德國人卡爾·奔馳研制的第一臺以汽油為動力的汽車于1886年1月29日獲得專利，從此汽油汽車風(fēng)靡全球，燃燒汽油作為動力也似乎成為天經(jīng)地義的事，然而世界經(jīng)濟(jì)論壇評出的“2008年科技先驅(qū)”，卻赫然將細(xì)菌“開動”小汽車列入其中。我們是否正在告別汽油汽車時(shí)代？真正環(huán)保的汽車是否正向我們走來？

　　細(xì)菌是怎么激發(fā)能量的？

　　細(xì)菌、基因與汽車之間有何關(guān)聯(lián)？美國LS9公司就從這三者之間，找到了一把開啟能源寶藏的“金鑰匙”。LS9成立于2005年，創(chuàng)立者是哈佛大學(xué)一名遺傳學(xué)專家和斯坦福大學(xué)一名植物生物學(xué)家。他們發(fā)明了一種合成生物學(xué)的方法，利用生物工程技術(shù)，對包括大腸桿菌在內(nèi)的不同菌株進(jìn)行了遺傳改造，促使這些微生物充分釋放植物中蘊(yùn)藏的能量，并最終將這些能量轉(zhuǎn)換成汽油替代物。

　　中國科學(xué)院微生物研究所馬延和研究員以我們比較熟悉的乙醇為例，向記者介紹了這種新能源的產(chǎn)生過程：“它的基本路線和燃料乙醇是一致的，但最終產(chǎn)品不同。乙醇主要是利用玉米淀粉或其它碳水化合物加入酶，水解轉(zhuǎn)化為單糖，再通過酵母菌發(fā)酵生成；而制造這種新能源時(shí)，也是以可發(fā)酵糖為原料，通過改造細(xì)菌的基因，延長生產(chǎn)碳?xì)浠�合物的代謝途徑，使中間產(chǎn)物脂肪酸進(jìn)一步生成最終產(chǎn)品———可以作為燃料的脂肪烴。它的突破正在于對一種新細(xì)菌的改造與利用。”

　　LS9公司有時(shí)會使用標(biāo)準(zhǔn)DNA重組方法將基因插入微生物基因中，有時(shí)他們也會用計(jì)算機(jī)重組這些已知基因或者合成它們。構(gòu)建的基因工程菌會按照公司要求的鏈長和分子結(jié)構(gòu)來合成分泌碳?xì)浠�合物分子。LS9公司負(fù)責(zé)研究開發(fā)的副總裁說，公司可生產(chǎn)成百上千種不同的碳?xì)浠�合物分子。這項(xiàng)工藝可生產(chǎn)不含硫的原油，然后通過標(biāo)準(zhǔn)的煉制方法生產(chǎn)汽車燃料，噴氣機(jī)燃料，柴油機(jī)燃料或者其它石油產(chǎn)品。

　　“可再生石油”比乙醇好在哪？

　　用玉米、甘蔗等植物生產(chǎn)乙醇來代替汽油，早已成為一種產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，但一直面臨推廣障礙。“乙醇比普通汽油更環(huán)保，成本更低，但要把汽油換成乙醇，并不容易，因?yàn)檎麄�(gè)汽車行業(yè)可能都要為此‘傷筋動骨’，”LS9現(xiàn)任總裁羅伯特·沃爾什解釋說：“由于乙醇的腐蝕性，汽車發(fā)動機(jī)需要改裝，全世界的輸油管道也都要更換成耐腐蝕材料。”而LS9利用微生物技術(shù)生產(chǎn)的“可再生石油”，成功破解了這些難題。沃爾什認(rèn)為，“可再生石油”的真正優(yōu)勢就是不浪費(fèi)現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施。“它不僅可以直接利用現(xiàn)有的輸油管道輸送，還能為你心愛的跑車提供比其它生物燃料更強(qiáng)勁的動力。”

　　馬延和研究員談到，相較醇類而言，烴類作為燃料更具有優(yōu)勢，LS9公司的這項(xiàng)技術(shù)重構(gòu)了微生物的自然代謝途徑，產(chǎn)生的烴類燃料熱值更高，同時(shí)與現(xiàn)有石化工業(yè)接軌比較容易，對汽車發(fā)動機(jī)改進(jìn)的要求也較低，但由于技術(shù)還不夠成熟，產(chǎn)品的市場化應(yīng)用尚需時(shí)日。

　　據(jù)了解，生產(chǎn)碳?xì)浠�合物比酒精的效率要高，因�(yàn)槊考觼鎏細(xì)浠�合物所含的熱量要高大約30%，而生產(chǎn)所用的能量卻少些。酵母產(chǎn)乙醇需要用蒸餾的方法除去其中的水分，但細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)生的碳?xì)浠�合物容易與水分離，所以生產(chǎn)乙醇比碳?xì)浠�合物多需要約65%的能量。

　　哪種植物與細(xì)菌才“夠格”？

　　為了確保糧食供應(yīng)，我國已經(jīng)明確規(guī)定不再審批新的以糧食為原料的乙醇加工廠，纖維素和半纖維素將成為生物燃料的主要原料。那么，什么樣的植物才具備成為燃料原料的前提條件呢？

　　“首先是量要大，價(jià)格要低，不與食品、飼料競爭；同時(shí)，要考慮它與生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系，也就是說對環(huán)境要友好，不影響其它植物的生長；它最好還是不占用耕地而能利用其他邊際土地的，節(jié)水節(jié)肥不易招蟲的……”

　　聽到這記者不禁問：“有這樣的植物能同時(shí)滿足這么多條件嗎？”

　　“這就需要根據(jù)地域特色進(jìn)行多樣性的布局。比如在潮濕的灘涂地區(qū)可以選擇蘆葦，因?yàn)樗�生長快，光合作用強(qiáng)，也不需要太多的肥料；山區(qū)的話一般選常年生的樹木，而耐旱則是對干旱地區(qū)備選植物的起碼要求。目前國外比較重視的有柳枝稷、芒草、蘆葦、胡麻、木薯等等。”

　　馬延和研究員補(bǔ)充說：“對微生物來說，它應(yīng)當(dāng)有相關(guān)的基礎(chǔ)代謝途徑，生產(chǎn)率要高，非致病，容易規(guī)模化培養(yǎng)，便于人為改造。符合條件的細(xì)菌可以稱為‘能源微生物’，符合條件的植物叫做‘能源植物’。”

　　汽車新燃料劍指何方？

　　如今，LS9公司已吸收到2000萬美元投資，不少生物燃料研究和利用領(lǐng)域的專家十分看好“可再生石油”的前景。2008年公司將要在加利福尼亞建立中試車間來測試和完善生產(chǎn)工藝，并希望能在未來三到五年內(nèi)可出售生物柴油或者用于煉制的合成的生物原油。沃爾什表示，公司將在2010年前后實(shí)現(xiàn) “可再生石油”的規(guī)模化生產(chǎn)，為此，研究人員們面臨的緊迫任務(wù)就是將每桶“可再生石油”的成本從目前的三位數(shù)，降低到45至50美元。“環(huán)保因素，加上價(jià)格優(yōu)勢，我們的產(chǎn)品將足以與石油競爭。”沃爾什說。

　　“我們國家也在開展類似的研究，包括用微生物發(fā)酵生產(chǎn)碳?xì)浠�合物，目前尤其鼓�?lì)利用纖維素降解制乙醇，也在開發(fā)乙醇的升級產(chǎn)品丁醇。由于這些燃料的原料是植物，它燃燒時(shí)排放的二氧化碳都是植物本身在進(jìn)行光合作用時(shí)吸收的二氧化碳，所以可將二氧化碳的凈排放視為零。”馬延和研究員告訴記者。

　　“在開發(fā)汽車新能源的研究中，微生物還能起什么作用？”

　　“還可以利用微生物制氫，再進(jìn)一步制成氫燃料電池；此外，微生物發(fā)酵可以產(chǎn)生沼氣作為燃料，微生物也能在制造生物柴油中發(fā)揮作用。”

　　馬延和研究員最后說，從國際上看，我國研制生物燃料的水平是落后的，在能源植物的選擇和培育上需要進(jìn)一步加強(qiáng)總體布局和規(guī)劃，在微生物菌種改造的新技術(shù)應(yīng)用方面差距也比較大，但我們正在不斷努力。工業(yè)經(jīng)濟(jì)是依靠化石能源的“化石經(jīng)濟(jì)”，如果生物燃料能大范圍地取代石油，那么將催生出一種全新的經(jīng)濟(jì)模式。　

      ■新聞緣起

　　哈佛大學(xué)一名遺傳學(xué)專家和斯坦福大學(xué)一名植物生物學(xué)家發(fā)明了一種方法，利用生物工程技術(shù)，改變一些細(xì)菌(如大腸桿菌)的基因，促使這些變異微生物充分釋放植物中蘊(yùn)藏的能量，并最終將這些能量轉(zhuǎn)換成汽油替代物。

　　人類一直在探索各種從生物中提取能源的方法，試圖用玉米、甘蔗等生產(chǎn)乙醇代替汽油，減少二氧化碳的排放。這看上去很美，但卻不適合推廣使用。因?yàn)橐掖紩�對輸油管道產(chǎn)生腐蝕性，若要換成乙醇汽油，全球的汽車發(fā)動機(jī)需要改裝，整個(gè)汽車行業(yè)要為此“傷筋動骨”。而且，輸油管也都得更換成耐腐蝕材料，成本實(shí)在太高。

　　而美國LS9生命科技公司利用微生物的“可再生石油”，成功破解了這些難題。他們認(rèn)為，“可再生石油”的真正優(yōu)勢就是不浪費(fèi)現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施。 “它不僅可以直接利用現(xiàn)有的輸油管道輸送，還能為你心愛的跑車提供比其他生物燃料更強(qiáng)勁的動力。”預(yù)計(jì)它在2010年左右可投入規(guī)模化生產(chǎn)。（據(jù)新華網(wǎng)）

　　■相關(guān)鏈接

　　細(xì)菌釋放出清潔的氫燃料

　　研究人員日前表示，給細(xì)菌投喂醋與污水，再對其施以短促電擊，細(xì)菌將能釋放出清潔的氫燃料，用于車輛“加油”，以替代現(xiàn)有的汽油。

　　賓夕法尼亞州立大學(xué)的布魯斯·洛根（BruceLogan）指出，這種所謂微生物燃料電池，能將幾乎所有可分解的有機(jī)材料，轉(zhuǎn)化為零排放的氫氣燃料。與現(xiàn)在的氫能源汽車相比，這項(xiàng)技術(shù)更具環(huán)保優(yōu)勢。因?yàn)楝F(xiàn)有氫汽車燃料所用的氫通常來自化石燃料，即使車子本身不釋放溫室氣體，但在原料生產(chǎn)加工過程也會排放。洛根通過電話采訪說：“這是一項(xiàng)利用可再生有機(jī)物質(zhì)的方法，只要材料可以生物降解，并且能夠產(chǎn)生氫就可以。”

　　這項(xiàng)技術(shù)比水電解更為高效，因?yàn)樗�的電解會產(chǎn)生氧氣跟氫氣。洛根說：“這個(gè)技術(shù)的耗能僅是水電解的十分之一。”細(xì)菌做了大部分的工作，分解有機(jī)材料，釋放出亞原子微粒，因此所需的電量只是把這些微粒形成氫氣。

　　洛根表示，產(chǎn)生的燃料雖然是氣體，而不是液體，但仍可以用作車輛“加油”。整個(gè)過程用到纖維素、葡萄糖、醋酸鹽以及其他揮發(fā)性酸類。唯一的排放物僅僅是水。

　　中國能源科技發(fā)展的戰(zhàn)略路線圖

　　從中國未來經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的戰(zhàn)略需求出發(fā)，前瞻世界能源科技發(fā)展前沿，制定中國能源科技發(fā)展的戰(zhàn)略路線圖，是建設(shè)中國能源可持續(xù)發(fā)展體系、實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)的重要保證。

　　這一路線圖包括近期（至2020年）重點(diǎn)發(fā)展節(jié)能和清潔能源技術(shù)，提高能源效率，力爭突破新一代零排放、多聯(lián)產(chǎn)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)、增壓流化床聯(lián)合循環(huán)技術(shù)等，解決CO2捕捉、儲存與利用的關(guān)鍵技術(shù)并進(jìn)行技術(shù)示范，推進(jìn)煤炭高效液化技術(shù)、煤基醇醚和烯烴代油技術(shù)進(jìn)入工程示范和大規(guī)模應(yīng)用階段，積極發(fā)展安全清潔核能技術(shù)和非水能的可再生能源技術(shù)，前瞻部署非傳統(tǒng)化石能源技術(shù)。

　　中期（2030年前后）重點(diǎn)推動核能和可再生能源向主力能源發(fā)展。

　　遠(yuǎn)期（2050年前后）建成中國可持續(xù)能源體系，總量上基本滿足中國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的能源需求，結(jié)構(gòu)上對化石能源的依賴度降低到60％以下，可再生能源成為主導(dǎo)能源之一。重點(diǎn)發(fā)展可再生能源技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用和商業(yè)化，力爭突破核聚變能技術(shù)。 （記者 黃橙）