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绿上加绿：
第二代生物燃料
CHRIS LOGAN 报道
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[1] S he ll Wo r ld 2 0 0 7 年7月13 日 绿上加绿：第二代生物燃料

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在美国历史最 悠久的谷物期货交易所 ——芝加
哥商品交易所，玉米交易价格涨至历史最高水平。
在美国中西部地区的玉米带，过去曾经面临暗淡
前景的农民现在纷 纷 耕种更多的玉米以满足新
的需求。
今年，9,000 万 英 亩最 肥沃的美国可耕 地将供
耕种玉米之用，
这是 60 多年来玉米耕地份额最大的一 不仅 美 国 如 此， 世界 其 它 地 区 的 农民
年。玉米产量的四分之一将被用来生产 和农场主也将注意力转移到了生物燃料
能与汽油混合的生物燃料乙醇。利用发 上。 在马来西亚、 印度尼西亚和欧 洲，
酵 和 蒸馏工艺 加 工 玉 米 来 生 成乙醇的 农民们用油菜籽、大豆、向日葵、棕榈
生 物 炼 油 化 工 厂 遍 布 美 国 19 州。新 生产的植物油价格达到空前水平。这类
，
厂正如雨后春笋般不断涌现，提供了新 植物油经过化学加工后可用来生产生物
的就业机会。 柴油，以便与常规柴油混合。
亨利·福特如果在世将会说他有言在先。在许多国家，因为生物燃料有助于提高
1908 年他的 创新 性 T 型 汽车就 是专门 能源安全（“自己耕种燃料”，而且相
）
为了使用汽油或他当时他称为“未来燃 对比较环保（生物燃料 在其生产、使用
料”的乙醇而设计的。今天，在能源资 周期中所产生的二氧化碳（CO2） 低于
源 匮 乏 的 世界更 多地 把 生物 燃 料 视为 其所取代的化石燃料） 所以政 府都在
，
一种替代化石燃料的可持续选择以帮助 通 过 法 令 或 税务 激 励 计 划 来 促使 生物
满 足 道 路 交 通需 求 的 时 候， 他 的 观点 燃料成为运输燃料组合的一部分。其结
更显先见之明。 果是，生物燃料的售量不断上升。壳牌
每 年生 产 35 亿 多 升（ 将 近 10 亿 美国
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“ 到目前 为 止， 只 有 关 于 将生
物燃料与正常燃料混合方面的
目标 和 法 令， 但 对生物 燃 料的
可持续性却没有任何规定。 ”
壳牌生物质可持续性专家Iris Lewandowski。
加仑）的生物燃料，其中 85% 为乙醇，是世界上 无废物、更少二氧化碳
最大的生物燃料供应商。国际能源署 (IEA) 根据 因此，取得长远能源安全和环保成效的关键，看
一项 预 测计算认 为， 到 2030 年时生物燃料 在公 来还在于先进的、第二代生物燃料。关键的一条
路运输燃料市场的份额会达到 7%，与目前的 1% 是，这类燃料由于是从农、林业废物以及专门种
相比有大幅度增长。 植的快速生长草丛、树木——即所谓“能源作物”
等一类生物质制成，因此不与食用作物直接竞争。
然而，市面的第一代生物燃料由于其对 食用作物 假定这些作物生长时吸收的二氧化碳与后来被用
的依赖以及生物多样性、土地占用和人权等问题 作燃料时排放的二氧化碳相等，这类燃料与化石
而 遭 到 很多非议。 另外， 因作 物的 耕 种、 收 割、燃料 相比在其生产、使用整个周期中所产生的二
运输以及最后转化为生物燃料的方式不同，这类 氧化碳低 90% 左右。与最常用的第一代生物燃料
燃料的二氧化碳排放也相差甚远。另外，除了在 30% 的二氧化碳减排量相比有大幅度提高。第二
浓度低的情况下 例如， 当前的生物燃料合成油 代生物燃料能够减少更多二氧化碳排放的部分原
（
一般浓度都不会高于 5%），生物燃料与传统汽油 因是其生产所采用的原料来自已经耕种、收割完
或柴油的有效混合仍然存在着技术困难。 毕的植物。生物燃料生产过程未使用的部分生物
质还可被用作发电燃料，为转化厂提供动力。
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为了种植玉米以生产替代汽油的乙醇，今年美国将有 9,000 万英亩肥沃的耕
地用于种植玉米，这是60多年来玉米种植面积最多的一年。
由于还需要克服一些技术、可持续性及成本等方 同样的特性和地方环保质量 ：无色、无味、几乎
面的障碍，第二代生物燃料仍需要数年时间才能 无硫，燃烧废气中的污染微粒和碳氢化合物减排
成为商业上可行的燃料。但壳牌在所需技术方面 效果也与其类似。在这方面壳牌也有一个合作伙
的研究和投资已有长足进展。生产第二代生物燃 伴， 即德国的克林工业公司， 两家公司正在合作
料，可使用稻草纤维素等一类原料，通过发酵制 将这一被称为“生物质液化合成油”(BTL) 的工艺
成乙醇。同一种原料中的木质素便可用来产生蒸 成为商业上可行。
汽和电力，为转化过程提供动力，而不必使用煤
炭或天然气等化石燃料。壳牌正与加拿大公司艾 绿色燃料的成本
欧基公司合作，使这一工艺成为商业上可行。该工 但生产这类燃料的成本不低，也不容易。壳牌全
艺过程使用一种生物催化剂 ，将植物的纤维 球方案公司的生物燃料生产工艺研究开发协调官
（酶）
素分解成糖，然后进行发酵。 Paul Ayoub 解释，主要成本之一是收集分布零散
的原料，无论是从农业还是林业地点，运输到转
生产第二代生物柴油，可使用林业或造纸业的残 化厂的批量都要足够进行商业规模燃料生产。
余 物， 例 如 木 屑或 类似物质， 以化学 方法 转 化，
经 过 加 热 和 气化 后， 制 成一 种 与天 然 气合 成油 他还说 ：
“另一个高成本元素是转化过程本身。生
（GTL）类似的液体燃料。它具备与天然气合成油 物质的能源密度低——它含有大量水分，必须予
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“生物燃料是获得可再生、可持续运
输能源的最可行的途径。
”
壳牌燃料开发副总裁Darran Messem。
以去除。大自然造 成的生物质难于分解。我们的 积中 1%（约 1400 百万公顷）的土地用于生物燃
研究开发工作主要集中于降低这方面的成本。” 料 的生 产， 但根 据 国际 能 源署 的 预 测， 到 2030
年这个数字将增长三倍以上。生物燃料与食物之
生长快、产量高的柳枝稷、芒草、白杨、柳树等 间的农田竞争已经导致某些食物价格的增长。
植物可以提 供部分解决方案，这些植物由于几乎
无需化肥和杀虫剂，从而对环保也有利。 作为负责汇报可持续性情况的一个工业工作组的
成 员，Lewandowski 说， 欧 洲 委 员 会 (EC) 将在
来自阿姆斯特丹的壳牌生物质可持续性专家 Iris 今年年底颁发一套关于生物燃料的可持续性的标
Lewandowski 说，比如在英国，芒草作为生物质 准。
“这将包括二氧化碳的好处以及其生产所占用
被一些燃煤发电厂用来与煤混合，而在瑞典，人 的土地的问题。 到目前为止， 只有关于将生物燃
们专门种植柳树来生产木屑，用来燃烧、向住户 料与正常燃料混合方面的目标和法令，但对生物
供暖。 燃料的可持续性却没有任何规定。”
但生物燃料的可持续性不仅仅是一个经济的原料 政府动员
供应的问题。开发第一代生物燃料过程中，存在 各国政府明显跃跃欲试，他们都希望表现出对化
着供应链中缺乏国际公认标准的问题，因此出现 石燃料消耗采 取行 动的积极性。 欧 盟已经决 定，
一些违犯人权（例如使用童工）、受保护地区开荒 到 2010 年， 售出的 所 有 汽 车燃 料 中应 有 5.75%
等违法现象。为了应付这些问题，壳牌已经在评 为生物燃料 ；当然欧洲委员会同时亦承认，有的
选生物燃料供 应商时采用生物多样性保障 措施。国家将不能达到这个指标。欧洲理事会还提出了
壳牌还与非政府机构、政府、供应厂商、工业用 到 2020 年运输燃料必须含 10% 生物燃料的有法
户——例如“可持续发展生物燃料圆桌会议”合作，律约束力的指标。与这些指标相辅相成的措施包
共同为包括二氧化碳生产在内的可持续能源作物 括旨在抑制以非持续性方式生产生物燃料的鼓励
制定订国际标准。 计划。目前欧洲委员会正在起草其它提议，准备
从 2011 年到 2020 将由生 产、 运 输、 公 路 汽 车使
第二代生物燃料可持续性方面的问题包括，为获 用所产生的二氧化碳排量再减少 10%。并且期望
取生物质而收集农业或林业残余物时，能够收集 这种减排大部分是由于使用第二代生物燃料导致。
多少而不至损害土壤养分或侵蚀防护功能，从而
长期破坏土壤。如果专门种植能源作物，也同样 布 什总 统 宣 布， 为了使 预 测 汽 油 消 费 数 字 消减
会有土地占用的问题。目前，全 世界可耕地总面 20%，他希望生物燃料的产量到 2017 年时翻五番。
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一个巴西农民正在检查甘蔗长势，
它们将用来生产车用乙醇燃料。
政 府 号 召更普及使用生物 燃 料是
一 回事 ；以 实 际 的方 式 继 续 满足
不断增长的需求又是另一回事。
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他还宣布了旨在推广乙醇使用的新税收鼓励计划。事。例如，国际能源署 指出，政 府的交易和补贴
在巴西，用甘蔗生产的乙醇成为运输燃料混合中 政策将是今后几十年决定如何和在哪里生产生物
必不可少的一部分已经有 30 年的历史了，它取代 燃 料 的 关 键因素” 但仍 然 存 在着如 何使 生物
“ 。
了 40% 的汽油使用，现在美国和巴西形成了新的 燃料浓度更高的合成油变得有效的问题。设在英
合作关系，锐意加快生物燃料的发展步伐。能源 国 Thornton 的壳牌技术中心战略 研究技术经理
安全是他们长远目标的一个关键部分。 Lionel Clarke 认为，使现有发动机以商业规模使
用浓度高于 10% 的合成油是一项 主要 挑战”
“ 。
即使在 此 之前， 美国的乙醇产量自 2000 年以来 该中心正在对发动机进行试验，寻找生物燃料与
已 经 翻 了 三 番。2006 年， 全 国 100 多 家 生 物炼 化石燃料配比的最佳方式。
油厂共生产了 49 亿美国加仑（186 亿公升）乙醇，
与之前一年相比增长了 25% 。 除非是专门设计使用比例更大的生物燃料的汽车
（如所谓“灵活燃料车”，大多数生产厂商只为生
）
政 府 号 召更 普及使 用生 物 燃 料 是 一 回 事 ；以实 物燃料比例不超过 10% 的汽车提供担保。在美国
际 的 方 式 继 续 满 足不 断 增 长 的 需求 又 是 另一回 有数百万辆这类汽车，它们能使用乙醇浓度高达
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“ 我 们 必 须 研 究 那 些 不 会 使我
们 与 食 物 生 产 形 成 冲 突 的新
技术。 ”
欧洲委员会环保部能源与环境处处长Piotr Tulej。
在巴西，乙醇 – 俗称 Alcool –
已取代了40% 左右的汽油消耗。
85% 的合成汽油。在巴西，大约有二百万灵活燃 料在全球燃料市场的份额于 2030 年达到 7% 并
料 车， 其 合 成 油 的 乙 醇 浓 度 从 20%
不能使所有人完全不依赖石油进口。虽然第二代
到 近 乎 100%
不 等。 灵 活 燃 料 车 经 过 专 门 设 计 ， 能 处 理 与 乙醇
生物燃料与现在的生物燃料相比有所改进，但我
相 连 的 密 封 件 和 汽 车 部 件 的 腐 蚀 和 兼 容 性 问 题，
们要看它们能够多迅速地被成功进入市场。”
并 配 备 计 算 机 化 传 感 器， 使 发 动 机 能 够 根 据 情况
改 变 性 能。 但 这 类 汽 车 的 制 造 成 本 Darran 常 规 认为，生
壳牌燃料开发副总裁 比 Messem 现 代汽
车 高， 而 且 乙 醇 的 能 量 物燃料的生产需要以负责的方式管理，才能取得
比 汽 油 的 低 3 0 % ： 大 多数
车 主 在 加 油 的 时 候 宁 愿 成功。
选 “这意味着需要有严格的质量控制，在可持
择 更 经 济 的 汽 油 ， 而不
愿使用 85% 的合成油。Clarke 说，
“壳牌认为， 续性、土地使用、二氧化碳产生等方面需要有恰
最好还是销售几乎所有汽车都能使用的低浓度合 当的措施和保证制度。”
成油，从而更好地利用现有的零售网。”
他认为，如果有一个用于奖励二氧化碳减排绩效
未来道路 高的公司的框架——例如为二氧化碳排放制定价
“很明显，不是所有的生物燃料都是好生物燃料， 格，将会推动公司开发第二代生物燃料技术。
” “我
欧洲委员会环保部能源与环境处处长、国际环境 们面临的挑战是使这种燃料在成本上具有竞争
署可再生能源处前任处长 Piotr Tulej 说。
“对土壤、 性。生物燃料是获得可再生、可持续运输能源的
土地使用、水源、生物多样性造成的影响可能会 最可行的途径。但是，在现实中，化石燃料由于
很大，某些生物燃料生产至使用整个生命周期的 能源密度高、生产成本低和相对方便，因此在今
温室气体排放平衡由于森林采伐和化肥的使用而 后多年中继续会是主力运输燃料。生物质要取代
有可能遭到破坏。” 其地位并不容易。”
“我们必须研究那些不会使我们与食物生产形成冲
突的新技术。但我们也必须考虑现实。使生物燃
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