种出绿色能源
图片来源：nationalgeographic
回到很久很久以前的原始社会，人们还不懂得利用煤炭、石油，更没有发明出任何装置来发电，那他们用来煮熟食物和取暖的能量来源又是什么呢？没错，就是烧柴火。这种传统的能量利用方式直到今天还在一些农村使用着。
来源于树木的木柴属于生物质能的一种。生物质指的是所有动物、植物、微生物以及它们的代谢产物，总之都是主要由碳元素和氢元素构成的有机物。而生物质能就是储存在这些生物质中的能量。和煤炭、石油这些化石燃料一样，它们本质上都是来源于植物捕获阳光能量的光合作用。
许多生物都可以为我们提供生物质能，常见的有树木、庄稼、藻类和各种有机废物。其中能被有效地转化成能源的农作物就叫做能源作物，比如油菜、向日葵、大豆、花生、棕榈、蓖麻等油料作物，从它们那里提取的油不仅能作为食用油，还能用来合成生物柴油给汽车提供能量。那么除了油料作物，我们又该如何利用其他生物质中的能源呢？
最直接的方式就是燃烧，就像我们烧柴火，绝大多数有机物都可以被直接燃烧释放热量。但是我们知道，直接暴露在空气中燃烧会对大气造成污染。聪明的人们还想到了其他很多种方式，包括各种物理、化学、生物转化的方法，下面就让我们来了解一下吧！
高温分解
不同于燃烧，这种方式是在隔绝氧气或低氧的环境下对生物质进行高温加热，生物质在分解过程中会产生固态的生物炭、液态的热解油和气态的合成气，它们都可以被当作燃料使用。
生物炭和燃烧产生的木炭一样，因为富含碳元素而呈现出黑色，但生物炭的制造不会污染大气，而且还能用来吸收固定空气中的二氧化碳。一些农民伯伯会把生物炭播撒到田地里来改善土壤环境，帮助植物生长。
热解油也是黑乎乎的，属于焦油的一种，由各种含氧有机物混合而成，可以用来燃烧提供热量、发电，也能用来制造塑料。科学家们还在研究如何把热解油作为石油的替代品，因为石油的储藏量是有限的，但是生物质却可以源源不断地产生。
合成气主要是由一氧化碳和氢气构成，这两种气体都是可燃的。一氧化碳燃烧会产生二氧化碳，而氢气燃烧产生的是水，不会对环境造成任何污染，所以氢能源也被认为是最有发展潜力的清洁能源，只是现在我们的技术还没跟上。
微生物分解
上面提到的高温分解方式依然需要我们额外消耗能量，但其实自然界中就存在着一个个高效的能量转化“工厂”，只不过小到你用肉眼看不见，它们就是微生物们。微生物在我们的生活中无处不在，大人喝的啤酒、医生用的酒精，还有我们吃的面包都离不开微生物的发酵作用。而非常容易燃烧的酒精（乙醇）也是一种燃料，所以人们想到了用微生物来生产能源的方式。微生物和我们一样也要“吃饭”，能够制造酒精的酵母菌需要的是有机物中的糖类，所以我们会用高粱、甘蔗、玉米等含糖量高的农作物来生产酒精。
微生物不仅能帮我们转化香甜农作物中的生物质能，动物臭臭的粪便和我们的剩菜剩饭等有机废物对它们来说也是香喷喷的大餐。这些有机废物暴露在空气中会腐烂分解，其实就是微生物们在争抢着享用大餐，但这样并不能产出我们想要的能源物质。于是我们专门打造了沼气池来收集各种有机废物，在其中营造缺氧的环境，目的是让不喜欢氧气的厌氧菌们大量繁殖，为我们生产甲烷这种气体燃料。还记得之前介绍的天然气吗？甲烷正是它的主要成分，而有了沼气池我们也可以自己制造甲烷了。
这些将生物质转化为能源的方式听起来似乎都很费劲，既然我们已经有了各种可以直接使用的化石燃料，为什么还要开发生物质能呢？最重要的原因就在于化石燃料是有限的，几分钟就烧完一块的煤炭，却需要花费数百万年时间来形成。而植物的生长周期则短得多，可以在1年到几十年的时间长成，听起来也不短，但我们可以一边消耗一边种植新的植物，从这个意义上说，生物质能也是一种可再生能源，同时也是最有希望替代化石燃料的能源。
作者：Mirror
审稿：于颖卓，中科院地理科学与资源研究所博士
京公网安备11010502039775号
