能源問題是全球面臨的問題，生物工程將如何解決？

【專家解說】：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)國際能源機構(gòu)的統(tǒng)計，這三種能源還能供開采的年限，分別只有40年、50年和240年。開發(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，太陽能、風能、地熱能、波浪能和氫能這五種新能源，今后將會優(yōu)先獲得開發(fā)利用。另一個值得重視的新能源是可再生的生物能源。 數(shù)百年來在燃料王國里唱“主角”的煤和石油都是遠古時代的動植物生成的，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世紀普遍關(guān)注的一個新問題。理想的生物燃料作物應(yīng)具有高效光合能力，到目前為止，科學家們已發(fā)現(xiàn)了40多種能夠生產(chǎn)“石油”的植物。正在進行品種的選擇和質(zhì)量的優(yōu)化，并準備盡快實行商業(yè)化生產(chǎn)。下面介紹幾種理想的生物燃料作物。 芒——原產(chǎn)于中國華北和日本。其優(yōu)點：1．生長迅速：一季可長3米高，人稱“象草”。2．生長潑辣：可在從亞熱帶到溫帶的廣闊地區(qū)生長，在強日照和高溫條件下生長茂盛，肥水利用率高。生長期間不施化肥和農(nóng)藥，憑它根狀莖上的強大根系能有效地吸取養(yǎng)料。3．燃燒完全：“芒”在收割時植株只含20％－30％水分，它在生長過程中從大氣吸收多少二氧化碳，燃燒時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：生長迅速，每天可長2英尺（l英尺=0.3048米），在不到5個月的時間內(nèi)，它可以長到200英尺（即60.96米）。美國政府在加州外海開辟了一片面積400平方公里的海底農(nóng)場，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220多億立方英尺，可供5萬人口的城市一年之用。我國臺灣科學家的試驗結(jié)果，投資和操作成本都較低：每立方米的“海帶天然氣”價格為臺幣1．5元，而工業(yè)天然氣是每立方米臺幣9元。僅此就可說：巨型海帶夠資格成為能源救星。巨型海帶生長溫度在15一20℃之間，且需要海流不大。我國澎湖及馬祖附近的海灣適合巨型海帶的生長。但因為巨型海帶需要在海水深度為150－300米處才能得到足夠的養(yǎng)分，矛盾是采收不易，陽光無法穿透而使光合作用難以進行。只有突破這個難題巨型海帶的前途才能勝過其他各種生物能源。 巨型海帶還可用來年產(chǎn)氯化鉀、肥料，提煉出化妝品用乳化劑，并使魚類和蠔類養(yǎng)殖增產(chǎn)。 美國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。美國能源科學家正在試驗，如試驗成功，這海生植物的汽油的售價將低于一般汽油。巨藻一般有70－80米長，最長的可達到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，便于機械化收割。其生長速度驚人，每晝夜可長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行光合作用的過程中體內(nèi)蓄集了石油。在研究過程中發(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遠超過預(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，其氮的含量只是重油的1/2，硫的含量僅為重油的1/190。燃燒后的灰中含有豐富的鉀，可用來作肥料。但其對雜菌敏感，提取較為困難。科研負責人打算用湖泊進行大量培養(yǎng)等方法進一步探索實用化的途徑。 生物燃料作物作為未來的一種新能源，與其他能源比有許多優(yōu)點：l）它是一種綠色潔凈能源，在當今全世界環(huán)境污染嚴重的情況下，應(yīng)用它對保護環(huán)境十分有利。2）分布面積廣，能因地制宜地進行種植，不需勘探、鉆井、采礦，也減少了長途運輸，成本低廉，易于普及推廣。3）可以迅速生長，能通過規(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）使用起來要比核電等能源安全得多，不會發(fā)生爆炸，泄漏等安全事故。5）開發(fā)生物燃料作物，將逐步加強世界各國在能源方面的獨立性，減少對石油市場的依賴，可以在保障能源供應(yīng)、穩(wěn)定經(jīng)濟發(fā)展方面發(fā)揮積極作用。 歐洲一些國家已在大規(guī)模種植芒屬植物，英國擬種植150萬英畝的芒屬植物；德國已興建了一座發(fā)電能力為12萬千瓦的發(fā)電廠，其燃料就是芒屬植物、白楊、柳的混合物和秸稈。 發(fā)達國家推廣種植能源作物，不僅是國際環(huán)保的大勢所趨，使能源可再生和綜合利用，而且也為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的復(fù)蘇和改善土壤的要求所致。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的高度生產(chǎn)、單一作物的種植以及過度機械化的結(jié)果，導(dǎo)致嚴重的土壤流失，在某些發(fā)展中國家，不當?shù)母N方式、種植對土壤有害的作物，造成對環(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家們認為：普通植物對于陽光的利用效率不到4％，如果通過研究使新型能源作物的陽光利用率提高到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)場里建立發(fā)電站，廣泛利用“生物燃料”。生物燃料作物的開發(fā)，是解決未來能源的有效新途徑之一。