各种再生能源作物不但可提供燃料和化工制品的干净资源，而且能够复兴农村经济。

在21世纪，树木和草类及其它再生能源作物将比现在所供给的世界运输燃料和电力要多得多。绿色植物将为人类生长出用于工业上制造机器部件、生活用品及其它产品所需的各种化学原料。

环境的利害关系将驱使人们把能源作物作为一种世界能源资源。许多国家已承诺到2005年稳定或降低二氧化碳排放量，能源作物有助于满足其需要。因作物生长从大气吸收的二氧化碳与其燃烧放出的相等，所以并不像矿物燃料燃烧在大气中积碳。

美国堪萨斯州一家用豆油制柴油和用废木料制造生物原油化工公司（Leawood）的工程指导唐娜 · 约翰逊（Donna Johnson）指出：“世界在快速的变化，环境危机十分急迫”。“人们已觉察到世界上或许没孩子生长与大人童年生活同等级的地方了。重要原因在于人类能够改变世界，而且正在研究改变它的技术。”

生物燃料和其它再生能源20年的研究与开发正在开花结果，能源作物——尤其是供能源生产的速生林和草类——在欧美即可大规模试验。橡树岭国家试验室的研究人员已在研究能源作物对野生生物、生态系统、耕地、土蚀及水质的潜在效应。

研究者与大学、工业界及环境组织共同研究，帮助能源作物的种植，并避免现代农业实践中的某些不利因素。如工业化种植要避开单一作物种植（单种栽培）。而粮食作物如谷类、豆类即小麦的孤岛区将被限特定区气候和土壤条件的多年生能源作物的土地包围——一种更为持久的技术。

替代石油进口

生物燃料促使一些国家可能在21世纪取代其石油进口，如美国到2030年大致从植物或其衍生物废料中获得（4至14）×10¹⁵比特的电力或燃料。1990年美国用于运输的燃料约25.5×10¹⁵比特，而石油进口为15.3×10¹⁵比特。打算降低过去的高价石油进口，可平均增加生物生产率是1992年水平的4倍，同时提高能源效率到4倍（含车辆燃油效率）。

瑞典和芬兰目前资助的研究与开发计划，在21世纪将增加对生物燃料的依赖。它们已从林木及废料中获得16%的初级能源——在所有工业化国家总能耗中所占比例最高。

由于生物燃料的再生性对环境非常有益，它可使二氧化碳再循环和生物降解，所以能大大减少硫的排放。再经10年的研究、开发及实验，将使生物燃料到那时就如同矿物燃料一样易于获取。因其生产的再生能源结构与人们所熟悉的电力和液体运输燃料相同——所以生物燃料将易于现存能源基础结构吻合，某些废料转变成生物燃料的方法目前已呈现竞争趋势。

用植物油制的能干净燃烧的各种植物降解柴油已为欧洲环境敏感地区（如阿尔卑斯山脉）所需用。奥地利和意大利的新能源公司正致力于在重污染区增加该类低排放燃料的应用。

1990年美国修正空气净化法，禁止在有严重空气污染城市的公共运输车辆上使用常规柴油燃料。用豆类、葵花籽、微藻类，即油菜籽制的生物柴油是一种优良的替代品。

复兴农村经济

遏制全球碳的排放及解决其它环境问题需要采取的创造性策略，正适合于美国和欧共体实施新的农作物种植规划，以复兴日趋萎缩的农村经济的需求。现代农业在食物生产中已取得极大成功，要求以越来越少的耕地和劳动达到创纪录的收成。近年该类研究在世界范围的出现已引起全球粮食的激烈竞争，除低收入农民外。

其结果导致农村地区产品原料总量减少，发达国家农村经济日趋萧条，尤其欧共体国家希望寻求调整正趋恶化的农村问题的途径，作为维持城乡人口平衡的策略。

种植能源、纤维和化学品原料作物将在农村出现新型企业，并且就在生物农场附近建各种能源转换工厂，以减少运输耗能提高新燃料的总价值。

因农村能源工业的发展将吸引新的行业，所以促进区域经济的发展。佛罗里达大学农业和自然资源科，在该州中部未开垦磷酸盐采矿区，试种甘蔗和象草无效原因研究项目主持人詹姆斯 · 斯特里克（James Strieker）指出，关键在于注重加速能源作物的种植。他期望到1995年建成1000英亩的能源农场并在场内建一个年产2×10⁶加仑乙醇的燃料转换装置。如该试验成功还计划把总共10万英亩的旧矿地也建成能源生产基地。预计在5到10年内能源种植就会复活土壤，可引种新的野生生物，补偿大范围露天采矿造成的环境损失。佛罗里达计划的实施至少设立5000项用工，对目前存在10%以上失业率的地区十分有益。

美国种植能源的试验

一项旨在实验能源作物种植诸项利益的国家计划正在美国进行，能源部（DOE）期望到90年代中晚期参与一项试图把能源作物种植与能源转换系统连结的合资经营。DOE与其它政府机构和工业界合作，资助适合本国特定区域资源和能源需求的多达10种不同能源作物/能源转换装置。16个州的农业、林业和工业联合组织已表示有兴趣参加该类经营。

这类工程将要试验象草、桉树、蔗渣（甘蔗提纯和乙醇生产的附产品）、刺槐、杨树、茅草、高粱、甘蔗及美国梧桐等不同种类的能源作物。除高粱外大部分是树类或多年生草。这些作物不仅减缓土蚀，而且益于培植新沃土。如源于高原草类的茅草造成了中西部沃土。

农场主能够在部分被侵蚀的瘠薄耕地上种植树木或多年生草类——巴西自60年代以来采用的技术。到1992年巴西已有5.5百万英亩高产桉树和松树的人造林，许多都是种在被侵蚀的农田里。这些人造林现在已给巴西造纸、果肉及木炭/钢铁等工业提供原料。

葡萄牙、瑞典、芬兰、中国、加拿大和美国的林业专家也在发展有益的林木作物以提供木材和造纸原料。

橡树岭国家试验室的研究寻求在淘汰土地上种树和草，其种植耗能大大低于种粮食作物如谷类或甘蔗，与种植传统粮食作物相比能源作物一般很少施肥，几乎不需农药，也不需经常灌溉。

结果，树木和多年生草产出的能源是其种植耗能的10倍多，再经10年的研究与试验更能提高能源产出/投入之比。这使发展能源作物生产电力、燃料和化学品成为可能，也正是美国提出并期望完成能源作物/能源转换研究工程的目的所在。除燃料和化学工业外，更充足的理由是发电业的信赖——尤其在美、欧和巴西这种新技术极受欢迎。

能源作物工程及其前景

许多进行中的优惠工程在发展商品生物燃料，而另一些则生产农用工业产品。

生物质发电美国1992年木材和其它植物原料（统称生物质能）发电相当于6个核电站。大部分小型生物能电站约为标准燃煤电站规模的10%，且采用较低级技术锅炉和蒸汽机发电。这些改变都是对各种环境压力的响应。

美国电力研究所蓄能与再生资源部的工程经理简 · 特布尔（Jane Turnbull）说：“发电业在严肃对待关于全球气候变化的争论”，他认为生物质能是有最大潜能的再生资源，在未来20年可望对发电业作出重大贡献。

生物质发电新型技术才起步，明尼苏达州明尼阿波利斯的能源开发组织正在研究燃烧整体树发电新工艺技术。夏威夷太平洋国际高科技研究中心（PICHTR）也在建一座小型工业气化器，把甘蔗废料转换成在涡轮机中燃烧发电的气体。

甲醇许多公司计划开发气化器技术，生产干净燃烧的醇基运输用燃料甲醇。夏威夷PICHTR根据市场需求计划到90年代中期还建一座能发电并能生产甲醇的联合气化器装置。到90年代末气化器技术将能适于生产各种化工产品。

乙醇1992年美国谷类作物生产乙醇约10亿加仑。尽管这一数字小于美国年耗运输燃料的1%，但完全能建成乙醇工业。对乙醇燃料环境利益的日益重视和具吸引力的各种税收鼓励，支持着目前乙醇工业的发展，而谷物乙醇工业对由能原作物种植业支持的更大型乙醇燃料工业提供了一个良好的基础。

目前世界最大的巴西乙醇燃料计划（Proalcad）也同样如此，巴西现在每年用甘蔗生产乙醇40亿加仑，足以满足其运输燃料需求的20%。美国和巴西利亚的乙醇工业都以含糖和淀粉的粮食作物为原料，酵母菌发酵成为乙醇。这种转换技术已沿用了数千年。

科罗拉多州格尔登国家再生能源试验室（NREL）正研究用纤维素丰富的林木、草类、植物屑即废料制造乙醇的新技术。该工艺把木质素（一种似胶体结构材料）转换成锅炉燃料，而把纤维素（纤维）和其它发酵原料转换成乙醇。由于纤维素是地球上生物质的最大的仓库，所以这项新技术正在开辟一个巨大的燃料源。

生物原油NREL已研制出一种有价值的新技术，可把能源作物和有丰富纤维素的废料转换成生物原油。这种甜腻带色具相容性的浓浆液是制造各种高质化学品的原料，包括生物降解塑料、粘合剂及氧化汽油如MTBE（三甲基丁基醚），它能降低一氧化碳排放和其它污染。在未来，再造汽油基本上替代现用多种污染型汽油。

未来的燃料种植

在近20年的研究与开发之后，生产电力、燃料和化学品的生物质能技术现在正进入商品化阶段。其占领能源市场份额之比将取决于诸多相关变量：对气候变化的证实；第三世界的工业化速度；美、日、欧能源与农业政策的确定；国际合作；新能源作物与转换技术商品化的成功。

在2010~2020年期间、世界能源应用模式将开始迅速变化，各种再生能源技术将以更快的速度取代矿物燃料。到那时，这种转变甚至会在短期内出现。

在整个90年代，国家与私人的这类合资经营工程将有助于研究者和企业家取得更多利用能源作物生产电力、燃料及化学品的经验。该类工程将评价能源作物对生物多样性、土蚀及野生生物的影响，同时证实能源作物种植的持久性。

新能源公司证明可从纤维素丰富的废料中提炼出有用能源的时候，农业综合企业将要掌握利用饲养场和城市处理污水复活土壤的方法。因污泥对疾病的潜伏力，所以并非粮食作物的优良肥料，但人不食能源作物，于是在生物能源作物的土地上可利用该类养料。

未来的高技术农场有几分类似人类祖先的田园。从前，种庄稼靠马和耕畜供能，现在，用柴油和汽油供能，将来，农民则种植能源作物生产电力、生物降解柴油、运输燃料乙醇、重整氧化汽油、塑料、润滑油、胶合剂及其它化学品。

美国农业可能成为本国增长最快的行业之一。把现在用于石油进口的500亿美元/年的资金主要投向种植能源作物生产生物燃料的农场、植树造林、区域能源企业和农村基础发展。农业、林业和能源工业的集约化经营，足以把新型企业引向广阔农村。但在20世纪初开始反向转移到大城市。

世界的矿物燃料现在不会耗尽，有足够的石油储量可支持世界现今需求至少为60年；煤储量可开采数百年。然而，在人们决定转向更为持久的能源资源之前，全球环境不可能待人类耗尽所有矿物燃料。

约在40年内，全球的农业能够生产出所有需要的粮食，还有足够的剩余生产力可满足世界能源需求的30%。于是当农业转为生物质加工厂提供能源、液体燃料和化学品的同时还将持续供给丰富的粮食、饲料及纤维。农业将变得更为有利——而且持久。

在工业化国家如美国，以前石油进口外流的资金将留在国内复兴农村经济、创设新的工作，吸引新型企业，而且把城市优秀教育专家吸引回来；在发展中国家，能源种植将有益于改善最贫困人们的生活。可供给做饭、取暖、运输和电力的可靠持久的能源，会帮助世界最边远农村的农民跨入21世纪。

能源作物的巨大丰收将使大气层累积的二氧化碳更少，城市的空气更洁净，地球更适于生存。

[The Futuristr，1993年5~6月号]