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第6章 俯拾皆是的生物能源(3)

人们一直设想一种方法,这种方法很容易就能将废旧塑料转变成石油,就如神话传说中的术士,用小棒轻轻一点,就能将石头点成金子那样。如今,用塑料垃圾炼油在我国也已获得成功。山西绿色环境工程总公司科技人员从1992年开始,率先打响了一场“变塑料垃圾为汽油和柴油”的科研攻关战。至1993年10月,“点塑成油”终于获得成功。国家科委和环保局把该项科技列入星火计划和重点推广项目。目前,我国已有不少地方正在进行这方面的工作。

化废塑料为油的工程不仅能开创能源利用的新领域,而且为解决城乡日趋严重的“白色污染”这一社会公害作出了贡献。这可是一项造福子孙的大好事!

“点塑成油”的方法简述如下:先将废塑料加热裂化,然后加入催化剂对第一阶段产品进行催化裂化,再经过若干道工序,就可以获取汽油、柴油。

我国每年产生的废旧塑料约其中80%可用来提炼石油产品。如真能提炼成功,那每年可为国家增产26万吨石油,创造近6亿人民币产值。

能源新秀——海藻

海藻的种类有10万之众,它们可是一支不可忽视的植物大军。在江、河、湖、海里或沉或浮,熙熙攘攘,为广大水域增添了无穷生气。这些藻类虽然是比较低等的植物,然而却是一种很好的“能源植物”。

贮藏太阳能

海洋充满着生机,海鸟在空中飞翔,鱼儿在水下游弋,贝类则潜居水底,更有数不清的浮游生物在海中出没。那么,海洋生命活力的源泉在哪里?在于生活在海洋里不计其数的海洋绿色植物,其中主要就是藻类。藻类植物进行光合作用,固定太阳能,又在建造自身的同时把能量转运到海洋生态系统的各个食物链,它们是海洋中一切生命的能量源泉。

海面上的太阳辐射能,植物只能利用和固定其中很少一部分。我们把在单位面积上,被海洋植物光合作用利用的能量和它们接受到的太阳总辐射能量相比,其比值叫光能利用率。海洋植物的光能利用率估计是0.5%-1%。

人们根据科学方法,估算了世界上几个大洋海洋植物的初级生产量,约为2.1×1010吨有机碳。而海洋植物本身的平均含碳量为4%-5%,如果其生产量用湿重表示,则为4.3×1011吨有机碳,这个数值与全世界陆地植物每年生产的碳的质量非常接近。这种高生产率效能主要是由海洋里的单细胞藻类完成的。

巨藻“海蛇”有人说,曾亲眼目睹大海中巨大的“海蛇”,据说有几十米长,在浪尖上逐浪摆动,简直活灵活现,煞是吓人。后来才知道,这并不是什么海蛇,而是一种叫巨藻的植物,既不开花,也不结果的低等植物。

其实,它是大家熟悉的海带的近亲。这巨藻一般长60-80米。有的可达百米,甚至几百米。在春夏季节,水温适宜,每天可生长2米左右,这是其他所有植物望尘莫及的。

巨藻的基部是根状结构,叫做固着器。与植物根截然不同的是,它不是用来吸收营养和水分的,而是起固着作用,犹如一个船锚牢牢地将巨藻固定在海底。固着器的顶端与巨藻茎柄相连,这柄就是巨藻的主干,每个主干上又长满了无数的宽10厘米、长约1米的叶状物。而在叶子的底部,则是一个充满气体的气囊,藻体正是依靠这种气囊,托着植株向上生长。那皱巴巴的叶子特别适宜进行光合作用和吸收养分,为藻体的日渐壮大提供了物质条件。

早在17世纪,欧洲便利用巨藻为航海引道,因为藻体的出现,便预示着下面潜藏浅礁,表明舰船离陆地不远了。巨藻曾经是为美国太平洋沿岸人们提供食盐、食物、药品等生活必需品的取之不尽的资源。第一次世界大战期间,德国对美国实行钾盐出口禁运,迫使美国加利福尼亚州开始大规模地收获和加工巨藻,并奇迹般地从中发现了制造火药和肥料的重要原料氯化钾。

在整个大战期间,该州共收获50万吨巨藻,为战争胜利作出了重要贡献。自从科学家在巨藻体中发现了一种称为藻朊的胶液之后,巨藻身价倍增。因为藻朊既可以用来制造粘合剂、稳定剂、乳化剂、饲料,还可用来生产补牙材料、肥皂、化妆品和多种医药品。

巨藻中营养丰富,它含9.2%的蛋白质,和维生素A、B、B12、C等多种营养成分,它是一种较理想的动物饲料。

墨西哥被称作“巨藻之国”,那里的巨藻资源十分丰富,每年生产巨藻2万余吨,最高的可达2.9万吨,是潜在的生物质能大国。

藻类产石油在寻找新能源的探索中,美国戈尔登科罗拉多太阳能研究所的研究人员在1988年发现,一些藻类植物含有丰富的石油成分,这个发现极大地鼓舞了人们。于是他们用一个直径20米的池塘培植海藻,一年之中收获的海藻达4吨,从中提炼出了300多升燃油。

1989年,日本一家公司在美国研究成果的启发下,提出了利用绿藻将二氧化碳转变为石油的设想。他们发现一种单细胞绿藻植物,能吸收大量二氧化碳生成石油,在日本冲绳一带生长茂盛,因为这里的气候条件特别适合这种绿藻生长。于是,1989年10月,该公司开始了利用藻类的光合作用将二氧化碳生成石油的实验研究,工作人员将燃料燃烧后排放的二氧化碳收集后泵送到养殖这种单细胞藻类的水池中。藻类便迅速地生长起来。据预计,日本使用石油产品每年排放的二氧化碳量大约有5亿吨,如果让单细胞绿藻全部吸收的话,那么就能生成大约2000亿升石油,这些石油几乎相当于日本全年的原油进口量。

微藻被称为世界上最富有生产力、最能产油的“黑马”。按单位生长面积来计算,微藻能比陆生植物多生产30倍的油。据估计,微藻每年每公顷(合10000平方米)可生产23700-63200升的油。

大自然中天然存在的石油是由古代动植物遗体经过几百万年的漫长岁月逐渐演变而成的。藻类植物经过某些微生物处理后,只要几个星期就能摇身一变,变成石油。这是一个了不起的发明。据估计,一个面积为3000平方米的池塘中的藻类,每年可以生产100万桶石油(1石油桶合159升),可供10000辆汽车行驶15000千米。另外,还有人独辟蹊径,试验用蓝藻发电,用微型藻类产生氢气,在实验规模上也已获成功。

“石油”植物

有些植物能够从他们的身体里“冒出石油”,引起了许多人的极大兴趣,尤其是科学家。这种从植物体里产生的“石油”,实际上是一种低分子的碳氢化合物,分子量在1000-5000,与矿物石油性质相似。科学家们把这些能产生低分子量碳氢化合物的植物誉为“石油植物”。

在巴西就有一种香胶树,富含油液,半年,每一棵树可分泌出20-30千克胶液,化学成分同石油相似,不必经过任何提炼,就可作柴油使用,将它注入柴油发动机的汽车油箱,车子就可以轰鸣奔驰了。以在我国海南省以及越南、泰国、马来西亚、菲律宾的热带森林里,生长着一种油楠树,一般高10-20米,胸径30-60厘米。油楠树浑身饱含油液,只要在树干上钻一直径为5厘米的孔,2-3小时就能流淌出5升浅黄色的油液。这种油液不需加工便可注入柴油机内作燃料,当地居民则习惯用它替代煤油点灯照明。此外,美国一些农场种着一种杂草,人称金花鼠草,其茎、叶充满白色乳片,乳汁中2/3是水,1/3是烃。用这种草可以炼出真正的石油,10平方米野生金花鼠草可提炼出1千克石油,人工栽培的杂交金花鼠草,10平方米可出油6.5千克。

科学家已着手对这类植物进行了研究。着名的美国化学家,诺贝尔奖金获得者卡尔文教授,在上世纪80年代找到一些植物,它们所含的乳汁和石油的成分相同,将它们的乳汁加工成植物汽油后,可以使汽车启动、飞驰。从此,人们在开发植物能源的道路上迈出了重要的一步。以后,卡尔文进行了大规模的种植试验,选育出3个石油“明星”。一个是牛奶树,也叫绿玉树,是一种小灌木,树干里饱含乳汁,剖破树皮,乳汁就会汩汩流出。另一个叫续随子,高1米,抗寒耐旱,一年一收,在美国、日本都有栽种。第三个叫三角大戟,是身高0.3米的灌木,极其抗旱,树皮柔软,用刀轻轻一划,乳汁就会流出。如今,卡尔文在他那位于加利福尼亚州的实验场里,每英亩(合4050平方米)地可收50吨植物石油,经适当加工,能生产碳氢化合物1-5吨,每桶(美石油桶约合159升)植物石油生产出来约花费20美元,可与真正的石油竞争。

卡尔文还认为,有些“石油树”抗逆性很强,不怕狂风暴雨,不畏酷热干旱,可栽种于荒地和沙漠。

另外,在上世纪80年代初,美国的科学家栽种了大片美洲香槐,这种植物的白色树汁及其余一些部位都含有油质。为了获取植物石油,可以把整株美洲香槐研碎,然后用一种有机溶剂提纯,在澳大利亚还发现了阔叶棉木,其枝叶都可提炼油类,据称是目前世界上产油率最高的植物。

巴西科学家卡罗斯继卡尔文之后,也获得重大发现。他对热带森林中700多种植物进行研究,发现有几种含有大量烃。一些藤本植物中的黏稠汁液,不仅能提取柴油、汽油,还可以提取高级航空燃料油。

日本东京大学的两位专家,上世纪90年代初在冲绳岛沿海找到一种高大的乔木——青珊瑚树,这种树的汁液中也含有大量的烃类化合物。

原产于北美西部干旱地区的希蒙得木,又称霍霍巴,是一种能在沙漠恶劣环境下生活的常绿灌木植物,它的果实含有50%-60%油性乳汁(不饱和液体石蜡),在美国和墨西哥已大规模栽培。

此外,银胶菊、西谷椰子树等,都具有较高的燃料油开发价值。国际上还用大豆油、菜籽油、葵花子油、棕榈油作为代用燃料油。

我国的“石油”植物

我国燃料油植物的研究工作虽然起步较晚,但也做了些基础工作。1982年我国专家分析了1581份植物样品,收集了974种植物,编写成了《中国油脂植物》和《四川油脂植物》。据《中国油脂植物》记载,我国有108种、397属、874种油脂植物,其种类之多在世界上是屈指可数的。美国科学院推荐的适于世界不同气候带栽培的60多种优良能源树种中,几乎有一半原产于我国,或我国已有引种。从这些丰富的油脂植物中可以筛选出大批有发展前途的燃料油植物,如油楠、乌桕、小桐子、岩楂等都是我国有希望的燃料油植物。此外,作为石油植物的续随子、希蒙得木在我国栽培已久,通过引种栽培,可望建立起新的能源基地——“石油植物园”。

近年来,我国植物学家在以大戟科为主的植物中选出了一些籽粒富油的植物。如油桐含油71%,产于华南;蓖麻含油62%,产于全国;石栎和小桐子含油61%,也产于华南。此外,还有含油较多的东京桐、山乌桕、野梧桐、宽叶巴豆,和重阳木等。

四合木是中国特有的残遗单种属植物,主要产于内蒙荒漠中,枝干富含油脂,俗称“油菜”和“油葫芦”。由于分布区狭小,砍伐严重,已成为珍稀植物,属于国家重点保护植物。四合木的引种驯化值得科学家进一步研究。

据林业部造林司统计,目前我国尚有宜林荒山荒地11.8亿亩(约合80万平方千米),这十分可观的土地资源加上丰富的燃料油植物资源,为我国发展人工燃料油植物林提供了雄厚的基础。

发展燃料油植物,不仅可以绿化荒山,恢复植被,减少水土流失,改善生态环境和农村的生产条件,还可以增加群众收入,振兴农村经济发展,因此,这是一件一举数得的好事。

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