解决能源问题的希望

从70年代起，能源问题开始困扰着人们。在刀耕火种的史前时期，地球上每人每天消耗能源约4000大卡；进入农业社会，每人每天消耗能源约12000大卡；到了工业社会，这个数据增加到70000大卡。近20年来，随着工业生产的快速发展和人类物质文化需求的不断增长，全球的能源总消耗量每年以 5％的幅度递增，到 2000 年将达到 20亿亿大卡。石油、煤和天然气是人类传统的能源。据科学家预测，亚洲和远东 30年内会耗尽这些能源，南美、中美为40年，而储量最丰的中东也不过是 65年。
     在80年代，研究能源的学者们脸上出现了微笑。除了核能、太阳能、风能的利用取得不少进展之外，最重要的是，人们确认了这样一个事实：地球上每年生产出的纤维物质，也就是那些稻草、麦秆、玉米秸、灌木、干草、树叶等等，只要拿出 5％来，加以合理的利用，就足够满足全球对能源的需求量了。这里的关键是“合理的利用”。说说容易，做起来就不简单了。谁来完成这一使命？当然是发酵工程。这些纤维物质，都是由纤维素、半纤维素、木质素这三种成分组成的，其比例大致是 4∶3∶3。发酵工程要使纤维物质转化成能源，第一步是要进行预处理，将这三种成分分开。这是不难办到的，有多种工艺可以采用。其中比较成熟、比较经济的是蒸气膨化和氨冷冻膨化。这三种成分分开以后，除了木质素另有用途之外，纤维素和半纤维素可以分别进入发酵罐，采用不同的微生物来进行发酵。它们的发酵过程都分为两个阶段：第一阶段的产物是糖类，即碳水化合物；第二阶段的产物主要是乙醇。微生物的性能优良与否，当然是至关重要的。
     日本科学家培养出一种最先进的菌株，能将纤维素 100％地转化为葡萄糖，而两吨葡萄糖可以生产出一吨乙醇。乙醇，不就是酒精吗？发酵工程的起源，不就是古时候的酿酒技术吗？历史似乎绕了个大圈子，最原始的发酵工程又返回来为现代人解决最揪心的能源问题了。当然，那是在高得多的层次上。酒精作为一种新颖的能源，具有一些明显优点。它的来源丰富，可以再生，没有污染，而且生产技术已经比较成熟。酒精作为能源的使用方式是代替燃料油。汽油掺入10％酒精，在略加改装的汽车上即可使用。另外，直接以酒精为燃料的发动机也已经诞生了。
     目前，在领先一步的20多个国家里，酒精替代汽油作燃料的比例已达到5％～10％。发酵工程对能源问题的贡献远不止于生产酒精这一项。对于传统能源——石油的开采，发酵工程另有一功。一方面，已报废的油井投入某种细菌培养液后，井内压力会上升，会再奉献 20％～30％的原油。这种培养液已大量生产并投入应用。另一方面，科学家已发现了两种神通广大的细菌，它们都能利用空气中的水和二氧化碳直接合成石油，而且它们繁殖能力都很强，培养并不困难。这样，在解决若干技术问题之后，广阔的海面将可能成为永不枯竭的油田，人类对能源的忧虑将彻底一扫而空。