“阳光仓库”
绿色能源，这个名词可能你还是第一次听到。
这个名词不一定很确切，科学上称它为生物质能源，或者简称之为生物能。
生物包括植物、动物和微生物。动物和大多数微生物都得靠植物为生，所以只有绿色植物才称得上是真正的生物质的“创造者”。
课堂上老师一定告诉过你，绿色植物在太阳光的照射下会发生光合作用，把二氧化碳和水这样一类简单的无机物，合成像碳水化合物这样一类复杂的有机物，同时放出氧气。绿色植物光合作用的过程，就是它们成长壮大的过程，也是它们吸收、储存太阳能的过程。
绿色植物通过光合作用合成的有机物，既可以为人类提供食物，为动物提供饲料，为工农业生产提供各种原材料，也可以为人类社会的生产和生活提供能源燃料。
事情就是这样，当我们把植物砍下来当柴烧的时候，燃烧过程中放出来的热量，还是植物活着的时候通过光合作用储存起来的大阳光。所以正如前面所说，生物能也是由太阳能转化而来的。
生物能可以说是一种最古老的被人类有意识地加以利用的能源。人类自从若干万年前发明用火以来，就一直在燃烧着生物质，用它来为生产和生活提供能量。即使到现在，依靠它来满足家庭需要的人仍然比依靠别的任何燃料的人都多。
可是，世界能源记录里却几乎找不到生物能。
是生物能对人类的贡献小吗？完全不是。历史上它对人类社会进步所起的决定性作用且不说，就是现在，全世界大约还有25亿人，即几乎占世界人口的一半，烧饭、取暖和照明都在依靠生物能。这些人大多数居住在发展中国家的农村。调查结果告诉我们，在1987年全世界消耗的能源中，生物能占了14％，大约相当于12 57亿吨石油。特别是发展中国家，消耗的全部能源中生物能的比重竟高达 35％。
是生物能资源贫乏吗？不是。有人估计，目前地球上绿色植物所储存的能量，加在一起大约相当于8万亿吨标准煤，比目前已知地壳内可供开采的煤炭总储量还多8倍！
这还不算，更重要的是，像煤炭这样一类的矿物能源，短时期内不会再生，采出一点少一点，总有一天会采光。而生物能却是“活”的，能够再生，可以永续利用，永不枯竭。生物学家说，地球上的绿色植物一年当中通过光合作用储存起来的太阳能，几乎是目前人类一年中主要燃料消耗量的10倍。也就是说，全世界绿色植物在一年中“新生”出来的能量，就足够人类使用好几年！
使用生物能会带来环境污染吗？不会，恰恰相反。生物质基本上是由碳水化合物组成的，如果这种燃料燃烧能够完全，那只会产生很少或者根本不会产生有毒有害气体。
生物质的燃烧产物主要是二氧化碳。二氧化碳被称做“温室气体”，它在空气中的含量多了会产生“温室效应”，引起全球气温上升，从而带来一系列严重后果。但是，绿色植物又能吸收“吞噬”二氧化碳，大量种植绿色植物不仅可以抵消由于燃烧生物质而产生的“温室气体”，而且实际上还能帮助阻止全球气候变暖，有利于改善生态环境。
因此，尽管目前生物能的用量还不是很多，它在世界能源构成中所占的比重不是很大，但是它很有前途，大有潜力可挖，世界上很多国家都在努力开发生物能，有人甚至赞誉它是“未来的燃料”。
绿色能源包括从动植物那里得到的一切燃料，诸如木柴、农林业的残余物、牲畜粪便等，不要以为只有发展中国家的农村才把这些东西做家庭燃料，事实上，某些工业发达国家也在开发利用生物能，并把它看作是最丰富、最便宜的发电燃料之一。
现在，美国用木材作燃料的数量比用来制材、生产纸浆和造纸的数量还多。一些电业公司正在几个州修建以木材为燃料的火电站，加利福尼亚州这类火电站的发电能力已达50多万千瓦。纽约市的斯塔滕岛上有一座5万千瓦的生物能电站，这座电站是用修剪树木时残留下来的树枝做燃料来发电的。
近年来，以甘蔗渣为燃料的火力发电受到了重视。法国在法属留尼汪岛上建造了一座这样的电站，它每年消耗20万吨甘蔗渣和10万吨煤炭，榨糖季节烧甘蔗渣发电，其他时间烧煤发电，为该岛提供51万千瓦的电力。
甘蔗渣发电很有前途，尤其是在发展中国家。1吨甘蔗榨糖后可以留下320公斤甘蔗渣，而一家糖厂每年就能处理几十万吨甘蔗。现在发展中国家只有毛里求斯和哥斯达黎加比较充分地利用了本国巨大的甘蔗渣发电的潜力：毛里求斯用甘蔗渣生产的电力占全国发电量的16％；哥斯达黎加在干旱季节水电资源短缺时，就用甘蔗渣发电来满足国内用电的需要。
越来越感到难以处理的牛粪，如今先用卡车送到储料场，在那里用平土机压实，减小体积，降低水分，并加工成一定大小的料块，然后用传送带送到特制的燃烧炉里去燃烧发电。
牛粪燃烧后会产生大量灰渣，电站每天排出灰渣160吨，可以用来铺路垫基，也可用做农田肥料，还可以制做污水吸附剂等等。
牛粪可以用来发电，其他牲畜的粪便也有同样的用场。
英国一家公司最近计划建造欧洲第一家以鸡粪为燃料的发电站，每年燃烧近10万吨鸡粪、褥草和木屑，能发出1万千瓦的电力，供1万户家庭取暖和照明之用。
毫无疑问，在陆地上，树木是最重要的绿色能源。全世界的森林面积共有40亿公顷，储存的能量相当于目前全世界能源总消耗量的25～30倍。
看到这里，有人也许会担心：现在森林奇缺，到处都在呼吁保护森林，救救森林，制上乱砍滥伐，你说森林是绿色能源的主力，又说要开发生物质资源，这会不会导致人们去伐树砍柴，引起更大规模的森林破坏，从而带来不可估量的后果呢？
如果真的是这样，光砍伐使用，不种植补充，那后果确实非常严重。比如，在尼泊尔，每人每年消耗木柴燃料高达600公斤，而每人每年木材的更新量却只有80公斤，这样“入不敷出”，林木柴薪必然越来越少；在上沃尔特，由于乱砍滥伐，一些重要城市几十公里的范围内，已经再也找不到木柴；在塞内加尔，森林的砍伐如果仍以目前这样的速度继续下去，那么20年后森林就将在这里绝迹。再说，滥伐森林不仅仅是使木柴燃料日益短缺，难以为继，更严重的是会引起水土流失，物种灭绝，气候失调……人类将为此付出巨大的代价。
但是，我们这里所说的开发绿色能源，同破坏森林资源根本不是一回事。我们既不主张只砍不栽，更不提倡乱砍滥伐。
恰恰相反，开发森林资源首先就得培育和保护森林资源，特别要大力营造薪炭林，这同植树造林、绿化大地的精神是一致的。
薪炭林是一种以生产薪柴为主要经营目的的树林。营造薪炭林当然应该选择那些生长快、储能效果好的速生树种，用这类树种造林，从种植到成林一般只需要3～5年。从获取能源的角度来看，一公顷薪炭林顶得上几公顷、几十公顷普通林。
一片森林就是一个储存太阳能的“阳光仓库”。同开发其他的能源相比，营造薪炭林可以说是技术上最简单和最“轻而易举”的事，而且投资最少，只要生长几年就能成林，经营得法还可以永续利用，长存不衰。
现在世界各国都很重视森林能源的开发，并计划要在今后若干年内大大增加森林能源在整个国家能源结构中的比重。
我国现有薪炭林300万公顷，加上其他地区和屋旁栽种的树木，每年大约可以提供薪柴1亿吨。1亿吨薪柴的数目似乎不少，但是对于一个拥有12亿人口的大国来说，这还非常不够。事实上，我们一方面农村能源紧缺，17亿农户当中竟有8000万户3～6个月缺柴烧，另一方面，全国又有大片荒山野地没有开发，等待利用。如果我们把全国08亿公顷适宜造林的荒山野地都用来营造薪炭林，每年产出的绿色能源相当于4亿桶石油，差不多等于我国石油年产量的一半，那可就真解决大问题喽。
“绿色石油”——酒精捷足先登
绿色植物中作为燃料使用最有价值的是纤维类生物质，它包括纤维素、半纤维素、木质素三种成分。这是地球上分布最广的化合物。但纤维类的热值较低，每公斤只有4200千卡，利用率不高。
而可以高效利用生物质能的最佳途径是把生物质转化为液体燃料和气体燃料。为了提高其利用率，人们采取多种措施，利用技术手段把它们加工成其他燃料形式，如固体燃料，典型的是木炭，其燃烧值可提高近100％，达到每公斤8000千卡；液体燃料，如甲醇，热值每公斤为4650千卡，乙醇（酒精），热值提高到每公斤6400～7000千卡；气体燃料，如氢，热值为每公斤28900千卡，一下子提高了7倍，甲烷，热值为每公斤6200千卡。
从上述实验数据可见，把植物纤维素进行一定加工改造后，可大大提高其效能，可以成为更为灵活方便而高效的燃料能源。
用植物造酒精是否可行呢？回答是肯定的。其实，用木材造酒精的技术并非新发明，早在二次大战之前，就已有“木材酒精”作为液体燃料供应汽车使用了。我国早在1946年，我们人民空军在东北老航校对，也曾使用过酒精作为飞机发动机的燃料进行飞行训练。其酒精很多也是来源于木材。
现在人们把燃料酒精叫做“绿色石油”，就是由于这种燃料来源于绿色植物。各种水果、甜莱、甘蔗、甜高梁、粮食、木薯、玉米芯、秸杆、稻草、木片、锯屑、草类以及许多含纤维素的原料，都可提取乙醇（酒精）。酒精作为燃料，对环境的污染比汽油、柴油都小得多；生产成本与汽油差不多；用20％的酒精和汽油混合使用，汽车发动机可以不必改装。
随着现代生物技术的发展，酶制剂工业不断扩展，许多发达国家的酒精生产普遍采用淀粉酶代替麸曲和液体曲，用酶法糖化液生产酒精发酵率竟高达93％，大大提高了出酒率。目前国外发酵生产酒精的淀粉出酒率一般约为563％。
现在看来，有可能用乙醇（燃料酒精）作为矿物燃料的最佳替代能源。许多国家的经验表明，燃料酒精完全可以作为内燃机燃料替代石油，而且其来源不会枯竭。酒精的热值虽比石油低30％，但每公斤也有7000千卡。据1991年最新科学研究表明，生产1加仑酒精需要56000个热量单位，而1加仑酒精至少可以产生76000个热量单位，使有用能量增加20％。若在乙醇里掺入10％的汽油，燃烧后的一氧化碳可大大减少。
利用哪种纤维素提取燃料酒精，也要根据各国的资源情况而定，各国酒精工业的生产各具特色，有的国家森林面积大，造纸工业发达，就采用亚硫酸盐纸浆废液发酵生产酒精，如北欧的瑞典、挪威、芬兰三国。而南美的巴西、古巴等国盛产甘蔗，则全都用甘蔗糖作原料生产酒精。
巴西是发展燃料酒精工业最快的国家之一。近些年来，巴西在推用酒精汽车燃料方面，已经取得很大成绩。在巴西全国已普遍使用酒精或使用由60％的酒精和33％的甲醇、7％的汽油混合液体燃料作为汽车用燃料。早在1975年，巴西就实施了“国家乙醇生产计划”。到1981年时，专门用300万公顷农田种植甘蔗、番薯树，有近300家工厂专门从事生产酒精，仅一年就生产12亿加仑，绝大部分用于汽车燃料，约占该国汽车燃料的50％。巴西还进行了固定化酶利用技术的研究，以便更有效地利用木薯生产乙醇。巴西政府十分重视用乙醇取代石油工作，现在巴西正在继续用发酵工艺从植物中获取酒精，生产水平稳步上升，1吨甘蔗已可生产出65升纯度为96％的酒精。1公顷土地种植甘蔗，可提取相当于28吨石油的酒精。
新西兰科学家对植物能源进行了深入研究，他们发现植物通过化学分解后，可以得到氢气、沼气和酒精。他们还认为，在这方面最有发展前途的是饲料甜菜、紫苜蓿和松树。这些专家预测，到2000年，仅从松树中提取的能源就可满足新西兰全国运输部门全部燃料的需要。
瑞典对植物能源抱有更大的期望，1980年就制订了一项新的能源计划。计划规定，树木将成为瑞典的新能源。随即，在全国种植了300公顷“能源树”。这些树的主要用途就是研制酒精燃料。这样，瑞典每年可获得300万吨树汁，转变成酒精后，将相当于瑞典每年石油消耗量的50％。在北部地区种植了大片柳树、赤杨，1～2年就可快生成材。
澳大利亚也准备用当地生长的桉树用发酵工艺生产酒精。
美国是居世界第二位的酒精燃料生产国。1983年生产总量就已达375亿加仑，占全国汽车总耗油量的5‰。早在1977年，美国能源部就制订了“国家酒精燃料计划”，其短期目标是用剩余农产品玉米进行发酵生产酒精，以代替汽油作为汽车燃料，其长远目标是实现纯酒精发动机的实用化，预计到2000年，将有相当一部分汽车实现纯酒精化。据报道，美国目前销售的汽车汽油中，实际上70％是“酒精汽油”，就是1／10酒精和9／10汽油的混合型燃料。
日本在1979年也制订了“石油代用品16年开发计划”，其中主要是以制取酒精作为研究课题，有7家私营公司参加，开发使用细菌的高速发酵设备，以加速酒精燃料的生产。
印度也很重视生物技术在酒精生产中的发展。1991年印度罗迪加尔微生物研究所经过4年研究，研制出一种培养新酵母品系的方法，使酒精产量翻一番。这种新酵母品系以92％的效率把糖浆转化为酒精，在不到48小时内，可生产出浓度12％～16％的酒精发酵醪液。印度生物技术部已在各酒精厂推广这一新技术。
其他国家，如德国、加拿大、印尼、菲律宾等国，也都对用植物生产酒精燃料十分重视，并先后开展了这方面的开发研究工作。
“植物发电”——甲醇崭露头角在用植物纤维素转化为绿色能源中，还有一种重要产品，那就是甲醇。甲醇也是一种可以燃烧而很少污染环境的液体燃料能源。
甲醇的突出优点是，碳氢化合物、氧化氮和一氧化碳的排放量很低，而效率较高。比如用甲醇作燃料的汽车，发动机的输出功率可比汽油、柴油车高17％左右，而排出的氮化物只有汽油、柴油车的50％，一氧化碳只有后者的12％。据美国环保局组织试验表明，如果汽车改烧85％甲醇和15％无铅汽油的混合燃料，仅美国城市的碳氢化合物的排放量就可减少20％～50％。而如果汽车使用纯甲醇，则碳氢化合物的排放量可减少85％～95％，一氧化碳的排放量可减少30％～90％。如果汽车有害物质排放量大量减少的话，仅美国每年就可节省治理污染费数百亿美元。
