可再生生物燃料产业正如火如荼地发展着,世界各国政府出台了很多鼓励政策,风险投资蜂拥而至。但是随着环境污染、耕地减少,世界范围内已出现了粮食危机。同时出于对清洁能源的需求,世界各国纷纷开发新能源燃料,而使用粮食制造的生物燃料也成为了其中一种。在最新一代不使用粮食做原料的生物燃料大规模投入使用前,粮食生物燃料还会使用一段时间。在还有很多人处于饥荒的时候用粮食做燃料导致了可再生的生物燃料生产与粮食资源的竞争。如何能有效避免这种竞争?
“第一代”生物燃料包括乙醇来自粮食生产,如玉米和高粱。当它们作为可再生资源具备改善燃料安全的同时,它们的生产引起了与生产粮食土地的竞争,并且提高了粮食价格。非粮食资源发酵,如秸秆和木材,被看作是“第二代”生物燃料,具备广阔发展前景,但也具有局限性。
来自日本国立研究所农业环境部的第一作者 Mitsuo Horita认为,第二代生物燃料生产的瓶颈包括需要巨大设备、大量原料运输和复杂的处理过程,都是花费高、消耗能量大的过程。他们研发出一种可移动的纤维素乙醇生产装置。该装置采用“固态发酵工艺”,可以将收获后的稻谷秸秆与酵母和酶一起打包成为不透水的圆捆包,秸秆中的糖和淀粉发酵生成乙醇后可以流出,剩余料作为青贮饲料喂养牲畜。该项研究成果发表在开放期刊《 Biotechnology for Biofuels》上,展示了一个潜在替代石油燃料并不与粮食资源竞争的生产方式。
在生产测试中,经过6个月的发酵,每捆秸秆可生产12.4kg乙醇,后续还有持续有约1.7kg酒精从圆捆包中流出。尽管该装置需要的发酵时间较长,但不需要消耗其他能量,通过真空蒸馏器蒸馏后,可得到圆捆包中流出乙醇的86%。研究人员称,该装置小巧灵活,农民可以单独购置,并持续生产生物燃料,可以广泛应用于发展中国家。尽管这套系统需要长时间的孵化,但不需要额外的能量输入。研究者指出需要开展进一步研究来提高乙醇产量和回收率,并在系统大量推广之前对生物圈的环境进行评估。