2019年9月20日 星期五
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植物,未来的能源宝库


植物是一种最古老的能源,它伴随人类走过了几十万年。后来随着人口数量开始增加,为获得粮食和更多能源,植被开始遭到破坏,而化石能源的使用又加剧了环境的恶化,核泄露带来的环境灾难使人们看到了过去以为安全的核能也不那么让人放心……这些构成了当今全球性的四大问题:粮食、人口、环境、能源,其中能源问题能否解决好则成了人类是否可以更好发展的关键。

一直以来,被人们忽略的植物其实是一个能源宝库,植物可以通过特殊的方式将太阳能储存起来,通过光合作用机制将空气中的二氧化碳、土壤中的水转换成葡萄糖,进而产生纤维素。这是一个将太阳能转变为化学能的了不起的过程,它奠定了地球上绝大多数动物生存和发展的基础,也对人类的产生和发展起到了决定性的作用。这是一种可再生的能源,也是大有文章可做的能源,人类有必要在这方面进行更深入的研究,从而为我们的未来提供基于植物的更为有效、更加清洁的能源。

几十万年来,人类通过直接燃烧植物来获取能源,热效率应用一直处在极低的水平上,也存在极大的浪费,造成了环境的污染和营养的流失。后来人们找到了一种较为有效利用植物能源的方法,这就是利用植物来生产沼气。燃烧沼气使热效率应用成倍提高,而那些得到很好降解的植物残骸又成了高品质的有机肥料。但沼气生产要消耗大量植物原料,仅靠农作物的秸秆、杂草和落叶是很有限的,因此如何解决植物原料的来源就成了一个大课题。

我国有着大面积的盐碱地和砂质盐碱地,这种土地很难生产出高品质的粮食。但在这种土地上,我们却可以找到不少种类的杂草,比如碱蓬、猪毛菜和紫穗槐。在沙地环境下,大家比较熟知的则有沙棘和红柳等等。这些被老百姓称为“柴树”的树往往可以给人类提供原料。

据了解,当今世界上已出现利用植物能源的新热点——栽培产生醇类的植物以及“石油植物”。

所谓“石油植物”,是指那些能够产生类似原油的植物,虽然目前发现的种类还不是很多,但它却给我们带来了好消息。比较有名的一是产于澳大利亚的古巴树,从成年的这种树中每棵每年可获得约25升燃料油,且这种油可直接用于柴油机。另一种是产于美国的一种杂草,叫美洲香槐,它生活在干旱和半干旱地区,与我国西部很多环境相似。如果配合滴注灌溉,在每公顷土地上我们可以从这种大戟科植物中得到约1600升(合10桶)燃料油。另外还有一些通过提炼能产生燃油的植物,目前已在巴西高原的热带雨林中发现此类植物近千种。

除了大树外,小草也给我们带来了希望。截至目前,科学家已从6500种野生杂草里找到了30种“能源草”,从这些小草身上同样可以提取到石油的代用品。美国有一种分布极广的杂草,俗称“黄鼠草”,每公顷野生黄鼠草能提炼出1吨石油。像桉叶藤和牛角瓜,也都是产油率较高的植物。

而最具研究开发前景的植物则是藻类,它们生长繁殖迅速,范围大,产量也高。如在淡水中生存的一种丛粒藻,简直就是产油机,能够直接排出液态燃油。

而最使人感到惊奇的是,细菌也成为一个令人兴奋的热点。加拿大科学家将单净菌和单紫菌进行混合培养产生了类石油烃类,他们在2.6平方公里的盐水池中两天就能收获一次,一年可得到1200万桶燃油。

植物能源的前景非常广阔,更重要的是,它的效益不是单方面的,植物会在解决能源危机的同时使环境得到改善,还可控制地力营养流失。因此,保护与开发野生植物意义非凡,探索大自然奇妙。(作者: 高育红)

责任编辑:覃进之