生物谷报道:柳枝稷是美国草原地区的乡土植物,一直被用来进行水土保持或作为牛饲料,自从人们发现这种植物可以用来生产乙醇后,柳枝稷迅速成为生物燃料研究领域里的“明星”。美国农业部的遗传学家 Ken Vogel说,在美国3个州(内布拉斯加州,北达科他州和 南北达科他州)不同农场进行5年的田间试验结果表明,种植柳枝稷这种大草原的草,并将其加工转化为纤维素乙醇,产出远远高于投入。
该项研究是迄今为止最大规模的关于能源净产出、温室气体排放、生物质能产量、农业投入成本和预计纤维素乙醇产量的研究。
Vogel说,研究结果非常清楚地显示,柳枝稷不仅仅产能高,而且可以用做可再生的生物燃料以减少对石化燃料的依赖,并且能降低温室气体的排放和改善农村经济。
美国农业部和农业及天然的资源学院(Institute of Agriculture and Natural Resources)的联合研究结果也发现,从柳枝稷制备得到纤维素乙醇的过程所释放的温室气体,远少于生产汽油所释放的温室气体。
在精炼加工厂,柳枝稷的生物质能被降解为葡萄糖和木糖,这些糖可进一步发酵变成与玉米乙醇类似的生物乙醇。玉米和高粱等谷物是目前美国生产生物乙醇的主要原料。
未来像柳枝稷这样的多年生作物,以及庄稼的残渣、林木的尾料等等,均可用作生产纤维素乙醇的原材料。这些纤维素乙醇在市场上的份额,有望最终能够占美国石油消耗量的30%。现在,将生物质能转化为纤维素乙醇的技术正在不断完善,其中有一些小的精炼厂获得美国能源部的支持来扩大规模。
Vogel指出,一个最有意义的发现是,那些使用肥料和其他能量——例如除草剂和农业机械所需的柴油——的农田的产出是不使用肥料、除草剂和其他能量的混合草地的产出的6倍。这一结果与一年前在美国《科学》杂志上发表的一项颇受争议的研究形成了鲜明的对比,该研究认为与玉米制成的乙醇相比,用很少的肥料和其他能量种植的混合草地将产出更高的净能量。实际上,当前的研究表明,利用传统农业技术种植柳枝稷产出的乙醇平均每公顷只比玉米少一点。Vogel说:“其底线是低能量系统在经济上是可行的。”
美国加利福尼亚大学伯克利分校能源生物科学研究所所长Christopher Somerville表示:“这真是一篇重要的论文。”Somerville指出,它将成为未来研究的基线,这是因为农业科学家正在大踏步地培育那些高产出的柳枝稷新品系。
这项研究的结果发表在今年1月7日出版的PNAS上。