纤维素乙醇以及将绿色燃料推向市场的努力
这篇文章最初发表于耶鲁环境360.并经许可在此转载。
多年来，纤维素乙醇一直被吹捧为一种唾手可得的技术，它将提供更清洁、更环保的交通燃料，并可替代环境不可靠的玉米乙醇。好用的买球外围app网站
但是，从农业废料、草类和其他非食物来源的纤维素中提取燃料的复杂性已经证明是令人生畏的，这将纤维素燃料工业推向了更遥远的未来——直到现在。
今年秋天，三家新的、商业规模的纤维素乙醇工厂将在美国投产。在过去的12个月里，意大利和巴西的另外两个先进的生物燃料设施已经开始运作，其他的设施也在筹备中——这向许多行业观察人士表明，长期以来预测的纤维素基燃料最终可能会到来。
能源专家都不敢肯定。
首先，尽管美国政府要求在全国的燃料供应中加入一些乙醇，但市场仍然受到大多数现代汽车发动机设计的限制，这些发动机通常无法容忍纤维素乙醇提供的清洁燃料比例超过小部分。
让事情更加复杂的是，联邦官员正在考虑减少那些非常混合的指令——纤维素燃料支持者表示，此举将在该行业起步之前阻碍其发展。与此同时，最近的研究表明，从作物残渣中提取的乙醇，名义上的优势是不像以玉米为基础的燃料那样与食品市场竞争，但它本身也会对环境造成不利影响。
纤维素乙醇是否会克服这些挑战，或通过更先进的生物燃料纳入，还有待观察。然而，金融业的支持者相信，纤维素乙醇就会发现其利基 - 即使他们在利用一切从他们制造塑料和工业润滑油，家用洗涤剂寻找其他方式来与他们的产品取代石油。
“纤维素乙醇将引领我们更接近能源独立，”克里斯托弗Standlee，全球事务中的阿文戈亚集团执行副总裁，新的纤维素乙醇设施落后的公司之一说。“我们将不必支付$ 1十亿每天要进口外国运输燃料。”好用的买球外围app网站
加强供应
今年9月，位于爱荷华州埃姆梅斯堡的“自由计划”(Project Liberty)工厂投入了2.75亿美元，成为美国首个商业化规模的工厂。苏福尔斯的Poet拥有27家玉米乙醇工厂，而荷兰的生物技术公司Royal DSM则计划通过每天使用770吨玉米棒子、玉米皮和玉米秆，最终每年生产2000万加仑的纤维素乙醇。
阿文戈亚集团，西班牙可再生能源巨头，在HUGOTON，菅直人开5亿$工厂10月17日，该公司计划每年生产25000000加仑，使用千吨每天的玉米秸秆，小麦秸秆，用专用的原料，如柳枝稷和草原沿草。
化工巨头杜邦公司在爱荷华州内华达州投资2亿美元的工厂计划于年底投产，目标年产量为3000万加仑。
这三家工厂预计每年生产近8000万加仑的纤维素乙醇——这对这类燃料来说是一个巨大的增长，但仍远远低于美国去年使用的1350亿加仑汽油的1%。而这只是联邦政府目前要求将17.5亿加仑纤维素乙醇纳入国家燃料供应的一小部分。
事实证明，用秸秆和茎秆生产乙醇比用玉米和其他作物生产乙醇要困难得多。
上世纪70年代的石油危机后，乙醇似乎提供的石油政治充满进口有吸引力的，自然的选择。巴西推出了一个蓬勃发展的行业甘蔗生产乙醇，而在美国，玉米等作物 - 含有丰富的生产燃料所需的单糖 - 是丰富的，需要新的市场。
美国开始补贴乙醇生产的认真，和早期的研究还提出一个重要的环境效益：燃烧乙醇发射波长比燃烧汽油更少的温室气体排放量，尤其是当保在所有的二氧化碳，虽然越来越多的植物会吸收。
美国迅速成为全球乙醇生产的领导者，巴西紧随其后。但科学家们很快开始对这种“绿色”燃料进行更深入的研究。许多研究表明，考虑到整个生产周期，从玉米等粮食作物中提取的乙醇的排放状况仅略好于石油燃料，有时甚至更差。随着农业用地被用来种植这些燃料作物，科学家开始担心土地使用变化带来的额外排放，肥料径流带来的污染增加，以及灌溉和加工用有限的水的额外消耗。
在玉米价格居高不下，在2008年也引起关注 - 无论对错 - 即乙醇生产是抬高了全球粮食价格上涨。
从玉米棒子、秸秆和树叶等植物的非食用部分，甚至是城市堆肥等有机废物中提取的纤维素乙醇，被认为是解决这些无数问题的答案。在食品供应方面没有竞争，美国能源部的一项研究发现，纤维素乙醇将比汽油减少86%的温室气体排放。
2007年，联邦政府增加了在全国液体燃料供应中混合乙醇的现有要求，具体增加了纤维素乙醇的目标——以数十亿加仑为单位。但事实证明，这过于乐观了。纤维素分子与木质素和其他物质紧密结合，赋予植物坚硬和强度，在糖转化为燃料之前，需要一个复杂的分解过程。
在过去的十年里，企业已经开发出了克服这些障碍的新方法，但成本高得令人望而却步。与此同时，政府的燃料混合要求一直是批评人士的一个笑话，因为从技术上讲，炼油厂和燃料混合商被要求在全国的燃料供应中包括数十亿加仑的纤维素乙醇，尽管出于所有实际目的，这个国家的任何地方都没有生产纤维素乙醇。
生物燃料的政治
支持者希望，美国即将投产的三家工厂——其中两家是在联邦贷款担保的帮助下建成的——最终将开始改变阻碍纤维素乙醇发展的数学模型。
但仍然在很大程度上取决于对遵守旨在减少对化石燃料的依赖政府的措施。
华莱士泰纳，在西拉斐特，印第安纳州普渡大学的能源经济学家表示，新工厂的成功将取决于以下因素的微妙组合。
他说:“这需要降低酶的成本，提高效率，降低原料成本。”他补充说，得益于政府的补贴，这三家工厂在头两年享受半价原料。
泰纳说，所有新的生产工厂都严重依赖联邦燃料混合目标来维持生存。
鉴于此，生物燃料制造商对美国环境保护署(Environmental Protection Agency)去年秋天提出的一项新规定感到担忧，该规定将大幅降低可再生燃料总量目标和高级生物燃料混合目标。对于纤维素乙醇来说，这意味着减少99%，从每年17.5亿加仑减少到1700万加仑。
生物燃料行业一直强烈反对该提案，并焦急地等待着美国环保署2014年的最终规定——尽管管理和预算办公室预计要到中期选举后才会公布该规定。Poet的联邦事务主管罗布·瓦尔特(Rob Walther)说，这种不确定性在过去一年令投资环境降温。
“我们有数亿美元的走，因为拟议的规则的远离我们，”他说。
然而，即使是EPA到2014年实现更高的目标，各种乙醇制造商仍然面临着艰难的道路。
“这需要对服务站的部分巨额投资，”克雷格·考克斯，用于农业和非营利性的环境工作组自然资源高级副总裁说，“该部门一直不愿至今。”
同时，工程师们也忙于开发新的，所谓的“插入式”直接可以替代汽油的生物燃料，以及既不需要专门设计的引擎，也没有复杂的基础设施的变化 - 在这里和投资都在上升。
Tyner说:“埃克森美孚刚刚给爱荷华州立大学提供了100万美元，用于进一步开发drop-in燃料。”他还说，美国军方也对drop-in燃料技术表现出浓厚的兴趣。
海军和农业和能源，农业的美国部门舰队之间的合作计划，将生产插入式喷气燃料三家工厂。
今年4月，一项由政府资助的研究发表在同行评议的《自然气候变化》杂志上，纤维素乙醇也受到了打击。该研究表明，用玉米作物残渣制成的生物燃料实际上比汽油产生更多的温室气体——至少在短期内是这样。研究人员的模型表明，当这些作物废料从数百万英亩的土地上被清除，而不是留下用碳来滋养土壤时，问题就出现了。
纤维素乙醇的支持者迅速谴责了这一研究是有缺陷的，但在美国考虑到困难的市场，这三家公司的新纤维素厂美国的后面都忙着虎视眈眈其他市场为他们的产品。
所有有计划许可其工艺和技术，以及杜邦公司最近宣布，将提供纤维素乙醇潮在其洗涤剂的使用。外部关系经理杜邦南希·克拉克表示，该公司还创造了其他消费类产品，如地毯和服装的酶。市场对于美国以外的纤维素乙醇 - 在南美，亚洲和欧洲的 - 也可能有助于提振的新兴产业。
但对环境工作组的考克斯来说，经济和政策的复杂性给石油行业和政策制定者提出了重要问题。
“我认为它会引发更大的问题：我们是正确的生物燃料道路上？”考克斯说。“If we could wipe the slate clean, and sit down and say, ‘OK, we want a biofuel that could make a substantial contribution to reducing fossil fuels, and would actually reduce greenhouse gases from liquid transportation, and was good for the environment, good for the air, good for soil, good for water — would we have picked corn ethanol? I think the answer is clearly no.”
