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在环保和可持续发展目标的推动下,乙醇燃料曾被寄予了很高希望,因为它被视为一种既有效率又能较少污染地球和减少温室气体的能源。但是,一系列的研究、探讨和实践后,乙醇燃料显现的缺点似乎变得更多,反而不如传统的石化燃料了。
乙醇燃料有害?
乙醇燃料多由玉米等农作物提炼而成。许多人希望使用乙醇燃料可以减少对石油的依赖和空气污染。但是,一项研究提出,使用乙醇燃料反而达不到人们的希望。
美国斯坦福大学大气科学家马克·雅各布森等人最近发表在《环境科学与技术》月刊上的一篇文章证明,乙醇燃料对人和生物健康损害比人们以前想像的还要大,因为以乙醇为燃料的车辆可能导致更多人罹患或死于呼吸系统疾病。如果用以乙醇为燃料的车辆替代所有的轿车和卡车,美国死于空气污染的人数将增加4%。
雅各布森等人的研究表明,乙醇含量高的混合燃料对公共卫生构成的危险相当于甚至超过汽油。雅各布森用电脑模拟2020年美国的大气状况。预计到那时,以乙醇为燃料的车辆将得到普及。而洛杉矶空气质量差,人口密度大,他们把模拟实验重点放在了洛杉矶。
研究人员用电脑模拟两种情形下的空气质量并加以对比。一种情况下,所有的轿车、卡车和摩托车等车辆都以汽油为动力,另一种情况下,上述所有车辆都以由85%的乙醇和15%的汽油配制而成的混合燃料E85为动力。在后一种情况下,美国部分地区E85会大大增加空气中臭氧的水平。而臭氧是烟雾的主要成分,同时又是哮喘、免疫力下降的元凶之一,哪怕是少量的臭氧也会导致严重的健康问题。
世界卫生组织估计,每年有80万人死于烟雾中的臭氧等化学物质。而雅各布森等人的研究发现,在以E85燃料为动力的模型中,到2020年,洛杉矶因呼吸系统疾病住院的患者将增加650人;因哮喘而前往急诊室就诊的患者将增加1200人。
从这个结果出发,研究人员认为,需要重新评估是否值得为开发乙醇燃料投入巨额资金。
乙醇燃料不“绿”反“黑”
现在的一些研究证明,乙醇燃料不仅体现不出“绿色”,反而可能成为“黑色”,导致环境恶化。
美国华盛顿州立大学的生物学家伯顿·沃恩的研究小组通过实际调查,发现在生产乙醇的过程中造成了另一种环境污染:生产富含乙醇的燃料会减少生物多样性和增加土壤的侵蚀,原因在于这些作物,如甘蔗和玉米的生产和收获模式。比如,收割甘蔗时焚烧会让收获变得更为容易,但是火焰会蔓延到邻近的土生植被。焚烧虽然可以产生肥料,但是生产和运输这些肥料所需的能源会导致大量的二氧化碳释放,而且清洗甘蔗还要消耗大量的水。在对一个酒厂调查时研究人员发现,每处理一吨甘蔗需要用水3900升(3.9吨水)。
为了生产乙醇燃料,农民必须种植大量的玉米、甘蔗,这也造成了土地和森林的减少。以巴西为例,生产商为获取乙醇,必须获得农业用地,大规模种植生产乙醇用的农作物。当农业用地难以获得时,利润的驱使可能使得亚马孙热带雨林、大西洋热带雨林和许多珍贵草原、林地受到侵犯。这些土地上的树木每年吸收大量的二氧化碳等温室气体,牺牲它们换取乙醇,这表面上看减少了温室气体排放,实际上却得不偿失。认识到这一问题,巴西有关人士正在呼吁巴西通过新法令确保巴西甘蔗种植园不会直接或间接造成重要热带雨林面积缩小。
另外,如果靠种植玉米来生产乙醇燃料,同样会在投入和产出方面出现负数,从而在经济上得不偿失的同时,还加剧环境负担。例如,种植玉米等原材料需使用化肥和杀虫剂,农场还需使用汽油驱动农业机械运作,这些行为和过程实质上都在消耗化石燃料。世界自然保护联盟调查的结果证明,种植玉米所能提供的燃料能量低于玉米种植过程中消耗的能量。而且有研究报告称,生产玉米的能耗比它自身能提供的能量高30%。因此,乙醇燃料有可能得不偿失。
乙醇生产导致粮价上涨
乙醇可以通过玉米、大麦、小麦、甘蔗和甜菜等普通农作物发酵获得。由于玉米、大麦等也是人们的主要粮食,用其做乙醇燃料的原始材料会造成汽车与人争夺粮食,结果自然会导致粮价上涨。
以美国为例,用玉米生产乙醇对粮价上涨起到了促进作用。2006年8月,出售一蒲式耳(等于35.238升)玉米美国农民可获得2.09美元,但2006年9月、10月、11月和12月,这个价格分别上涨到2.2美元、2.54美元、2.87美元和3美元。美国农业部2007年3月发表的一份报告指出,由于正蓬勃兴起的乙醇燃料工业对玉米需求激增,导致以玉米作为牲畜饲料的畜牧业成本增加,引发肉类价格上涨。而且,2006年美国乙醇燃料工业消耗了美国20%左右的玉米,今年预计增加至25%以上。另一方面,玉米价格的上涨牵一发而动全身。美国国家鸡肉协会分析,乙醇工业的竞争可能造成玉米供应不足,由此引发玉米价格上涨。
在用玉米生产乙醇燃料的巴西,由于玉米的供求关系发生变化,导致需要用玉米喂养的家禽业成本也提高,饲料价格已经上涨。此外,墨西哥一些人是靠玉米为食粮的,但这些以玉米为食的人突然发现,玉米饼成本已上升了60%。2007年1月,由于玉米饼价格暴涨,墨西哥发生了大规模抗议活动。
由于乙醇燃产会产生汽车与人争夺粮食的问题,因而可能导致贫富不均地区的进一步矛盾。曾经提出过“谁来养活中国”问题的美国地球政策研究所经济学家莱斯特·布朗最近指出,世界8亿机动车主和20亿贫困人口将大规模竞争粮食,机动车主想让车动起来,贫困人口则仅仅想吃口饭,活下来。这就是矛盾所在。委内瑞拉总统查韦斯则发出了更尖锐的批评,大量使用乙醇燃料会喂饱汽车饿死穷人。
因此如果乙醇燃料的问解决不好,将影响到乙醇燃料的生产和声誉。
采取另外的方法
由于用玉米等粮食生产乙醇燃料引起的争议较大,因而采用非粮食作物生产乙醇的呼声最高,比如甘蔗。在这方面,巴西走在了前面。巴西科学家发现,压榨甘蔗时的残留物,以前是作为废物被丢弃的,而现在可以利用这些残留物发电,从而节省将甘蔗加工成乙醇所需要的能源。
巴西研究人员还鼓励农民种植转基因甘蔗,而这些转基因甘蔗可以更加有效地转变为乙醇,同时这项技术推动了可抗虫害和抗干旱的甘蔗变种的生产。此外,巴西最大的甘蔗乙醇生产集团德蒂尼宣布,将从2012起正式从植物纤维素中生产乙醇。在目前的实验阶段,德蒂尼每天从植物纤维素中生产100升乙醇,生产成本是每升25美分,与从甘蔗汁中生产乙醇的成本差不多。
然而,即使是用非粮食作物,也还存在可持续发展和环保问题。比如,种植甘蔗会占用其他生产粮食的土地,也造成粮食减产和粮价上升。圣保罗州是巴西最大的甘蔗生产地,全国62%的甘蔗出产于此,乙醇燃料的生产热潮让这个州的土地价格大涨,尤其是离工厂近的地点,适合种植甘蔗的土地价格已经达到2002年时的两倍。
在中国,如果利用玉米、大豆作为生产乙醇原料,会加剧中国干旱缺水地区的旱情和电力紧张程度,有可能得不偿失。而且,如果在我国北方高寒地区使用乙醇汽油,还会发生另外的环境问题。使用乙醇汽油的机动车辆,尾气喷口处会不断流出水滴,在低温度条件下水滴在路面上可即刻形成一层薄薄的冰面。这种过薄的特殊冰面无法清除,使用工具除冰容易损坏路面,使用融雪剂则不易掌握剂量。而且由于“乙醇冰面”会因道路上汽车川流不息而反复多次产生,对行车安全也带来影响。
中国的目标是到2020年,乙醇消耗量占汽油总消耗量的比例由2%上升至10%,但是主要由玉米来生产。这就提出了使用乙醇燃料是否值得,是否更环保的问题。
乙醇燃料还需要更多的研究和实践才会得出是否可行的结论。
责任编辑 张田勘
乙醇燃料有害?
乙醇燃料多由玉米等农作物提炼而成。许多人希望使用乙醇燃料可以减少对石油的依赖和空气污染。但是,一项研究提出,使用乙醇燃料反而达不到人们的希望。
美国斯坦福大学大气科学家马克·雅各布森等人最近发表在《环境科学与技术》月刊上的一篇文章证明,乙醇燃料对人和生物健康损害比人们以前想像的还要大,因为以乙醇为燃料的车辆可能导致更多人罹患或死于呼吸系统疾病。如果用以乙醇为燃料的车辆替代所有的轿车和卡车,美国死于空气污染的人数将增加4%。
雅各布森等人的研究表明,乙醇含量高的混合燃料对公共卫生构成的危险相当于甚至超过汽油。雅各布森用电脑模拟2020年美国的大气状况。预计到那时,以乙醇为燃料的车辆将得到普及。而洛杉矶空气质量差,人口密度大,他们把模拟实验重点放在了洛杉矶。
研究人员用电脑模拟两种情形下的空气质量并加以对比。一种情况下,所有的轿车、卡车和摩托车等车辆都以汽油为动力,另一种情况下,上述所有车辆都以由85%的乙醇和15%的汽油配制而成的混合燃料E85为动力。在后一种情况下,美国部分地区E85会大大增加空气中臭氧的水平。而臭氧是烟雾的主要成分,同时又是哮喘、免疫力下降的元凶之一,哪怕是少量的臭氧也会导致严重的健康问题。
世界卫生组织估计,每年有80万人死于烟雾中的臭氧等化学物质。而雅各布森等人的研究发现,在以E85燃料为动力的模型中,到2020年,洛杉矶因呼吸系统疾病住院的患者将增加650人;因哮喘而前往急诊室就诊的患者将增加1200人。
从这个结果出发,研究人员认为,需要重新评估是否值得为开发乙醇燃料投入巨额资金。
乙醇燃料不“绿”反“黑”
现在的一些研究证明,乙醇燃料不仅体现不出“绿色”,反而可能成为“黑色”,导致环境恶化。
美国华盛顿州立大学的生物学家伯顿·沃恩的研究小组通过实际调查,发现在生产乙醇的过程中造成了另一种环境污染:生产富含乙醇的燃料会减少生物多样性和增加土壤的侵蚀,原因在于这些作物,如甘蔗和玉米的生产和收获模式。比如,收割甘蔗时焚烧会让收获变得更为容易,但是火焰会蔓延到邻近的土生植被。焚烧虽然可以产生肥料,但是生产和运输这些肥料所需的能源会导致大量的二氧化碳释放,而且清洗甘蔗还要消耗大量的水。在对一个酒厂调查时研究人员发现,每处理一吨甘蔗需要用水3900升(3.9吨水)。
为了生产乙醇燃料,农民必须种植大量的玉米、甘蔗,这也造成了土地和森林的减少。以巴西为例,生产商为获取乙醇,必须获得农业用地,大规模种植生产乙醇用的农作物。当农业用地难以获得时,利润的驱使可能使得亚马孙热带雨林、大西洋热带雨林和许多珍贵草原、林地受到侵犯。这些土地上的树木每年吸收大量的二氧化碳等温室气体,牺牲它们换取乙醇,这表面上看减少了温室气体排放,实际上却得不偿失。认识到这一问题,巴西有关人士正在呼吁巴西通过新法令确保巴西甘蔗种植园不会直接或间接造成重要热带雨林面积缩小。
另外,如果靠种植玉米来生产乙醇燃料,同样会在投入和产出方面出现负数,从而在经济上得不偿失的同时,还加剧环境负担。例如,种植玉米等原材料需使用化肥和杀虫剂,农场还需使用汽油驱动农业机械运作,这些行为和过程实质上都在消耗化石燃料。世界自然保护联盟调查的结果证明,种植玉米所能提供的燃料能量低于玉米种植过程中消耗的能量。而且有研究报告称,生产玉米的能耗比它自身能提供的能量高30%。因此,乙醇燃料有可能得不偿失。
乙醇生产导致粮价上涨
乙醇可以通过玉米、大麦、小麦、甘蔗和甜菜等普通农作物发酵获得。由于玉米、大麦等也是人们的主要粮食,用其做乙醇燃料的原始材料会造成汽车与人争夺粮食,结果自然会导致粮价上涨。
以美国为例,用玉米生产乙醇对粮价上涨起到了促进作用。2006年8月,出售一蒲式耳(等于35.238升)玉米美国农民可获得2.09美元,但2006年9月、10月、11月和12月,这个价格分别上涨到2.2美元、2.54美元、2.87美元和3美元。美国农业部2007年3月发表的一份报告指出,由于正蓬勃兴起的乙醇燃料工业对玉米需求激增,导致以玉米作为牲畜饲料的畜牧业成本增加,引发肉类价格上涨。而且,2006年美国乙醇燃料工业消耗了美国20%左右的玉米,今年预计增加至25%以上。另一方面,玉米价格的上涨牵一发而动全身。美国国家鸡肉协会分析,乙醇工业的竞争可能造成玉米供应不足,由此引发玉米价格上涨。
在用玉米生产乙醇燃料的巴西,由于玉米的供求关系发生变化,导致需要用玉米喂养的家禽业成本也提高,饲料价格已经上涨。此外,墨西哥一些人是靠玉米为食粮的,但这些以玉米为食的人突然发现,玉米饼成本已上升了60%。2007年1月,由于玉米饼价格暴涨,墨西哥发生了大规模抗议活动。
由于乙醇燃产会产生汽车与人争夺粮食的问题,因而可能导致贫富不均地区的进一步矛盾。曾经提出过“谁来养活中国”问题的美国地球政策研究所经济学家莱斯特·布朗最近指出,世界8亿机动车主和20亿贫困人口将大规模竞争粮食,机动车主想让车动起来,贫困人口则仅仅想吃口饭,活下来。这就是矛盾所在。委内瑞拉总统查韦斯则发出了更尖锐的批评,大量使用乙醇燃料会喂饱汽车饿死穷人。
因此如果乙醇燃料的问解决不好,将影响到乙醇燃料的生产和声誉。
采取另外的方法
由于用玉米等粮食生产乙醇燃料引起的争议较大,因而采用非粮食作物生产乙醇的呼声最高,比如甘蔗。在这方面,巴西走在了前面。巴西科学家发现,压榨甘蔗时的残留物,以前是作为废物被丢弃的,而现在可以利用这些残留物发电,从而节省将甘蔗加工成乙醇所需要的能源。
巴西研究人员还鼓励农民种植转基因甘蔗,而这些转基因甘蔗可以更加有效地转变为乙醇,同时这项技术推动了可抗虫害和抗干旱的甘蔗变种的生产。此外,巴西最大的甘蔗乙醇生产集团德蒂尼宣布,将从2012起正式从植物纤维素中生产乙醇。在目前的实验阶段,德蒂尼每天从植物纤维素中生产100升乙醇,生产成本是每升25美分,与从甘蔗汁中生产乙醇的成本差不多。
然而,即使是用非粮食作物,也还存在可持续发展和环保问题。比如,种植甘蔗会占用其他生产粮食的土地,也造成粮食减产和粮价上升。圣保罗州是巴西最大的甘蔗生产地,全国62%的甘蔗出产于此,乙醇燃料的生产热潮让这个州的土地价格大涨,尤其是离工厂近的地点,适合种植甘蔗的土地价格已经达到2002年时的两倍。
在中国,如果利用玉米、大豆作为生产乙醇原料,会加剧中国干旱缺水地区的旱情和电力紧张程度,有可能得不偿失。而且,如果在我国北方高寒地区使用乙醇汽油,还会发生另外的环境问题。使用乙醇汽油的机动车辆,尾气喷口处会不断流出水滴,在低温度条件下水滴在路面上可即刻形成一层薄薄的冰面。这种过薄的特殊冰面无法清除,使用工具除冰容易损坏路面,使用融雪剂则不易掌握剂量。而且由于“乙醇冰面”会因道路上汽车川流不息而反复多次产生,对行车安全也带来影响。
中国的目标是到2020年,乙醇消耗量占汽油总消耗量的比例由2%上升至10%,但是主要由玉米来生产。这就提出了使用乙醇燃料是否值得,是否更环保的问题。
乙醇燃料还需要更多的研究和实践才会得出是否可行的结论。
责任编辑 张田勘