水解酒精代替石油

小學生也知道「能源危機」這回事，石油、煤炭、天然氣等等，總有一天會用完。至於核動力、太陽能電池以及風力、潮汐發電等新能源，只能提供動力，不能提供有機化工原料。

液體燃料在可預見的將來是不能取代的，很難想像世界上目前廣泛使用液體燃料的大量汽車、拖拉機會在短期內均用電動車輛代替，也不可能想像不久的將來會出現電動的大型客機。然而，物質適合代替石油作為目前廣泛應用的有機化工原料呢？目前切實可行的代用品是乙醇和乙醇汽油。

水解酒精與乙醇汽油

乙醇俗稱酒精，它以玉米、小麥、薯類、糖蜜等為原料，經發醇、蒸餾而製成。所謂車用乙醇汽油，就是把變性燃料乙醇和汽油以一定比例混配形成燃料。它能有效降低汽車尾氣污染，又能減少汽油消耗。

中國在一九九九年開始生產乙醇汽油，並率先在吉林進行推廣試點。去年二月，國家發改委等八部委聯合發布了《車用乙醇汽油擴大試點方案》，把試點範圍擴大到九個省。目前，車用乙醇汽油的推廣在中國已呈燎原之勢，其中在吉林省車覆蓋率已接近九成，在遼寧、黑龍江和河南市場覆蓋率也平均達到八成以上。

在當前油價高漲的情況下，專家預測，兩到三年內，中國車用乙醇汽油將佔到市場份額的百分之二十五至三十。現在每消耗一噸乙醇，國家將省下五千二百六十三美元。

其實，純酒精代替汽油作為汽車燃料也不是新發現。早在第二次世界大戰期間有些國家因汽油供應緊張即改用酒精駕駛汽車，數十年前高性能的賽車也採用百分之百的酒精作為燃料。

而水解酒精與酒精最大的不同之處在於原料的差異。酒精的主要原料是糧食。專家測算，目前中國汽油消費在四千萬噸，若全部推廣使用乙醇汽油，則需要生產四百萬噸乙醇，折合成糧食，大約需要一千三百多萬噸糧食。水解酒精是利用可再生的植物纖維作原料，如木材加工廠的鋸末、刨花，造紙廠排出的碎片纖維廢渣，以及各種禾草、秫秸、果皮等製作而成。地球上的石油資源總有耗盡的時候，而糧食受產量所限，又屬於戰略物資，因此，水解酒精將比乙醇汽油更有可能成為石油的最佳代用品。

用植物纖維生產酒精

中國早在上世紀五十年代就開始了新能源的探索，利用亞硫酸鹽製漿廢液生產酒精、黏合劑及飼料酵母，成功地揭開了應用植物纖維生產酒精的奧秘，為推進乙醇汽油的發展提供了前景。一九六六年黑龍江省南岔木材水解廠建成水解車間投產，用鋸末為原料，年產酒精四千噸。北京輕工業設計院王義鏞是這個項目的負責人。

王義鏞稱，只有糧食、食糖生產過剩的國家，才能將大量的以糧食和食糖作為原料生產的酒精用作液體燃料。即使像美國和巴西那樣，糧食或食糖極其豐富的國家，目前也開始十分重視利用纖維原料生產酒精的工作。美國達爾特摩斯學院（Dartmouth　College）曾研究出一種很有希望的植物纖維連續水解過程，用稀硫酸在高溫高壓下水解木材，轉化百分之五十的木材纖維素為單糖，得到百分之七至八的單糖溶液。這個過程後來就成為生產酒精的重要途徑。

水解酒精的原料為植物纖維，它的原料來源比木材加工廠的原料要廣泛得多，也不像造紙廠對原料要求得那樣嚴格。一些不適合製材或造紙的原料，如林區枝椏材，木材加工廠的鋸末、刨花、造紙廠備料及篩選排出的碎片及纖維廢渣，以及各種禾草、秫秸、種子皮、果殼等，只要是其中含有較多的纖維素就可以用作水解酒精的原料，在這方面途徑很多，來源廣闊。

能源培育場就地取材

王義鏞早年畢業於燕京大學，他在研究中發現，森林採伐時一般均有大量的廢材以樹枝、樹樁的形式留在森林中，其數量根據採伐的方式不同約佔總採伐量的一成五到四成。把這一部分不適合製材的廢料取出進行水解將為國家提供大量的液體燃料。如能把上述廢料很好地收集利用，作為原料生產酒精，將為國家提供大量化工原料及液體燃料。

不過，如果以目前石油生產及液體燃料消耗的規模生產酒精，僅依靠現有的植物纖維廢料顯然是不足的，為此，王義鏞提出，必須建立水解原料基地──能源培育場。他認為，能源培育場的概念和植樹造林不同，它只著眼於生物量的收穫，而對木材的材徑尺寸並無要求，樹苗和大樹一樣能夠很好地用作原料。所以能源培育場著重於在盡可能小的地方，盡快生長出盡可能多的纖維物質。傳統的林場樹木的間距大約每株二到五米，即每株樹木約佔地五到十平方米的土地，以便在樹木長成時，仍有足夠的地位接受充足的陽光。

能源培育場並不像普通用於製材或造紙的森林培育那樣重視樹木本身的材徑規格，而只著重生物量的獲取，因此應盡量有效地利用土地和陽光，一平方米土地上種植的樹木愈多，一平方米內能接受太陽能也愈多，經太陽能轉化、貯存、收穫的生物量也愈多。因此能源培育場培育的樹木應密集種植，而採伐周期大約僅為一年。所用的樹種應當是那些長得很快，而在收割後可以由樹樁發芽再生，不用重新種植的樹種。桉木、石梓木、銀合歡等都有這種特性。北方的柳木、楊木也具有這種特點，都適合作為能源培育的材種。

王義鏞表示，建一個年產一萬噸無水酒精的水解廠大約需要四千公頃能源培育場，即不再需要由外部供應任何能源。可以在能源培育場十公里範圍內建設水解廠，由於原料運輸距離短，採伐收割容易，它絕不像目前在林場收取枝椏材加以利用那樣困難。能源培育場在經營一兩年後即可取得收益，而不像目前一般森林培育往往要經過幾十年後才能見到經濟效果。同時在短期內即可收到綠化植被，改善環境，調節氣候，減少水土流失，防止土地沙化等方面的效用。

實踐證明具經濟效益

如果進一步揭示光合作用的秘密，促進光能轉化為生物量的效率，或者特別培育出適合作為能源培育的速生雜交植物，以及提高纖維素轉化為單糖的比例，降低水解廠本身的能源消耗等，還將使水解原料所需要的土地面積大大縮小。這方面的潛力不僅是巨大的，且發展前景也是無法估量的。

中國的天然資源雖然豐富，但也要十分重視合理使用能源及開發新能源的工作，並為將來石油資源耗盡後液體燃料的發展前景提前做出安排。

值得一提的是，王義鏞早年開發的這項採用植物纖維原料生產酒精的科研成果，當年在黑龍江投產後，經多年生產實踐證明技術可靠，經濟效益亦可觀。但是，由於當時林業部門只顧超產而忽視森林培育，致使附近小興安嶺森林被伐光，最後工廠因原材料缺乏被迫停產，這應該是一個沉痛的教訓。