第二代生物燃料油
木柴燃料汽车
在第一二次世界大战期间欧洲各国曾广泛使用这
种可以直接燃烧木柴驱动的汽车
在大庆油田发现以前我国也曾广泛使用这种汽车
在石油资源日益枯竭的今天难道我
们也要使用这种汽车吗
第一代生物燃料
在第二次世界大战期间日本曾经使用煤粉 酒精
松节油的混合物来代替航空煤油
第一代生物燃料
国际市场原油价格上涨，各国环境保护的要求提高，有力地推动了
乙醇、生物柴油等生物燃料的发展。
巴西在发展乙醇方面处于领先地位。目前，巴西有320家乙醇生产
厂，今后5年还将增加50多家。巴西汽车燃料中兑有25%的乙醇，而
新一代汽车可以完全使用乙醇为燃料。为了满足市场需求，今后5年
巴西计划投资约60亿美元，建设新甘蔗种植园和乙醇工厂。
美国的乙醇产量自2001年以来已翻了一番，目前乙醇已占美国运
输用燃料的3%。美国新能源法案提出，今后几年乙醇产量将再增加
一倍的目标。欧盟则确定了 到2010年生物燃料占总燃料消耗6%的
目标。德国已成为全球最大的生物柴油生产国。泰国、印度、澳大
利亚等30多个国家为生物燃料厂提供原料，扩大了油 棕榈、大豆和
椰树等的种植面积。
全世界八亿开车的人与二十亿吃不饱饭的人的战争
生物燃料可以用植物或植物制品为原材料。目前，
第一代生物燃料以可食用作物为原料，主要包括
玉米、大豆（美国）、甘蔗（巴西）。用可食用
作物制造生物燃料 是最简单可行的，因为把这些
可食用作物转化为燃料的技术是现成的。然而，
第一代生物燃料并非长久之计，原因很简单：没
有足够的耕地能够满足发达国家10% 的液态燃油
原料需求。
一旦将玉米生长、收获及加工期间的所有排放纳
入经济成本预算，第一代生物燃料显然并不是我
们所期望的、对环境安全具有积极影响的能源形
式。
第二代生物燃料主要以纤维素质材料为原料，如富含纤维素、生长
迅速的草本植物，因此将英文汽油（gasoline）单词中前缀“gas”
去掉，引入 “grass”（草），就组成了形象生动的专有名词“草油
”（grassoline）。可转化为草油的原料有很多，从木材废料（锯木
屑、木质建筑残片）到 农业废弃物（玉米秸秆、小麦茎秆），再到
“能源作物”［生长迅速、纤维含量高、专门种植用作草油原料的
草本和木本植物］。这些原料作物耕作成本低（与每桶 石油有等价
能效的草油为10到40美元）、量大，更关键的是，这些作物的种植
生产不会干扰和危及粮食生产。大多数能源作物能够在不能用作农
田的边际土地上 快速生长。还有一些能够在被废水或者重金属污染
的土壤中生长并净化土壤，如生长周期较短的灌木柳树。
生物质经高温裂解生成合成气，是目前技术上最有发展
前途的研究热点。合成气是一氧化碳和氢气组成的混合
气体，可以由任何含碳的物质制得。 通过德国科学家于
20世纪20年代发明的费托合成，合成气通常可以转化成
柴油、汽油或者乙 醇。第二次世界大战期间，德意志第
三帝国就利用FTS将德国的煤矿石转化为液体燃油。目前
多数传统化石能源公司都拥有合成气转化 技术，准备在
汽油价格过高时将这种热油转化技术引入市场。
生物质被装入反应器中加热到700℃以上，通入
蒸汽或者氧气，产生一氧化碳、氢气和焦油的混
合物。清除焦油后，将混合气体压缩到20～70个
大气压，使它 们通过一种专门设计的固体催化剂
反应器生成液体燃料（这种固体催化剂可以捕获
单独的反应物分子，优先催化特定的化学反应）。
合成气转化催化剂最初是为把天 然气及煤矿石转
化成燃油而开发的，但它也同样适用于处理生物
质。
（1）烃类生成反应
CO+2H2→(-CH2-)+H2O
（2）水气变换反应
CO+ H2O→H2+ CO2
由以上两式可得合成反应的通用式：
2CO+H2→(-CH2-)+ CO2
由以上两式可以推出烷烃和烯烃生成的通用计量式
如下：
（3）烷烃生成反应
nCO+(2n+1)H2→CnH2n+2+nH2O
2nCO+(n+1)H2→CnH2n+2+nCO2
3nCO+(n+1)H2O→CnH2n+2+(2n+1)CO2
nCO2+(3n+1)H2→CnH2n+2+2nH2O
（4）烯烃生成反应
nCO+2nH2→CnH2n+nH2O
2nCO+nH2→CnH2n+nCO2
3nCO+nH2O→CnH2n+2nCO2
nCO2+3nH2→CnH2n+2nH2O
间接液化的主要反应就是上面的反应，由于反应条件的不同，还有甲烷
生成反应，醇类生成反应（生产甲醇就需要此反应），醛类生成反应等等。
现在，科学家仍然更擅长发酵玉米籽粒（有效成分为淀
粉），而不是打断纤维素分子链，使它们转变成可发酵
单糖，但最近这方面取得了突破性进展。量子化学计算
模型之类的强大工具的引入，使化学工程师能够在原子
水平控制反应进程。目前科 学家将研究重心集中在，如
何快速将这种微观尺度的控制级别提升到炼制厂这样的
工业水平。尽管此领域依然处于起步阶段，一些示范工
厂已经开始运行，第一个商 业化生物燃料炼制厂预计在
2011年建成。人类历史上的能源新纪元──草油时代也许
很快就要到来。
