科學家們正在尋找下一個能產生能源的生物燃料，比如柳枝稷，發電廠可以燃燒它來發電並減少碳排放。他們有一個非常挑剔的願望清單。
理想的物種不應該是糧食作物。它們需要生長迅速，並且必須在不太適合種植糧食作物的貧瘠土地上成功生長。它們應該具有抗病蟲害能力，並且還要產生足夠的生物質，使其能夠與化石燃料競爭。
伊利諾伊大學能源生物科學研究所的入侵植物生態學家勞倫·奎因說，問題在於，具有良好潛力的植物通常也具有使其成為潛在入侵物種的相同特性。這促使奎因和她的同事們提出了一個白名單，列出了適合生物燃料使用且入侵風險低的潛在物種。這項研究上個月發表在期刊BioEnergy Research上。
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奎因說，之前大多數關於潛在生物燃料植物或原料的研究都側重於識別應儘可能避免的高度入侵性植物。
她說：“我們並沒有真正聽到關於良好原料的好訊息，因此該行業不知道該怎麼辦。”
為了得出最終名單，研究人員使用一種名為澳大利亞雜草風險評估模型的工具，追蹤了 120 種潛在物種的入侵性潛力。該工具評估了繁殖性狀、對不同氣候的耐受性、遺傳構成以及與其他物種的競爭等特徵。在評估中得分較低的植物被認為是非入侵性的，而得分較高的植物則具有高度入侵性。
研究人員將候選物種範圍縮小到 49 種本地和非本地植物，這些植物都具有較低的入侵風險。一些潛在的候選物種包括大豆、一些桉樹品種、柳枝稷和楊樹。
在最終的 49 個物種中，有 24 種是本地植物。研究人員建議，這些物種只能在其當前範圍內安全地用作生物燃料。佛羅里達大學保護科學主任多利亞·戈登說，這留下了 25 種具有廣泛生物燃料潛力的植物。
換個名字，有害雜草能行嗎？
戈登說：“我們並不是說不要製造生物燃料，我們是說要小心，讓我們先看看這 25 種[物種]。”
該研究沒有考慮白名單物種的其他特徵，例如用水量或對病蟲害的易感性，這些因素對於潛在的原料也很重要。
對於戈登和其他研究人員來說，根除入侵物種的成本超過了效率較低的植物的缺點。“即使[這些物種]產量不高，我們也有很多東西可以利用，”戈登說。
她補充說，這些植物中的一些可以透過選擇性育種來生產更多的糖或更高的纖維。
儘管如此，巨型蘆葦Arundo donax等入侵植物仍然在能源行業內具有吸引力，因為它們能夠在短時間內產生大量的生物質。巨型蘆葦一年可以生長約 30 英尺，病蟲害少，並且可以在營養較少的土壤中生長。它在德克薩斯州也被認為是noxious weed，在加利福尼亞州則具有高度入侵性。
在俄勒岡州，波特蘭通用電氣公司 (PGE) 正在尋找在 2020 年之前將其燃煤 Boardman 工廠改造為使用生物質的方法。PGE 發言人史蒂夫·科爾森說，PGE 正在種植一塊巨型蘆葦的試驗田。
他說，該公司意識到這種植物的入侵性，他們正在與州和縣政府合作，實施有效的雜草控制措施，作為測試過程的一部分。
科爾森說：“Arundo最吸引人的地方之一是它的特性與玉米和苜蓿非常相似。” “我們將需要大量的生物質，因此尋找專用植物非常有吸引力。”
PGE 還在考慮其他替代方案，例如使用森林和農業廢棄物或高粱。該發電廠計劃明年進行一次試燒，可能在春季。“從我們目前的研究來看，這似乎是一個值得追求的領域，”科爾森說。
在佛羅里達州，購買許可證並交納保證金
生物燃料行業的一些成員已經在探索一些入侵性較低的作物選擇。REPREVE Renewables LLC 生產經過改良的芒草Miscanthus x giganteus的根莖，這是一種無菌雜交多年生草，用作原料。
該公司與農民密切合作，甚至幫助種植和收穫作物，以確保該物種不會變得具有入侵性。REPREVE 研發運營副總裁傑夫·克林根伯格說，種植者使用田地周圍的緩衝區作為將其留在原處的一種方法。
儘管使用替代植物來源生產生物燃料仍在發展中，但克林根伯格持謹慎樂觀態度。他說：“我認為市場將在未來幾年內增長。”
奎因和她的同事們不僅希望看到更多行業採用低入侵性原料植物，他們還希望州和聯邦政府加強監管，並在機構之間更清晰地溝通。
佛羅里達州是制定了管理原料種植綜合計劃的州之一。
有興趣在該州種植的種植者必須支付 50 美元的費用並申請許可證，才能種植超過 2 英畝的土地。許可證包括關於物種的詳細問題，潛在的種植者必須制定根除計劃和預算，以防該植物被證明是有害的。他們必須寄送植物樣本，然後由佛羅里達大學的科學家進行陽性鑑定，這些科學家與該州合作以對抗入侵物種。
佛羅里達州農業部植物產業司局長特雷弗·史密斯說，如果該植物被確定為可能存在問題，州官員將與種植者合作，進一步制定管理策略。
除了許可證外，種植者還必須購買相當於預期根除植物成本 150% 的履約保證金。史密斯說，種植者每年支付約 200 美元，保證金就像該州的保險。如果種植者決定突然放棄生產，該州可以兌現保證金以支付根除植物的費用。
史密斯說：“總的來說，該規則的要旨是正確的。” “這是一個很好的平衡，既能確保我們的安全，又不會嚇跑種植者。我們真的認為佛羅里達州可以成為生物燃料領域的領導者，但我們希望安全地做到這一點。”
巨型蘆葦的兩條規則
史密斯說，包括愛達荷州和密西西比州在內的許多其他州都詢問了他們的模式資訊，希望能複製佛羅里達州的做法。
奎因說，佛羅里達州系統的一個缺陷是保證金成本過於保守，不足以完全根除入侵植物。
由於涉及的機構範圍廣泛，聯邦層面的協調可能更加複雜。
研究人員在研究中指出，聯邦政府內部關於巨型蘆葦Arundo donax的政策似乎存在矛盾。雖然美國農業部植物流行病學和風險分析實驗室將巨型蘆葦列為高度入侵性植物，但它已獲得美國環保署 (EPA) 管理的可再生燃料標準 (RFS) 下的種植批准。
環保署女發言人埃內斯塔·瓊斯在一份宣告中說：“環保署就 RFS 計劃下新原料的審查和批准與美國農業部進行持續協調。”
像巨型蘆葦Arundo donax這樣的潛在入侵物種必須經過額外的監管要求，才能將該植物註冊為可能的再生燃料來源。瓊斯說，生產者還必須向環保署提交美國農業部的信函，說明“原料的擴散是否極有可能超出種植區域”。
機構間協調機構國家入侵物種委員會副執行主任克里斯·迪奧尼吉說：“這實際上是環保署試圖減少潛在危害，同時仍然滿足增加可再生燃料的要求。”
至於種植者是否願意使用奎因的白名單中的物種來降低傳播入侵物種的風險，迪奧尼吉說：“一個始終如一的主題是，如果你給人們一個替代方案，你幾乎總是會更成功。”
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