植物是一种良好的能源。过去缺乏研究妨碍了它发展成为现代燃料。而矿物燃料对全球环境的威胁可能会改变这一切。

但这种燃料不仅不增加大气中的温室气体，而且它实际上还有助于阻止全球变暖。它几乎不产生污染，它能给美国提供如核电站所能提供的那么多的能量，但却没有公害。它还是一种潜在的取之不尽用之不竭的能源。这种燃料叫做生物质。

生物质是构成植物的物质。生物质能或生物能术语包括由植物所衍生的所有燃料，尤其是木材和农业、林业加工业的残余物以及动物粪便。绿色植物和一些藻类利用太阳能将二氧化碳和水合成为简单的糖。植物以葡萄糖、淀粉、油脂或木质纤维素分子的形式贮存能量。当燃烧时，贮存的能量被释放出来，释放二氧化碳返回大气中。当生物质主要是由碳、氢、氧和氮元素构成的碳水化合物的聚合物组成时，如果所有的燃料完全燃烧，几乎没有污染。此外，如果改种能获取能量的生物质的话，大气中就不会净增二氧化碳：燃烧所释放出的二氧化碳将被生长的植物所吸收。

目前大约有25亿人，约占世界人口总数的一半都是用生物质煮饭、取暖和照明。绝大多数人都是生活在发展中国家的边远乡村。伦教神学院生物学教授戴维 · 霍尔（David Hall）指出，1987年生物质占世界能量消耗的14%，它相当于12.57亿吨石油。生物能占发展中国家能耗的35%，相当于10，88亿吨石油；在工业化国家中，生物质只占能量预算的3%，大约相当于每年1.69亿吨石油。

生物燃料形式多样，适用性广。它们能以固体、气体和液体的形式与任何矿物燃料相竞争和替代它们。生物质能以未加工和半加工的形式或转换成更方便的形式燃烧。生物能的来源极为广泛，如从路边随手可得到科学栽培的生物质燃料。

天然生物质例如树木、谷草、谷壳、椰子壳、咖啡籽壳和动物粪便的最大优点是能被清除。主要缺点是体积大，难以贮存和运输。新鲜生物质往往水分含量高，热值低。把天然生物质转变成较方便的固体、液体或气体就能克服这些不足。

天然生物质至今仍然是一般燃料。生物质燃烧的方式取决于它的化学和物理性。密度小的干粒一般比大的湿块易燃烧并产生出较多的热量。事实上，这意味着熟练操作，通过控制燃料块质调节热量或火源与锅的受热面来控制。在技术方面，可设计出燃烧某一特殊生物质燃料的炉灶。为取得最有效的燃烧，生物质应尽可能制成统一形式：把木柴干燥，劈成块片，残渣压成煤砖。最初，燃烧加热燃料驱赶水汽。接着随温度的升高，纤维素和木质素开始分解成气体、煤焦油和焦炭的混合物，最后被氧化放出二氧化碳和水。

在美国，多数木材都是用作燃料而不是用来生产木料、纸浆或纸。据联合国所提供的数据，美国是仅次于印度、巴西、中国和印度尼西亚的世界第五大木材燃料生产国。到本世纪末，生物质将能满足美国能源需求的10%。欧洲共同体每年大约消耗约550万吨薪材，仅法国的家庭每年就烧了700多万吨木柴，约为250万吨石油。

孕育生物燃料的不毛之地

收获被忽视的林地将能进一步促进燃材的利用。法国和意大利有500万公顷正在逐渐恢复野生灌木林。据一些专家的估计，如果欧洲共同体修改其《共同农业政策》和降低对旨在鼓励农民开垦贫瘠荒地的补贴的话，那就将会释放出1000万公顷的“不毛”农地。由农田转变成能源种植园，在那里他们将种植速生产灌木林，主要是柳树、白杨、欧洲山杨和桤木。法国有大约400公顷分布全国的实验场所，那里正在研究“短期轮作林业”技术。在英国拥有面积最大瘠薄农地的北爱尔兰，洛赫格尔（Loughall）的园艺中心正在研究在瘠薄土壤上生长的短期轮作灌木林。用削柳木柴给大批早熟西红柿的温室加热的成本费用不到油的三分之一。瑞典政府已计划在下个十年中每年至少种植一万公顷“能源林”。

据世界银行估计，目前至少有8亿人的家庭用能完全是依靠农业废弃物和粪便。在印度、中国和孟加拉国的低洼平原上，粪便和农业废弃物占家用燃料的90%以上。风干的农作物废弃物和粪便的平均热值是每吨13焦尔，大约不到木柴平均热值的15%。用明火煮饭，人们情愿使用燃烧较慢的木质废弃物例如玉米芯、椰子壳、黄麻杆和豆类植物的茎。这些燃料更容易收集和调节热量。水稻和其它谷类作物的稻草及谷壳由于它们燃烧太快且难于储存，故不是理想燃料。

另一种选择是在沼气池中通过动植物废弃物的细菌发酵来生产燃料和肥料。人们习惯用混合堆肥，因为其消化发酵过程能杀死病原体和野草种子；堆肥还有一种芳香气味。与粪便不同，堆肥在贮存期中不会变质。但粪便目前仍是沼气池的主要原料，有丰富沼气生产经验的两个国家喂养了大量拦养牲畜；中国养猪，印度养牛。

1980年以后，中国政府制定了严格的沼气池的设计和建造标准，从而极大地改进了它们的性能。今天，中国有大约450万个小型家庭沼气池在工作。印度积极扩大它的25个大型沼气池网络来为全国民众服务。在班加罗尔的印度科学学会（IIS），由农村科学与技术应用中心主任阿穆利 · 雷迪（Amulya Reddy）领导的一组科学家帮助普拉（Pura）附近的村庄建造了一个公共沼气站。村里有两个沼气池向农民提供混合堆肥和用沼气发电照明。及用电启动泵把水库中水送到八个用水点。

虽然沼气是一种良好的能源，但液态能源在使用、贮存和分配上更为方便。因此，一些发达国家已列用糖和淀粉作原料制备生物乙醇的规划。1987年，美国发酵了30亿升燃料乙醇，主要用过剩玉米作原料。美国约30%的石油掺有乙醇，混合比为9%。欧洲共同体也把生物乙醇作为利用剩余粮食的手段，而国际能源机构（IEA）也已指出仅用过剩的糖制取的乙醇就能满足石油市场2%。

在非洲，津巴布韦已开创了燃料酒精发酵业。9年来，该地东南部三角区的酒厂一直在生产。唯一遇到的问题是气候。旱灾影响了今年的甘蔗产量，使生产的酒精数量减少。酒精按12 ~ 15%的量与石油混合，当有更多的酒精时，比率将翻倍。

现已有一种适用于柴油机的经济生物燃料代用品，用于驱动世界上大部分农用车辆、货车、火车和发电机。从一年生植物的种子如向日葵、油菜、大麻和大豆或多年生植物如椰子和油棕榈中提取的植物油都是柴油的最有希望的代用品。它们与柴油的能值相同，而比其它液体生物燃料的能量更高。一年生的油果籽容易收获、运输和储存。油容易提取，残渣或油饼又是蛋白质十分丰富的优良饲料。

虽然柴油发动机能短时正常运转，但纯净的植物油比柴油的粘滞性大，运行几小时之后，会导致柴油机塞满碳渣或所谓“焦结”。研究克服这一困难的一条有希望的途径是加催化剂加热油和酒精。这样可把组成植物油的甘油三酯转化成粘滞性较小的甲基或乙基酯。柴油发动机现已用甲基酯正常运转了1000多个小时未出问题。

有些植物产生出适于提取液体燃料的碳氢化合物。一种来自于生长在半干旱地区的灌木续随子（EuPhorbia lathyris）的似油乳状液能被转化成一种与石油相似的燃料。目前有些国家正在继续调研一些更高产的品种。生长在美国的一种马利筋树（Asclepius Speciosa）也产生乳状液。而生长在菲律宾的海桐花乳脂树（Pittosporum resiniferum）的果实可用作燃料。

另外，从这些果实中提取的油加氢可产生出一种与石油相似的燃料。其它一些树，例如在热带气候下生长的古巴香脂树属（Copaifera）和巴豆属（Croton）的树，也能产生与柴油相似的油。一些研究人员已发现能直接把古巴香脂树（Copaifera multijuga）的树汁灌入柴油车油箱使用。在植物王国的另一边，葡萄藻（Botryococcus braunii）这种淡水藻类含有高达85%的油；看来似乎正是这些油使这种藻类浮于水面。加工这样的油可主要得到石油，同时也可得到一些航空燃料油和柴油以及少量重油。

即使我们目前对于如何将一些可利用的植物转为燃料源的知识还很有限、但已很清楚的是生物质与矿物燃料样一样种类繁多和用途广泛，但栽培能量作物而不是粮食作物已激起人们对生物质的严厉批评。因为在目前每年有数百万人死于饥饿的情况下怎么能不用宝贵的农田来种植粮食呢？但生物质的倡导者们则指出用我们全球的正常粮食收获来供养世界已绰绰有余。今天的饥饿实际上是一个贫穷问题。我们需要粮食和能源，若我们忽视生物质将使能源供应成为一个甚至比养活世界还要大的问题。毕竟冷锅不能煮饭。

具有讽刺意义的是，对全球环境问题的忧虑将可能促进对生物质的坚定的研究开发工作。我们通过在印度那样大小的一块土地上种植树木，就能阻止由二氧化碳引起的全球变暖。这也许听起来有点异想天开，但无论如何我们必须有这样大的一块面积来种植树木，以确保下个世纪不断增长的人口对燃材的需求和阻止土壤侵蚀以及恢复因我们无情破坏植被而毁坏的流域。归根到底我们大家都得依靠植物。

[New Scientist，1989年12月16日]