对再生能源的利用

再生能源实质上是生物量能，是光合作用的产物，它不仅可以再生，而且产量极大：一年中地球上绿色植物利用太阳能、二氧化碳和水，转化成碳水化合物（如淀粉、蔗糖等）和其他有机物（如蛋白质、油脂等）所积累的生物素共有 1720 亿吨！相当于目前世界能源消费量的十多倍。它们除了供做食物、饲料、燃料和工业原料等之外，其余的 96～97％作为废弃物或垃圾白白扔掉了。而那些似乎是廉价的纤维物质如稻草、麦杆、玉米秸、木材等，多数被农家当作柴禾，一烧了事，而事实上，这样燃烧时有 9/10 的热量都被浪费掉了。

如何提高生物量能的利用率？这个问题引起了世界各国的重视。运用现代生物工程技术是解决这一问题的根本途径。美国能源部专门成立了“生物量能局”，制订了联邦生物量燃料计划，计划到 2000 年从糖和淀粉中制取酒

精 4619 万千升，从纤维素中制取 1.5 亿千升；法国 1985 年从稻草中转换得

到相当于 50 万吨石油的能源；日本也制订了两个生物量能研究计划——“绿色能源计划”和“生物量能转换计划”，并已经付诸实施。

每年工农业生产的和废弃掉的纤维素物质量极大，如美国每年废弃 5.5 亿吨木质纤维素，另外还有像城市废旧报纸、包装材料、木屑、农产品下脚料等废弃物。这些东西如得不到合理、及时的处理就会愈来愈多、泛滥成灾，成为环境污染的一个重要方面；如果运用合理的生物技术，将它们转化成各种有用的产品，包括沼气、酒精、有机酸、单细胞蛋白等，就可以做到化废为宝，一举数得。在这里，我们将着重介绍利用生物量生产酒精和沼气。

酒精的生产

70 年代中期，由于石油价格不断猛涨，石油能源日渐枯竭，工业发达国家运用化学合成法依靠石油生产酒精的比重又很大，对石油输入的依赖程度更加严重。于是，他们迫切需要一种替代性能源。一个时兴的办法是用酒精代替部分燃料油，即酒精与汽油混合后的醇汽油。巴西在这方面做得卓有成效：他们利用自己独特的气候、地理条件，用甘蔗汁、糖蜜、木薯作为原料发酵生产酒精。目前，他们已经实现了用 10％酒精渗合的醇汽油燃料， 1985

年酒精的产量达 105 亿升，使石油的进口从 1979 年的 5000 万吨下降到 1982

年的 4000 万吨。并给 500 万人创造了就业机会。巴西的成功带动了一些工业

发达国家纷纷效仿，现在大约已有 20 个国家正在生产或研制发酵酒精，以解决本国的部分能源需要。

酒精发酵受到高度重视还有一些更直接的原因：如生产技术已过关，固定化活细胞连续生产的新工艺使酒精生产中糖的转化率、发酵容器的效率都大幅度地提高，发酵时间大大缩短。酒精不仅是无污染能源，而且也是可再生的能源。醇汽油在略加改装的汽车上就能使用，另外，生产酒精的原料来源充足也是一个重要原因。

作为洁净、节约能源的酒精发酵工业，显然是众望所归、大有前途的产业。

沼气的生产

沼气发酵是自然界屡见不鲜的厌氧消化现象，湖面、池塘、水面冒出来的气泡，中间就含有这种可燃气体，古代人将这种气体燃烧称为“鬼火”。如今，这种能燃出“鬼火”的沼气，通过发酵工农业废物和生活废水的

方法生产出来，作为一种重要的能源，正得到迅速发展。沼气作为一种新能源，不仅有助于解决目前的能源危机，还能在生产过程中与环境污染治理紧紧地结合在一起：利用工农业固体废料、废液、生活污水为原料进行工业规模生产甲烷燃料气体（沼气），既解决了工农业和居民生活用的部分能源，又净化了环境，减轻了污染威胁，真可谓一举两得。

沼气发酵可以发生在污水消化池、湖泊池沼和河底、稻田、垃圾坑以及动物的反刍胃和人的肠道中。其生化反应过程大致分为三阶段：第一阶段是在发酵和水解菌的作用下，降解生物高分子如纤维素、蛋白质等，产生氢、二氧化碳及一些挥发酸和乙醇；第二阶段是在乙酸产生菌的作用下，把上述产物转化为乙酸；第三阶段是在沼气产生菌（包括多种甲烷菌）的作用下，使沼气最终生成。

生产沼气的技术和设施经过多年不断的改进、完善（例如将固定化技术引入到净化环境污水、生产甲烷气体燃料中）已进入第二代，不仅产气量提高了 10 倍多，而且以往一些难以被分解的物质也降服了。

现在，沼气的应用已非常广泛。美国一个牧场兴建了一座年产气 11.3 万立方米的甲烷气体工厂，足够供应一万户居民的能源需要；芝加哥污水处理站号称是全世界最大的甲烷生产工厂，日产甲烷气体 10 万立方米；印度以牛粪为原料，发展农村沼气，已由政府资助推广全国；联合国在孟买建立了沼气研究中心；前苏联对沼气的开发研究也有多年历史，许多农庄都建有沼气池。另外，沼气发电也将变为现实。

除了发酵法生产酒精和沼气外，另一种替代能源——氢气，由于产热值高、无毒，和煤、石油等普通能源相比，燃烧后不给环境带来任何污染，而

成为另一具有诱人前景的研究课题。科学家们研究用固定化深红螺菌等可利用葡萄糖产氢的细菌生产氢气，日本则用蓝绿藻制成光合器，能在阳光下光解水产生氢；另外，也有科学家在研究利用固定化氢化酶产氢。只是，目前氢的生产还缺乏现实可行的方法，短期内难以投入实际应用。

酒精、沼气、氢气这些可再生能源的应用，不仅使我们节约了传统能源，而且作为新开发的能源在能源工业中占有越来越重要的地位。而在使人类获得能源方面，还有一种不可小看的方法——利用微生物开采石油。它同样为人类节约能源做出了贡献，而且从某种意义上来说，也是一种新能源的开发。