生物能源：新工業革命？

生物能源仍面臨諸多問題

推廣使用生物乙醇可以緩解石油緊缺和環境污染的壓力，也是推動農業產業化的一個新途徑。但生物能源要大規模地推廣并最終完全替代石油，還存在著許多障礙。阻力主要來自傳統能源企業。因為除了更新技術設備需要耗費不菲的成本之外，花費在現有設施上的已支付成本耗費也是一個沉重的負擔，這包括更新現有的內燃機、為聚合材料工業尋找新的原料以替代石油產品等等。但更重要的是，生物能源長期以糧食作物為原料，極有可能影響到正常的糧供應。

如果油價下降，生物燃料價格的競爭性必將受到沖擊，因此開發出更有效率的生物燃料生產工藝是未來一個明確的努力方向。

生物技術適時登場

以上困難為生物技術的運用提供了廣闊的舞臺，也推動了生物技術日新月異的發展，以木質纖維作物為原材料的技術就是一個典型的例子。木質纖維的來源是回收的廢紙、樹木或秸稈，其成分是纖維素、半纖維素和木質素，其中對我們有用的是纖維素。目前可以降低木質素的比例或改變其構成的基因技術已經被開發出來。還有一些技術可以讓玉米秸稈自身產生微生物木質素酶，從而在生物提煉之前分解木質素。此外，讓植物產生纖維素酶，降解自身的纖維素也是一種提高提煉效率的途徑，這種技術也日漸成熟。

生物技術還有一個努力的方向是增加植物所含有可轉化為能量的物質，即總體生物量（biomass）。這有3種可采用的方式：操控調節植物生長的因素、提高植物光合作用的效率、延遲或避免植物開花，以便節省能量開支用于生長。

通常植物的光合作用只吸收轉化了不到2%的太陽光能，這是因為植物體內還進行著一個與之競爭二氧化碳的氧化反應，導致光合作用轉化效率低下。但如果運用轉基因技術，把來源于藍細菌的無機碳運輸蛋白基因添加到植物基因組中，則會讓光合作用更有效率。

操控調節植物氮代謝的基因也是增加生物量的重要途徑，一項關于轉基因白楊樹的研究表明，帶有谷胺合成酶基因的白楊樹平均高度是普通白楊樹的141%。此外植物遺傳學家們還把目光投向樹木的結構，試圖通過設計合理的樹冠和樹葉結構，最大限度地吸收光能。同時減少樹根的延展，增加地面以上部分的生物量。

微生物學家也為生物技術的發展做出了巨大貢獻。目前他們已經發現了幾種發酵能力出眾的細菌，但可惜的是它們都沒有酵母菌那樣強的耐受能力，不能在苛刻的工業生產環境中高效工作。于是有些科學家轉而研究酵母菌，希望能讓酵母菌具備轉化葡萄糖和木糖并產生乙醇的能力，但想培養出這樣的“超級酵母”尚須時日。

生物技術除了在應對糧食安全問題方面取得重大進展之外，在降低生物能源的生產成本、提高生物能源生產效率和替代石油衍生產品方面也取得了巨大的成就。運用生物精煉工藝可以提煉出生物量中的香精、調料和可用于醫療保健的營養物質。殘余的生物量可以被分解后做成生物材料，目前廣受關注的聚交酯酸就是來源于生物材料的塑料，它安全環保且可水解降解，因此被廣泛應用于食品包裝和服裝制造。一些生物材料還可以替代現有的化工原料，免除了石油衍生材料所需的昂貴的氧化處理步驟。

生物能源替代傳統化石能源是正在發生的歷史，它以生物技術為核心，牽涉到每一個國家、每一個人，很有可能引發一場新的“工業革命”。