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张连翔，孔繁轼，赵桂芝
摘要：该文简要介绍了“石油植物”的发现、种类及其特点，在此基础上，就我国如何开展“石油植物”研发工作等提出几点意见和建议，尤其要破例把“石油植物”的引进、研发与“948”项目和有关重点科技攻关项目、生态工程项目结合起来，一并启动，重点支持，力争在短期内赶超国际水平。
关键词：“石油植物”；研发工作；特别关注；重点支持
数百年来，煤炭、石油和天然气一直是人类能源的主角。但是，随着文明的飞速发展、人口的急剧增长和能耗的成倍增加，这些不可再生资源日趋紧缺，能源危机已直接威胁到世界的和平与发展，成为不同政治制度国家共同关注的难题。因此，新的可再生资源的研发，就愈加紧迫地摆在人类面前。且不说矿物能源这种日趋枯竭的危机局面，仅就它对环境的污染而言，也足以令人扼腕了。
正当人们对能源的前景倍感忧虑的时候，科学家们设想，既然煤炭、石油和天然气的“祖宗”皆系远古时代的植物，那么就有可能通过种植绿色植物来“生产”石油，从而为人们所利用。令人欣喜的是，经过长期不懈的探索，终于发现了许多种能直接或间接“生产”石油的植物。于是，“石油农业”应运而生，并悄悄地在世界各地兴起。
所谓“石油植物”，系指那些可以直接生产工业用“燃料油”或经发酵加工生产“燃料油”的植物总称。显然，大力引进、发掘、培育“石油植物”，使之像作物的春种秋收一样，春播绿草，秋收“石油”，无疑具有能源革命的重大意义。
1 “石油植物”的发现
20世纪70年代，石油输出国组织成员国因故决定临时停止向美国出口石油，以示制裁。
美国加利福尼亚大学的化学家、诺贝尔化学奖得主梅尔温·卡尔文突发奇想，决定寻找可能生产“石油”的植物，进而从地里“种”出石油来。以卡尔文为代表的研究小组足迹遍及世界各地，从寻找产生类似于石油成分的树种入手，集中研究了十字花科、菊科、大戟科等十几个科的大部分植物，分析了这些植物的化学成分。功夫不负有心人，历经多年的寻觅，终于在巴西的热带雨林里发现了一种名为“三叶橡胶树”的高大的常绿乔木。这是一种能产生“石油”的奇树，人们只需要在它的树干上打一孔洞，就会有胶汁源源不断地流出。
卡尔文博士对这种胶汁进行了化验，发现其化学成分居然与柴油有着惊人的相似之处，无需加工提炼，即可充当柴油使用。将其加入安装有柴油发动机的汽车的油箱，可立即点火发动，上路行驶。1986年，美国率先进行人工种植“石油植物”，每公顷年收获“石油”120～140桶。随后，英国、法国、日本、巴西、菲律宾、俄罗斯等国也相继开展了“石油植物”的研究与应用，建立起“石油植物园”、“石油农场”等全新的“石油”生产基地。此外，他们还借助于转基因技术培育新品种，采用更先进的栽培技术来提高产量。
如今，美国种植的“石油植物”已扩展至数十万公顷，产量超过500万t；菲律宾种植的万余公顷银合欢树，预计6a后可收获“石油”13万t；瑞士准备种植10万hm2“石油植物”，藉以解决每年50%左右的石油需求量。“石油植物”的美好前景让我们看到了地球村上越来越多的蓝天。专家预计，21世纪初，“石油植物”将成为人类能源的宝库。
2 “石油植物”的种类
“石油植物”被称为21世纪的绿色能源。有关权威人士指出，有些树木在进行光合作
用时，会将C-H化合物储存在体内，形成类似石油的烷烃类物质。这一论断打破了人们惯常的思维方式，为更加卓有成效地寻找和发现“石油植物”奠定了理论基础。特别是卡尔文教授，1961年曾因一部关于光合作用的著作获得诺贝尔化学奖。化学家的热心支持和身体力行，使“石油植物”的研发工作取得了令世人为之瞩目的可喜成就。
在巴西，卡尔文教授看到一种名为橡胶树的植物，并考察了割胶作业。据他观察，这种植物每株每年可产胶汁40～60kg，其胶汁实质上就是石油，化学特性与柴油相似，所以不经提炼可直接充当柴油使用，若经简单加工尚可提炼出“汽油”。现在，橡胶树已被公认为是大自然中最为理想的可直接提供“生物石油”的植物之一。
在美国的加利福尼亚州，卡尔文找到了另一种虽不像橡胶树那样令人吃惊，但分非常广泛的“石油植物”，由于黄鼠等啮齿动物都害怕它的气味，故当地人称其为“鼠忧草”或“黄鼠草”。这种野草也可提炼“石油”，每公顷“鼠忧草”可提炼1t“石油”，经过杂交改良，每公顷产“油”量高达6t。在此基础上，美国学者还找到了30多种富含“石油”的野草，诸如乳草、蒲公英等。
在菲律宾和马来西亚，还有一种被誉为“石油树”的银合欢树，该树分泌的汁液石油成分含量很高。
在澳大利亚北部，科学家们发现了两种可以提炼“石油”的多年生野草——桉叶藤和牛角瓜。这些野草十分速生，高生长每周可达30cm，如果人工栽植的话，每年可收割多次。可采用溶解法从这两种野草的茎叶中提炼出一种白色汁液，然后再从中制取“石油”。另外，澳大利亚还有一种桉树，含“油”率高达4.2%，亦即，1t桉树可获取优质燃料5桶之多。
最近，日本科学家发现一种芳草类植物（分类上属于芒属植物）也是一种理想的“石油植物”。这种植物具有很强的光合作用能力，生长速度极快，一季竟能长3m高，故当地人又称之为“象草”。它对生长环境要求不高，从亚热带到温带的广阔地区到处均可生长，且无需施用化肥，仅凭根状茎上的庞大根系就能有效地吸收土壤中的养分。尤其值得一提的是，它的种植成本很低，还不足种植油菜成本的1/3，可是变成“石油”所产生的能量却相当于用油菜籽提炼“生物柴油”的2倍。就产量而言，1hm2平均每年可收获、提炼12t“生物石油”，比其它现有任何能源植物都高产。同时，由于这种芒属植物收割时植株较为干燥，所以提炼“石油”的转化率也很高。
其实，可提供“燃料”的植物未必都要在泥土里才能生长。奥兰多市净化池里的风信子长势良好，污水就是这种植物的最好营养物。因此，种植风信子可以达到一箭双雕的目的：既可净化水源，也可得到“可燃气体”。
从植物中提炼“石油”最令人鼓舞的前景之一是来自对藻类的研究与开发，因为它们生长迅速，产量也很高。例如，在淡水中生存的一种丛粒藻简直就是一种产“油”机，它们能够直接排出液态“燃油”。在美国西海岸附近的海域中，生长着一种巨型海藻，24h可长60cm，含“油”量很高。日本一个科研小组宣布，他们成功地从一种淡水藻类中提取出了“石油”，这种藻类“石油”生成能力远远超过预想的程度。
再有，加拿大科学家在地下盐水层中发现了2种生产“石油”的细菌，一种是红色的，一种是无色透明的，它们繁殖很快，2d可收获一次，每平方海里的水域中每年可生产14亿升“生物石油”。
20多年来，科学家们还发现300多种灌木、400多种花卉植物都含有一定比例的“石油”。“石油植物”主要集中在夹竹桃科、大戟科、萝摩科、菊科、桃金娘科以及豆科植物中，折断这些植物的茎叶，可从伤口处看见有乳白色或黄褐色液体流淌出来，这些液体中便含有与石油成分相似的碳氢化合物。
“石油植物”被称为21世纪的绿色能源。植物界可用于制成“石油”的植物品种很多，不少乔木、灌木、草本植物以及藻类、细菌等都含有可观的天然炼“油”物质。近年来，科学家还发现利用玉米、高粱、甘蔗等的秸秆可以生产“汽油酒精”，并可直接用做汽车的动力燃料。
有资料显示，现在全世界的生物质能源（主要是森林）每年的生长量相当于600～800亿t石油，是目前世界石油开采量的20～27倍，其潜力之巨大，由此可见一斑。据报道，英、美等一些工业发达国家利用木材加工“石油”现已进入实用阶段。英国一家公司采用液化技术，使100kg木材生产出了24kg“石油”，同时还生产出16kg沥青和15kg蒸汽；美国俄勒冈州一家以木片为原料的工厂，用100kg木片制取30kg“石油”。
卡尔文教授的实验，使“生物石油”生产变成了21世纪可能成功的事情。那么“能源农场”的设想在工艺上是否可行？经济上是否划算？对于这个问题，亚利桑那州植物生理学家皮帕尔斯主持的进一步研究作出了回答。数年来，他们在“鼠忧草”实验农场做了一系列有趣的试验。得出的结论是：直径为19.3英里的圆形土地种上“鼠忧草”以后，平均每24h可炼出500万升“石油”。亚利桑那大学还开始设计某种提炼“植物石油”的企业的雏型，这种企业7d内能生产450升“鼠忧草”粉末。同时又在设计既能提炼“石油”，又能提炼 “乙醇”的小型工厂。他们断言，再过10a以后，工业提炼设备可以在24h之间从1000t“鼠忧草”粉末中提炼出 18万升“石油”和13万升“乙醇”，剩下来的渣滓可以用作25000亿kw的热电站的燃料。要达到这么大的生产规模，需要开辟面积为14万hm2的“鼠忧草”种植场，相当于美国匹兹堡市那么大。
3 “石油植物”新能源的特点
“石油植物”作为一种新的可再生能源，与其它能源相比，具有如下优点：
① “石油植物”是一种独特的绿色清洁能源，在当今全球环境严重污染的情况下，开发应用它对保护环境十分有利。
② “石油植物”分布广泛，若能因地制宜地进行种植，便能就地取木成“油”，而不需勘探、钻井、采矿，也减少了长途运输，成本低廉，易于普及推广。
③ “石油植物”生长迅速，能通过规模化种植确保产量。
④ “石油植物”能源使用起来要比核电等能源安全得多，不会发生爆炸，泄漏等安全
事故。
⑤ 开发“石油植物”，还将逐步加强世界各国在能源方面的独立性，减少对石油市场
的依赖，可以在保障能源供给、稳定经济发展方面发挥积极作用。
由此看来，“石油植物”的研究与开发，是有效解决未来能源的重要新途径之一。难
怪能源专家们指出，21世纪将是“石油植物”大展宏图的时代。
4 几点建议
鉴于目前世界上许多国家都已开始“石油植物”及其栽培技术的研究，并在产业化方面取得了突破性进展，作为中国当代林业科技工作者，首先想到的问题是：面对新形势，我们怎么办？为此，笔者拟提出以下几点建议：
① 像我国这样一个正处在发展中的泱泱大国，能源问题对维护国家政治和经济安全的重要性是不言而喻的，有关方面特别是政府决策部门，应站在改革和发展的战略高度给予特别关注，审时度势，果断决策，立即着手与此有关的研发工作，时不我待。
② 有关专家特别是林学家应肩负起这一历史重任，在充分考察、详尽论证的基础上，积极谏言献策，发扬“铁人”精神，开展立项研究。采取“拿来主义”的思想路线，大力引进“石油植物”，按照适地适树的原则，营建“石油植物”种质资源基因库和“石油农场”，做好基础理论研究和应用研究的各项工作。
③ 值得注意的是，我国幅员辽阔，地大物博，也不乏“石油植物”。有报道称，海南的油楠树就是一种宝贵的产“油”植物，每株大树平均每天可产“油”10～15kg。要以卡尔文教授为榜样，广泛开展调查研究，积极发掘地产资源，力争赶超国际水平。
④ 有些“石油植物”（如“鼠忧草”和“象草”等）完全适合在沙漠、半沙漠地带以及多种荒漠立地条件下生长，既不与其它作物争地，又能改善生态环境，一举多得。因此，应破例把“石油植物”引进与“948”项目结合起来，把“石油植物”研发与有关重点科技攻关项目、生态工程项目结合起来，一并启动，重点支持，发挥多种效益，以求事半功倍。
该文原载《防护林科技》2004,(5):56-57 | 