生物丙烷:超临界水带来的新能源

（文 / 尹伊）

美国麻省理工学院的研究小组日前宣布，开发出一种有效利用玉米和甘蔗制造丙烷的工艺，并已着手商业化研究。研究人员说，希望这种生物丙烷新能源能在美国210亿美元的燃料市场占有一席之地。目前丙烷在美国运输用燃料中排名第三。

在美国，生物丙烷主要用于住宅供热和一些工业过程，以及有限范围的液体运输用燃料。

但在发展中国家，这个消息可能更受欢迎。在那里，丙烷是发展最快的家用燃料，它的使用使大量农村人口从耗时的家务劳动中解放出来，使他们有更多时间去做其他事情。这种能源有时被指为“烹饪气体”，瓶装后出售。作为一种完全燃烧的能量来源，它能有效地抵制室内空气污染。

当研究生物燃料的研究人员将大部分注意力放在乙醇身上时，麻省理工学院的研究人员则着手研究清洁的可再生丙烷。他们正在制造示范燃料。因为生物手段制备丙烷燃料有两大优点:一是丙烷比乙醇的能量密度高，虽然它常以气态形式被使用，但也是一种燃烧更完全的液体燃料。二是制备过程具有良好的能量平衡，不需要燃烧太多的石油能源，关键热量来自热交换器，通过液体循环进行热量交换。

研究小组在制备生物丙烷过程中，主要利用了超临界水——一种处于高温和高压状态的水，使生物物料转化成丙烷的反应更容易进行，整个反应过程不需要催化剂。水在超临界温度和压力下，会变成一种无极性溶剂，可与有机化合物混合。一旦反应开始，在高压状态下始终保持溶液状态。当冷却至室温时，丙烷会从溶液中分离出来，漂浮在上面。生物丙烷工艺中的初始化合物是一种糖发酵的产物，这种糖来源于玉米和甘蔗。目前，小组还在尝试优化反应，以提高反应效率。

有关专家认为，这项研究成果再次证明，超临界溶液是制造生物能源的一种非常经济和有前途的方式，可在很短时间和非常小的反应器中制备燃料。美国其他实验室也在研究用高温、高压的液体产生生物能源的工艺。太平洋西北国家实验室正利用接近超临界条件并结合催化剂的工艺，处理废水和未加工生物物料。在这种条件下，有机物能产生混合的甲烷和二氧化碳气体，目前该研究仍处于实验室阶段。据悉，小组已成立名为C3生物能源公司，准备对此进行工业化开发。

实际上，在传统化石能源（煤、石油等）日益枯竭、人类面临的环境污染日益加重的情况下，世界各国都在积极寻求发展可再生能源。生物能源，特别是生物燃料，因其可以利用广阔的农产品下脚料作为生产原料，而且可以直接替代车用燃油，而引起汽车消费大国以及农业大国的广泛兴趣。

美国总统布什在年初发表的国情咨文中，要求在10年内将美国的石油消耗减少20%。其中一个途径就是用生物燃料等可再生能源，替代汽车所耗15%的石油消费量，同时通过提高燃油使用效率来减少另外5%的石油消耗。20%的节油量，相当于美国目前从中东地区进口石油量的75%。布什建议，到2017年前，把乙醇和其他可再生车用燃料的产量提高近5倍，达到每年1324.75亿升，相当于美国2005年乙醇燃料产量的近9倍。

美国农业部首席经济学家说，目前燃料乙醇已成为美国玉米用量的第三大产业。作为全球最大的玉米出口国，美国玉米出口比例占到全球出口总量的70%。2006年美国乙醇行业的玉米用量可能首次超过其出口量。

燃料乙醇由玉米制成，生物柴油由大豆制成。除此之外，美国的科研人员正在研发从野草中提炼燃料。布什在国情咨文中就提到了柳枝稷。柳枝稷是美洲大陆上一种随处可见的野生植物，草梗粗壮，可长到3米高。与玉米和大豆相比，柳枝稷更有可能成为美国长期利用的燃料来源。

美国奥克拉大学的科研人员正试图开发利用柳枝稷制造乙醇的方法，具体说就是把柳枝稷切碎、加热后产生出来的一氧化碳、二氧化碳和氢气喷入一个生物反应器，反应器里的微生物使这些气体变成乙醇。另一种方法是从柳枝稷的纤维素中提炼糖，然后把糖制成燃料，目前面临的问题主要是成本费用过高。

奥克拉大学已经培养出几种高产量的柳枝稷。该校教授泰利亚费洛说:“柳枝稷的种子对野生动物特别是鸟类是有价值的，所以对环境也有好处。柳枝稷比其他的多年生草更容易种植，在无法种植玉米和其他作物的荒地上，柳枝稷能够生长，只需要最低限度的肥料和水，柳枝稷就可以有很高的产量。”

美国有广袤的土地供柳枝稷生长。如果柳枝稷能成为可替代燃料的来源，这种新燃料几乎是取之不尽的。 新能源玉米乙醇生物超临界丙烷超临界水