一个世纪前，美国学徒工亨利·福特亲手制作了第一辆以酒精为动力的汽车；几乎就在同时，德国工程师狄塞耳用花生油发动了以自己名字命名的柴油机。随后的100年里，他们的后继者受益于石油的大规模开采，用数以亿计的汽车把许多国家“装在了车轮上”。但汽车时代的先驱者不会想到，有朝一日，人们还得回过头来，被迫使用酒精和植物油驱动汽车。
环境、能源危机双管齐下
2007年2月2日，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）在巴黎发布第四份全球气候变化评估报告，称气候变暖已经是“毫无争议”的事实。科学家比以往任何时候都更加确信，这是人类影响了气候，而且人类导致的气候变化正在进一步发展。同样是在这一年，石油价格攀升至历史最高点。石油，这个全球变暖的罪魁之一，总算踏上了稀缺资源的不归路。遗憾的是，人类对石油制品的消费暂时仍无法减少，各类内燃机还要靠汽油、柴油、航空煤油来驱动。高度发达的工业社会，岂可一日缺少这种“黑色的血液”？
美国排放的二氧化碳比任何国家都多，同时它也是现今消耗石油最多的国家。几年前，鼓吹环保的美国政治家和对积压粮食感到忧心忡忡的美国农民达成了共识，认为可以用粮食提炼出生物燃料以缓解石油危机，进而减少二氧化碳的排放。2005年，美国《新能源法案》生效，国家开始大规模补贴玉米乙醇的提炼，当年的补贴就高达20亿美元。美国粮农种下了自二战以来为数最多的玉米，其中五分之一的收成都用来生产乙醇。这一切，引发了全球粮食市场的波动。
玉米乙醇燃料，号称最有可能取代石油的新型能源，真的能节约能源、保护环境吗？科学家的研究给了我们当头棒喝。
玉米乙醇得不偿失
明代宋应星在《天工开物·曲蘖》中列举古代酒类生产的工艺方法，其间不乏这样的加热工序：“晒干”、“煮烂”、“入甑蒸”。现今美国生产玉米乙醇的方法与我国500年前的明朝并没有本质区别，只不过产量更大，需要的热量也更多：酵母消耗糖分，释放出酒精和二氧化碳，所得产物经过蒸馏，得到更为纯净的乙醇。其间各个生产环节都需要用天然气进行加热。不仅是生产过程，乙醇的运输过程也需要石化燃料。乙醇不像石油制品那样可以用管道运输。因为输送管道很容易进水——掺水的酒不再醇厚，含水乙醇燃烧值也会大大降低。因此，只能用卡车将乙醇运往市场。卡车自然要消耗汽油或柴油。此外，收割玉米的联合收割机也是烧油的，田地中施用的化肥在生产过程中也需要大量天然气。
总而言之，尽管美国政府雄心勃勃地鼓励从本土玉米中提取乙醇，以替代从海外进口的石油，但这种转化在能量守恒定律面前几乎毫无意义。从玉米中提炼乙醇得到的能量，甚至会低于制造过程中消耗的能量；在减少温室气体的排放方面，乙醇燃料的作用更是微乎其微。即使把美国生产的全部玉米都转化为乙醇，也只能满足当今美国汽车燃料消耗量的7%。
生物燃料与人类争食
今日以玉米为主食的中国人已经不多了，能达到孔夫子“三月不知肉味”境界的人恐怕更少。用不着检索大连期货交易所的报价，单凭超市货架上鲜肉的价格标签判断，普通消费者也能推知，在2007年，作为重要畜牧饲料的玉米价格同石油一样达到了历史的高点。该年玉米的国际价格已经涨至2005年的两倍。这其中，当然有美国政府炒作玉米乙醇概念、投入70亿美元巨资补贴乙醇燃料的“功劳”。2006年，美国投入4200万吨玉米生产乙醇，这么多玉米相当于1.35亿人一整年的口粮。
世界粮食计划署发现自己难以向与过去同样多的饥饿人口提供粮食，因为从玉米、小麦和大豆中提取生物燃料的生产活动大幅增长，大幅推升了食品价格。2007年9月，经合组织(OECD)发出警告称，各国政府必须停止对生物燃料进行补贴，因为目前竞相支持替代能源将导致食品价格大幅上涨，也不会给环境带来重大益处。
几年前，中国为了消化储备的变质玉米，也曾发展过玉米乙醇项目。为保护环境，减低能源依赖度，中国制定了到2020年生物燃料在运输能源中占15%的远景目标。现在，中国政府已停止批准新的以玉米为原料的酒精工厂，同时大力开发非粮食作物生产的生物燃料作为替代品。
新的曙光：纤维素乙醇
在非粮食作物生产的生物燃料中，最被看好的是纤维素乙醇。纤维素是玉米秆、谷类植物的茎秆及木本植物茎秆的组成部分。秸秆、刨花、锯末、废纸等都富含纤维素，它们不仅来源丰富，而且生产成本极低，有益于环保。与生产玉米乙醇需要使用化石燃料加热不同，在生产以纤维素为原料的乙醇时，转化过程中的副产品木质素足以提供所需的热量。更妙的是，以木质素做燃料不会增加大气中的二氧化碳。这是因为植物在生长时已经吸收了二氧化碳，燃烧它们不过是把它们在不久前贮存的二氧化碳再释放出来。要生产一焦耳汽油需消耗1.19焦耳的化石燃料；生产一焦耳玉米乙醇需消耗0.77焦耳的化石燃料；而生产一焦耳纤维素乙醇仅需消耗0.10焦耳的化石燃料。依此计算，用纤维素乙醇代替汽油，可以使温室气体排放减少90%以上。
目前生产纤维素乙醇的工艺只能将生物原料中45%的能量变成酒精，而炼油厂可以把石油中85%的能量提取出来。要想与汽油竞争，实现纤维素乙醇的大规模生产，科研人员还需攻克一些生物技术难关——诸如控制微生物活性使之高效分解纤维素。2006年9月，美国能源部长波德曼表示，从纤维素中大规模提取乙醇的技术有望在5年内投入商业运作。众多西方公司也在大力寻找善于分解纤维素的酶。甚至还有生物技术公司设法用生物工程的方法改造玉米，使玉米秆天生含有能够分解纤维素的酶。
一旦纤维素乙醇生产大规模推广，这无疑将深刻改变中国农村的能源结构和生活方式。如果汉学家费正清再世，有机会漫步在未来华北平原的广袤乡间，他会发现袅袅炊烟将成为一去不复返的景致。农户将把燃烧值低的秸秆卖给乙醇工厂，然后购买更清洁、廉价的能源来做饭、取暖。这不但更为经济划算，而且大大减少了空气污染。农村妇女也能从繁重的家务中解放出来，有时间做提高经济地位的事——比如到附近的纤维素乙醇厂上班。
节制是硬道理
再多的天然纤维素也有用完的一天。1908年开发T型汽车的福特和1962年研制协和超音速旅客机的工程师肯定没有料到后来的石油危机和气候变暖。现在，汽车和客机成了消耗石油最多、排放温室气体也最多的人工产品。即使以后纤维素乙醇能够全面取代石化燃料，人类也不能像今天这样肆无忌惮地开车和进行频繁的洲际商务飞行了。否则，即便把所有的陆地全部种上秸秆也没法满足疯狂增长的能源需求。按现在的消费速度，在半个世纪内，我们将耗光地球花费几亿年时间形成的石油，再过一个世纪，千百万年前的森林（煤炭）也将被烧光。在太阳能和可控核聚变实现大规模使用之前，节制才是避免能源危机的最好方案。
在宫崎骏的影片《哈尔的移动城堡》里，哈尔拥有一座靠燃烧木柴驱动的机械城堡。这座城堡内部应有尽有，日行千里，简直是个长着腿的天堂。现在想来，宫崎骏莫非有先见之明，早料到在宇宙中茕茕孑立的行星地球和人类社会，有朝一日也要靠生物燃料来驱动？
责任编辑：蒋晔