今年，在美國各地 NASCAR 賽道上飛馳的賽車發出震耳欲聾的轟鳴聲和尖嘯聲，它們引擎燃燒的是一種新型燃料：乙醇。考慮到這項運動在 1920 年代禁酒令期間走私玉米威士忌和其他產品的歷史淵源，這可能被視為一種輪迴。畢竟，作為燃料的乙醇只是 200 度的飲用酒精——儘管與更傳統的石油基汽油混合在一起。
但 NASCAR 絕非孤例：自 2007 年以來，美國 IndyCar 賽事有時完全使用乙醇燃料。當然，用發酵玉米澱粉製成的乙醇如今在美國扮演著更為平淡的角色，約佔全國乘用車燃料的 10%。事實上，2010 年，美國使用了約佔全國玉米作物 40% 的產量（這些玉米生長在約 3000 萬公頃的優質農田上），並將其轉化為約 500 億升酒精燃料。這比 1979 年的每年約 1.9 億升以及 2005 年的 136 億升大幅增加。
美國環境保護署最近批准了將乙醇以 15% 的比例摻入國家燃料供應的計劃（目前的比例為 10%）——這一舉動招致了立法者的批評或讚揚，這取決於他們來自該國的哪個地區。那些沒有大量玉米作物的州指出補貼浪費——自 1978 年以來，聯邦和州補貼以及稅收抵免至少為每升 10.6 美分——而玉米產區的州則指出避免了外國石油進口。無論如何，美國國會目前正在辯論是否終於到了結束玉米乙醇補貼的時候——這些補貼自 1970 年代以來一直存在。
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可再生燃料協會（乙醇行業的遊說團體）總裁兼執行長羅伯特·丁尼恩認為：“我們正在幫助緩和汽油價格，並使這個國家擺脫對進口石油的依賴。” “我們生產 135 億加侖，佔汽車燃料供應的 10%。如果將這些從市場上移除，汽油價格將飆升。”
簡而言之，生物燃料是替代石油在提供液體運輸燃料方面的主導作用的最緊迫的可再生替代品之一。事實上，用糖或澱粉發酵製成的乙醇是目前唯一大規模供應的替代燃料——全球生產超過 800 億升酒精燃料。當採取積極的短期方法來減少車輛燃燒化石燃料產生的溫室氣體排放時，生物燃料可能是唯一可行的解決方案。這就是為什麼美國政府設定了一個目標，即到 2022 年，生產各種生物燃料——包括大致相當於今天每年釀造的玉米乙醇量——使美國生物燃料總產量達到 1360 億升。
酒精（能量）的極樂
製造乙醇是人類最古老的技術訣竅之一，因為它也促成了人類最古老的娛樂性藥物之一的誕生。在可追溯到 9000 年前的陶器中發現了乙醇殘留物，表明人類早在有記載的歷史之前就開始用酵母發酵糖類。自汽車時代黎明以來，乙醇一直是一種燃料——早期的福特 T 型車就使用乙醇，直到人們清楚地認識到廉價石油可以生產出更好、更便宜的燃料，即汽油。
殼牌石油公司生物領域創新全球經理傑里米·希爾斯說：“發酵仍然是生產[乙醇]分子的最有效方法。” “我們有 2000 年的發酵經驗。它是一個低溫、低壓系統。”
發酵可能是最古老的生物技術之一，但這並不意味著它很便宜。據生產全球 50% 以上酶製劑的諾維信公司稱，將玉米中的澱粉轉化為特殊酵母可以消化成乙醇的糖類所需的酶，每升成本為 1 美分或更低。隨著該公司和其他公司改進酶製劑的發酵工藝，這些價格持續下降，但最終產品乙醇仍然比石油衍生的汽油更昂貴。
這意味著補貼：僅 2010 年就達到 70 億美元，這還不包括稅收抵免、關稅和其他激勵措施。事實上，根據美國政府問責辦公室的資料，在 1980 年至 2000 年間，美國政府僅在玉米乙醇方面就投入了約 190 億美元的稅收減免，而且每升生物燃料的乙醇補貼通常高於生物燃料替代的每升汽油的總成本。像 Poet 或 Archer Daniels Midland 這樣的農業綜合企業巨頭（以及石油公司瓦萊羅）在美國生產的大部分乙醇都歸功於政府用納稅人資金提供的慷慨補貼。
但即使撇開補貼不談——畢竟，如今在美國使用的每種能源都繼續獲得聯邦稅收優惠以及其他激勵措施——建造所有玉米磨坊、不鏽鋼發酵罐以及其他以大規模生產運輸燃料所需的乙醇基礎設施，也存在簡單的經濟成本。
加利福尼亞石油公司雪佛龍技術風險投資公司（研發投資基金）生物燃料和氫能業務部門副總裁傑弗裡·雅各布斯說：“在生物燃料領域，由於能量密度和收集限制，我們談論的是非常小的設施，可能每年只有 4000 萬加侖。” 事實上，美國農業部 (USDA) 估計，該國需要 528 家生物煉油廠——美國目前有 204 家純玉米澱粉制乙醇工廠——以及 1680 億美元的基礎設施投資才能實現其當前的生物燃料目標。“這也需要幾十年才能建成。”
此外，還有傳統蒸餾的能源成本，通常透過燃燒天然氣等化石燃料來提供能量，在蒸餾過程中，肉湯被煮沸以將乙醇從發酵它的水和酵母混合物中分離出來。經過所有這些麻煩，一加侖乙醇燃料只能讓汽車行駛相當於一加侖汽油的三分之二的路程——它是一種能量密度較低的燃料——儘管它確實有助於汽油燃燒而不會產生令人窒息的一氧化碳，而這正是最初將其摻入燃料供應的原因。
正如美國農業部在 1986 年關於汽油酒精的報告中指出的那樣：乙醇“在經濟上是站不住腳的”，並且“如果沒有大規模的新政府援助，就沒有任何長期生存前景”。最近，國會研究服務處在去年 10 月的一份報告中指出，如果將 2009 年美國玉米作物的全部歷史最高紀錄用於生產乙醇，也只能替代約 18% 的全國汽油消耗量。研究人員寫道：“擴大玉米基乙醇以顯著提高美國能源安全可能不可行。”
然後是環境影響，包括直接和間接影響。例如，來自中西部玉米田的肥料徑流促進了墨西哥灣的藻類大量繁殖，進而造成了巨大的缺氧“死亡區”。而且，在美國種植更多玉米意味著該國生產的大豆減少，從而推高了大豆的價格，導致巴西農民清理更多的亞馬遜雨林來種植更多主食。普林斯頓大學農業專家蒂莫西·瑟欽格指出，這意味著大量的溫室氣體排放。“我們無法透過玉米乙醇獲得能夠產生溫室氣體效益的結果。”
這最初是追求乙醇等生物燃料的環境原因——理論上，它可以平衡植物生長時吸收的二氧化碳與燃料燃燒時釋放的二氧化碳。但美國乙醇產業僅僅是將已經種植的作物（玉米）轉化為燃燒的燃料。瑟欽格指出，這意味著植物的生長並沒有利用額外的二氧化碳來抵消由該植物製成的燃料燃燒時排放的二氧化碳。“這是一種抵消，”他說。“這是一種非常昂貴的方式來產生非常小的影響。” 事實上，國會預算辦公室 (CBO) 估計，每節省一噸二氧化碳，乙醇補貼的成本為 750 美元。
即使是甘蔗——由於其生長速度快，並且能夠產生可直接被酵母發酵的糖（不同於需要額外步驟的玉米澱粉），因此是生產乙醇的最節能作物——也需要每年約兩米的降雨量，這使得在世界上大部分現有耕地上無法種植甘蔗。而且，要用甘蔗製成的乙醇來替代當今所有的汽油需求，需要在熱帶地區種植超過 3.2 億公頃的甘蔗——超過目前用於農業的所有土地的一半，是當今種植的約 2000 萬公頃甘蔗的數倍。此外，發酵 3.8 升乙醇至少需要 5.7 升水——如果算上種植玉米所用的水，則需要更多——當水資源變得稀缺時，這個等式可能行不通。事實上，瑞士政府資助的 2007 年一項研究發現，當今所有最重要的生物燃料——玉米或甘蔗乙醇以及大豆或棕櫚油生物柴油——總體上比化石燃料造成更多的環境損害。
食物與燃料之爭
關於乙醇，也許最大的擔憂體現在一家石油公司在英國的努力上：英國石油公司 (BP) 將在多個工廠將英國小麥轉化為乙醇，以提高該國的能源安全。當然，小麥是主要的糧食作物，用它來製造燃料會對全球作物市場產生影響，導致食品價格上漲。
以玉米為例。美國生產全球出口玉米供應量的 60%，並將其保留的玉米用於從牲畜飼料到您選擇的飲料中的甜味劑等各種用途。將玉米轉化為乙醇會提高玉米的價格，進而提高牛排或雞蛋等食品的價格。現在玉米的價格超過每蒲式耳 7 美元，而 21 世紀初的價格為每蒲式耳 2 美元。
國會預算辦公室估計，乙醇對近期食品成本上漲的貢獻高達 15%。而且這種情況不僅僅發生在美國。聯合國糧食及農業組織在 2008 年上次糧食危機期間的一份報告中指出，對生物燃料用糖和玉米的需求增加是“世界市場上糖和玉米價格上漲的主要因素之一，而這反過來又導致了更高的食品價格。” 事實上，國際糧食政策研究所已將富裕國家的生物燃料補貼稱為等同於對食品徵稅。
當然，使用本土作物——無論影響如何——確實減少了美國每天進口約 1100 萬桶外國石油（以及確保外國石油供應所需的軍事糾纏）的需求；它還改善了農村社群的生計。美國能源部長朱棣文在 2 月份於菲尼克斯舉行的全國乙醇會議上發表講話時說：“我們才剛剛開始意識到本土燃料的好處，”儘管他也對玉米是否是燃料的合適作物表示懷疑。
就目前而言，無論是用玉米還是甘蔗發酵，乙醇仍然是生物燃料之王。殼牌等石油公司正在大力投資甘蔗生物燃料，與巴西乙醇公司 Cosan（名為 Raizen）成立合資企業，每年生產 22 億升甘蔗乙醇。殼牌公司的希爾斯說：“在所有公路運輸燃料的替代品中，在未來 20 年內，生物燃料肯定是答案。”殼牌公司預測，到 2030 年，生物燃料將佔全球運輸燃料市場的約 9%。“在目前所有的生物燃料選擇中，巴西甘蔗確實產生的二氧化碳更少。”