【大紀元1月16日訊】如果你有機會來到美國南達科他州甦福爾斯機場的候機大樓，不妨趁著行李運到前的空閑四處參觀一下。一輛綠白相間的印地賽車（Indy）穿梭在幾條行李傳送帶之間，車身上的貼花圖案標明它以乙醇（ethanol）作為燃料；在租車公司的攤位前，有一個醒目的標志，提醒客戶不要給出租車加注E85當地出售的超級乙醇混合燃油，這種混合燃油會損壞出租車引擎，因為當地的出租車並不是為這種混合燃油而設計的。

乙醇之鄉甦福爾斯，是美國將碳水化合物（carbohydrate）轉變為碳氫化合物（hydrocarbon）的推廣中心。

在美國，乙醇熱潮持續高漲，甚至開啟了一個燃油轉換過渡期，規模之大，恐怕只有40年前電力行業建造的數百座核電廠方可媲美。2005年8月，美國國會通過了一項重要能源法案，要求到2012年，將乙醇年產量從2005年時的40億加侖左右增加到75億加侖（1加侖約等于3.8升），以便取代進口燃油。業界人士認為，在美國政府的稅收優惠和補貼政策扶持下，特別是如果油價仍然居高不下，那麼這一目標的實現有望大大提前，因為將農作物轉化為乙醇的成本，遠遠低于2006年秋天的汽油零售價每加侖2.50美元。

實際上，據美國可再生燃料協會（Renewable Fuels Association）介紹，2006年美國的乙醇產量超過50億加侖。與每年約1,400億加侖汽油和柴油消耗量相比，雖然這一數量還顯得微不足道，但是乙醇產量在一年內卻增長了50％。美國能源部（DOE）負責能效和可再生能源的副部長安迪卡斯納（Andy Karsner）稱，由于高油價增加了乙醇的市場吸引力，開發商紛紛修建乙醇工廠。他斷言美國將出現一個乙醇繁榮期，“類似于19世紀50年代賓夕法尼亞州的石油熱”。

這股熱潮真能給人們帶來好處嗎？實際上，目前我們生產乙醇的方式並沒有多大優勢。美國所有的商業乙醇燃料都用玉米粒制造，采用能量密集型的生產方式。一些研究表明，煉制一加侖乙醇所耗用的能量，甚至高于它燃燒時所提供的能量。即使一些支持玉米乙醇的研究，也只能證明它的能源淨收益微乎其微；另一種持反對意見的研究則表明，同原油－汽油循環比起來，玉米－乙醇循環在減少溫室氣體方面的作用，幾乎可以忽略不計。

在乙醇生產廠商完善縴維素（cellulose）乙醇生產方法之前，玉米乙醇毫無經濟或環保意義。縴維素是組成玉米稈、樹木及其他草本植物草睫的木質成分，對它的管理和收割只需要耗費較少的能源。但是，雖然科學家知道某些基于生物學的加工方法，可以轉化縴維素中的糖分，但是一些試圖生產縴維素乙醇的公司，迄今也未能形成商業規模的批量生產。甘蔗是最佳植物能源，它所擁有的可用于制造乙醇的糖分含量，遠遠高于玉米稈和草本植物中的含量，但是美國缺乏巴西那樣的氣候條件和廉價勞動力，無法對甘蔗進行開發利用。

要實現用縴維素生產乙醇，就需要對農業生產和工業生產工藝進行重大改進。否則，乙醇仍將是幾乎沒有任何淨收益的、難于利用的產品，美國也將繼續依賴進口石油。

玉米乙醇︰可再生能源？

不少人一直把用玉米生產的乙醇視為“可再生能源”。據最新調查統計，生產一加侖玉米乙醇可謂“入不敷出”，所耗用的其他能量（如天然氣、柴油）幾乎接近或甚至高于它所產生的能量。況且，各生產環節中排放的二氧化碳，也有悖于“清潔能源”的初衷。

美國生產的大部分乙醇，都被用作汽油的一類添加劑，它可以按1：9的比例與汽油混合使用，這是普通引擎能夠使用這種混合燃油而不遭致損壞的最高比例。在有些地區，主要是在農業區，駕駛員能夠購買到E85混合燃油，這種混合燃油含有85％的乙醇和15％的普通無鉛汽油（unleaded regular gasoline），主要供專門設計的“柔性燃料”（flexible fuel）引擎使用。對于普通引擎而言，乙醇與蒸餾酒中所含的酒精一樣，會腐蝕掉引擎和燃油系統中的密封件。數百萬輛汽車都裝備了這種引擎（不過許多車主都並不知情），然而E85銷售點卻只有幾百個，而且目前這一燃油供應鏈的擴展速度極為緩慢。

盡管如此，玉米乙醇仍然發展迅猛，部分原因在于，在美國華盛頓哥倫比亞特區，它擁有一支由農業州參議員和眾議員組成的強有力的兩黨支持者隊伍。此外，它還得到了一些非農業州地區人士的支持，這些人認為美國應減少對進口石油的依賴。由于玉米能年復一年栽種和收獲，鼓吹者便認為乙醇是一種可再生燃料。美國可再生燃料協會還印發了一本裝幀精美的宣傳小冊子，暗示每年消耗75億加侖乙醇，就意味著少進口1.79億桶外國石油。這一水平大約相當于美國15天的石油進口量雖然不能“藥到病除”，但至少開了一個好頭。

然而，這只是玉米乙醇的表面風光而已，實際上它仍有不少問題。第一個問題在于，一標準桶（42加侖）乙醇只相當于大約28加侖汽油，因為一標準桶普通無鉛汽油含有約11.9萬英熱單位（Btu，1英熱單位約為1,055焦耳）能量，相比之下，一標準桶乙醇只含有8萬英熱單位能量。因此你給油箱加滿E85混合燃油時，其實只相當于加了2/3油箱的汽油。即使一加侖乙醇的售價更為便宜，但要行駛一加侖汽油所能行駛的里程，你必須購買更多的乙醇。

第二個問題則在于，美國缺少生產乙醇所需要的某些資源。美國的玉米資源確實豐富，玉米地從甦福爾斯機場四周一直連綿延伸到遠方。但制造乙醇需要耗費大量的天然氣。燃油用乙醇的生產方法與酒用乙醇的制造方法基本相同。酵母（yeast）消耗掉糖分而釋放出酒精和二氧化碳，所獲得的產物經過蒸餾，讓酒精蒸發，然後將酒精收集起來加以冷凝。各個生產環節都需要用天然氣來加熱。目前，生產一加侖乙醇（含有8萬英熱單位能量），需要大約3.6萬英熱單位的天然氣。

20世紀90年代，美國國會力圖通過一些法案，鼓勵乙醇制造廠商生產更多乙醇，支持一些農業州的經濟發展。當時天然氣較為便宜，每百萬英熱單位的天然氣平均價格約為3美元，而到2005年冬天，天然氣價格已　升至14美元。此外，高需求量必然會刺激天然氣價格向上攀升。雖然乙醇支持者認為乙醇燃料是未來可持續能源的一個組成部分，但是耗費的大量天然氣，卻是不可再生的，甚至難以支持現在的需求。美國乙醇產量正在下降，加拿大乙醇產量也滿足不了人們的消費需求。具有諷刺意味的是，為了制造“本土”乙醇，美國將不得不從北美洲以外的地區進口更多的天然氣。

一些乙醇生產廠商正在用煤替代天然氣，但這又有悖于人們對于清潔能源和可再生能源的定義。燒煤會釋放大量的二氧化碳，這樣一來，使用乙醇燃料的汽車對氣候變化造成的影響，反而要比原來使用普通汽油的汽車嚴重得多。理論上講，一家乙醇生產廠為了生產乙醇，可從電力公司購買電力來提供生產所需熱量，但是對于許多美國電力公司來說，那樣就可能意味著，要燃燒更多的煤和天然氣來滿足這一用電需求。生產乙醇還需要一些其他形式的能源。乙醇不像汽油或柴油那樣可以用管道來輸送，因為這類輸送管道很容易進水，雖然水不會與汽油或柴油混合，但是卻能與乙醇混合，一旦混合就會破壞乙醇的燃料熱值。因此，為了將乙醇運往市場，就需要動用卡車，有時還需要長途運輸，這就必須消耗柴油。此外，聯合收割機收割玉米作物也要耗用柴油，而種植玉米所用的化肥，其生產過程也離不開天然氣。

上述一些問題成了計算乙醇“淨能量平衡”的關鍵因素。這一話題引起了人們激烈爭論。2005年，美國康奈爾大學的農學教授戴維皮門特爾（David Pimentel）宣稱，制造一加侖乙醇所耗費的能量，超過了它燃燒時產生的能量。一些持相反意見的人則反駁說，皮門特爾幾乎沒有考慮乙醇副產品的價值，其中一些能夠用作家畜飼料（可取代栽種部分用作飼料的玉米），而且他將一些與乙醇無關的能源成本也統統算到了乙醇頭上，甚至包括了乙醇工廠工人的用餐成本。但是，這些分析家都一致認為，即使乙醇的淨能量值為正，增益也十分微小。同一年，美國生物科學學會（American Institute of Biological Sciences，縮寫為AIBS）的一份重要研究報告斷定，用玉米生產的乙醇所能產生的能量，僅比生產玉米乙醇所需的能量多出10％左右。與巴西用甘蔗生產乙醇高達370％的能量產出相比，這一數據顯然微不足道。

據美國阿爾貢國家實驗室運輸研究中心的環境科學家王全錄（Michael Wang）估算，考慮到所有的生產環節玉米地施肥、玉米收割、將玉米澱粉漿蒸餾為酒精等等，每生產100萬英熱單位的乙醇，需要耗用74萬英熱單位的化石燃料。雖然乙醇一直被當作為農產品推廣，但它基本上還是化石燃料的產物。

在減少溫室氣體方面，乙醇帶來的好處更是微乎其微。在2006年1月出版的《科學》雜志上，美國加利福尼亞大學伯克利分校的能源與資源助理教授亞歷山大 E法雷爾（Alexander E. Farrell）撰文宣稱，乙醇在減少溫室氣體方面的作用“難以確定”。在考察了各種研究報告之後，法雷爾及其合作撰稿人斷定，在排放大氣污染物方面，用天然氣生產的乙醇比汽油產品要稍好一些，但是用煤生產乙醇卻更糟糕。燃燒一加侖汽油釋放大約20磅二氧化碳（1磅約為450克），其中包括了來自汽車引擎和煉油廠的排放量。盡管乙醇的這一可比數據尚存爭論，但到底是稍好一點還是更糟一些，主要取決于乙醇的生產過程。以限制二氧化碳排放量為理由，鼓吹乙醇燃料的說法是靠不住的。

原載《環球科學》2007年第2期
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