”。生物燃料作物的開(kāi)發(fā)，是解決未來(lái)能源的有效新途徑之一。