琥珀色的汽油浪潮?:草原草可能成為汽油替代品

多種草原物種可能成為“碳負”生物能源的來源

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爭奪未來替代能源的競爭就像一場起跑線錯落有致的賽馬。玉米在政府補貼的支援下率先衝出,但有報道指出,玉米在轉化為乙醇的過程中實際產生的化石燃料排放量超過了作為燃料所避免的排放量,因此被迎頭趕上。這一認識使得大豆和柳枝稷迎頭趕上。突然,技術進步使得稻草和玉米秸稈等廢棄物迅速進入人們的視野。現在,一種新型生物質能源正在猛衝:由明尼蘇達大學的生態學家和經濟學家團隊推動,高度多樣化的低維護草原草混合物已正式加入競爭。該團隊在明天出版的《科學》雜誌上報告稱,這些多樣化的草原物種構成了碳負能源,可以緩解全球電力消耗的 19% 和全球石油消耗的 13%。

生態學家大衛·蒂爾曼指出,在五到七年內,乙醇或生物柴油等生物燃料的來源將從僅限於玉米粒和大豆擴充套件到纖維素,一種已知富含乙醇的植物糖。“當我們轉過那個彎時,”蒂爾曼說,“我們希望擁有生產纖維素的最有效方法,使其成為生物質原料。” 基於他在明尼蘇達州雪松溪自然歷史區對作物進行了 10 年的種植工作以及其他科學論文中的估計,蒂爾曼計算出,在貧氮、退化的土地上種植多年生草原草混合物——如一枝黃花、印地安草、大須芒草和柳枝稷——實際上可以比在同一土地上僅種植一種物種多提供高達 238% 的生物能源。(在貧瘠的土壤中單獨種植柳枝稷,其能量回報僅為多樣化地塊的三分之一。)此外,與在肥沃土壤中種植的玉米制成的乙醇相比,他聲稱他的地塊每英畝可以多回報 51% 的能量。

蒂爾曼發現的關鍵在於:據報道,他的過程是碳負的——這意味著植物在其轉化為生物燃料或電力的過程中,其根部可以儲存比其產生的更多的碳。蒂爾曼說,這種負碳現象的發生是因為草原草在地下具有複雜的根系,通常佔植物總生物量的三分之二,使其成為高效的碳匯:“當它們生長時,它們必須[吸收]大量的碳,以維持根系的存活並形成這些非常龐大的根系,” 蒂爾曼推測,這些多樣化的系統可能會使用更多的硝酸鹽,即土壤中的“限制性營養物質”,這會餓死分解碳的細菌,從而使植物更好地維持其根系。明尼蘇達州的研究小組根據他們自己的土壤取樣估計,每英畝土地,這些草原每年可以固存高達 1.8 噸的二氧化碳。


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密歇根州立大學的生物質能保護研究員布魯斯·戴爾認為,儘管蒂爾曼“為退化土地的利用提供了一個有趣的視角”,但他做了一個關鍵的“蘋果與橙子的比較”:將玉米生產乙醇(一個實際運作的產業)與草生產乙醇(目前是假設性的,由於經濟限制)進行比較。他指出,如果草確實成為乙醇的可行來源,那麼這項技術也將適用於玉米的未利用部分,例如秸稈。蒂爾曼反駁說,儘管分解秸稈會產生更多的乙醇,但這將進一步改變玉米的碳平衡。“如果你從玉米田中取走秸稈並將其用於生物能源,你將會減少土壤中的碳儲存,”蒂爾曼解釋道。“我們正在努力尋找一種在提供能源的同時,還能給我們帶來減少溫室氣體排放效益的東西。”

加州大學伯克利分校能源與資源小組的教授亞歷克斯·法雷爾說,草原草加入替代燃料馬拉松比賽令人興奮,但這可能需要數年時間才能確定如何最好地利用這種新資源——無論是用於電力還是生物燃料。“即使我們找到一種環境上合適的方式來利用這種資源,它也只會是任何解決方案的一部分,”他警告說。“它不是萬能藥。”

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