化学趣话 第八期 .doc

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1、时间：2014年3月命题：李铭审订：高一化学自助餐内容：化学趣话（第八期）班级：姓名：学号：生物燃料排碳：不只是平衡在西班牙的沙漠里，绿色的污泥在纵横交错的管道里安静地冒着泡。它吸收着荒漠的阳光，吞噬着附近工厂排放的CO2，迅速地成长着。每天，工人们刮掉一些污泥，将他们带走转化为石油。照这样看，人们在一天内做着地质学上要4亿年才能完成的工作。确实，这不是什么普通的石油。它属于一类神奇的“负碳”燃料，能把碳从大气中抽出并一劳永逸地封锁起来。其中倒也没什么深奥的原理——你栽种某种植物（在这里是藻类），待它们从空气中吸收一定的CO2，将它们的油份榨出

2、，就能得到碳含量丰富的残渣。它们正是“负碳燃料”的关键。如果将这残渣中的碳贮存起来，暂时阻止它们分解到空气中，空气中CO2的减少量就会超过这些生物燃料的排放量。这可不是什么账面花招——这大概是短期内最实用的气候改善方案了。虽然它还处于萌芽阶段，可像通用电气，英国石油公司和谷歌这样的公司都纷纷为此掏腰包了。每当你开车或者搭飞机到某个阳光明媚的地方去，大气层里的碳就多了一点点，地球也就又暖了一点点。生物燃料是缓解这一问题的方法，因为植物在生长时从大气中吸取CO2，从而不会增加碳足迹。今天，最广泛使用的生物燃料是由玉米制得的乙醇。理论上，这样的燃料应

3、该能够实现“碳平衡”，也就是说，从大气中每吸收100个碳原子，燃烧时这100个碳原子正好返回大气。不幸的是，这没那么简单。农民翻土、施肥和收获时（更别提运行乙醇工厂燃烧的天然气和煤了），需要大量的化石燃料支撑，这使得碳平衡成为天方夜谭。你可能会说，“soeasy”，只要在生物燃料生产过程中捕捉排放的碳就行了。例如生产乙醇的同时，也能得到纯CO2这个副产品。为此，今年早些时候，农业巨头阿彻·丹尼尔斯·米德兰公司（ADM）开始在伊利诺伊州的迪凯特建造全美首个大型碳捕捉及储存项目。它将公司乙醇工厂中的CO2抽吸，压缩并就近存入地下。计划每年可以储存超

4、过一百万吨CO2。然而靠ADM的乙醇不能实现真正的碳平衡：生产乙醇的能耗令碳排放量只比化石燃料减少了两三成。或许可以用可再生能源替代所有乙醇工厂消耗的化石燃料。但这不能解决粮食作物生产生物燃料的另一大难题：它们与食物竞争土地。2010年，玉米酿成的乙醇占美国运输燃料的8%，用掉的玉米却占了全国总量快40%。如果乙醇替代了所有的化石燃料，它要么会把食品价格推得突破天际，要么逼着农民找新的土地——最可能是两者同时。为了削减大气中的温室气体，我们需要想些办法。“问题是我们能找到的这些办法里，有多少不会让这些生物和土地提供的其它服务打折扣？”约翰内斯·

5、莱曼，康奈尔大学伊萨卡分校（纽约）的土壤学家如是说。这正是为什么藻类这么前途无量，尤其是单细胞、蓝绿色的变体，也就是我们所说的蓝藻。它们远比地上的作物长得快，可以达到大豆20倍。它们产石油的能力也能通过基因工程轻易提高。最厉害的是，他们能在海水或者不能耕种的碱地上的微咸水中生长，不会妨碍食物生产或者破坏森林。这些特点对“生物燃料系统”（BFS）公司尤其有吸引力，这家西班牙阿利坎特的小公司做的生意是将蓝藻细菌变成“蓝色石油”。公司在位于西班牙沿海沙漠上的水泥厂旁搭建了试点工厂，后者排放藻类生长所需的CO2。蓝色石油BFS主席伯纳德·埃斯托洛耶佐用

6、数据揭示了生产过程如何降低碳排量，结果发表在《新科学家》杂志上。为获得一桶石油，这些藻从水泥作坊的烟囱中吸收超过两吨的CO2。然而，这里不是所有的CO2都能永别大气层。培育藻类需要定期混合，这需要能量，而提供肥料和制造石油的过程（已获得专利）需要高温高压，自然也需要能量。这些过程需要的所有化石燃料总共排放700千克CO2。燃料自己被使用（比如在汽车引擎里）又会再放出450千克。剩余的碳——大约相当于900千克CO2——呆在剩余物中，那是一种无机碳污泥，可以被填埋或者混入水泥中。“它们永远不会回到大气中。”埃斯托洛耶佐说。BFS的试点工厂每天每公

7、顷藻大约生产2.5桶原油。埃斯托洛耶佐称，照这个速度，BFS这样的系统能替代现在全球的原油模式，只需占用利比亚沙漠四分之一大的一块地方就行。三千五百万公顷当然是很大一块地方，但如果能产出相当于我们每天使用的九千万桶石油的话，也不算太过分。这也是大约全球田地总面积的1%，工厂分散到世界各地的话，就能很快实现了。不过，这项目还须三思而后行。尽管石油还没上市，但开销已经成为了巨大的绊脚石：BFS的设备决不便宜。光是孕育藻类的聚碳酸酯管道每公顷要花费一百万美元还多，而搅拌藻类需要大量电力。2010年国际能源总署的报告显示，藻类生物燃料的成本至少5美元每

8、公升。为了保证公司经济运作，BFS以补品形式售出高价值的藻类副产品，如ω-3脂肪酸。生物燃料还是新生事物的时候，这可能还管用，一旦市场上产品泛滥，营养