在西班牙的沙漠里，綠色的污泥在縱橫交錯的管道里安靜地冒著泡。它吸收著荒漠的陽光，吞噬著附近工廠排放的CO2，迅速地成長著。每天，工人們刮掉一些污泥，將他們帶走轉化為石油。照這樣看，人們在一天內做著地質學上要4億年才能完成的工作。

確實，這不是什么普通的石油。它屬于一類神奇的“負碳”燃料，能把碳從大氣中抽出并一勞永逸地封鎖起來。其中倒也沒什么深奧的原理——你栽種某種植物（在這里是藻類），待它們從空氣中吸收一定的CO2，將它們的油份榨出，就能得到碳含量豐富的殘渣。它們正是“負碳燃料”的關鍵。如果將這殘渣中的碳貯存起來，暫時阻止它們分解到空氣中，空氣中CO2的減少量就會超過這些生物燃料的排放量。

這可不是什么賬面花招——這大概是短期內最實用的氣候改善方案了。雖然它還處于萌芽階段，可像通用電氣，英國石油公司和谷歌這樣的公司都紛紛為此掏腰包了。

每當你開車或者搭飛機到某個陽光明媚的地方去，大氣層里的碳就多了一點點，地球也就又暖了一點點。生物燃料是緩解這一問題的方法，因為植物在生長時從大氣中吸取CO2，從而不會增加碳足跡。今天，最廣泛使用的生物燃料是由玉米制得的乙醇。

理論上，這樣的燃料應該能夠實現(xiàn)“碳平衡”，也就是說，從大氣中每吸收100個碳原子，燃燒時這100個碳原子正好返回大氣。不幸的是，這沒那么簡單。農民翻土、施肥和收獲時（更別提運行乙醇工廠燃燒的天然氣和煤了），需要大量的化石燃料支撐，這使得碳平衡成為天方夜譚。

你可能會說，“so easy”，只要在生物燃料生產(chǎn)過程中捕捉排放的碳就行了。例如生產(chǎn)乙醇的同時，也能得到純CO2這個副產(chǎn)品。為此，今年早些時候，農業(yè)巨頭阿徹·丹尼爾斯·米德蘭公司（ADM）開始在伊利諾伊州的迪凱特建造全美首個大型碳捕捉及儲存項目。它將公司乙醇工廠中的CO2抽吸，壓縮并就近存入地下。計劃每年可以儲存超過一百萬噸CO2（見圖表）。

然而靠ADM的乙醇不能實現(xiàn)真正的碳平衡：生產(chǎn)乙醇的能耗令碳排放量只比化石燃料減少了兩三成。

或許可以用可再生能源替代所有乙醇工廠消耗的化石燃料。但這不能解決糧食作物生產(chǎn)生物燃料的另一大難題：它們與食物競爭土地。2010年，玉米釀成的乙醇占美國運輸燃料的8%，用掉的玉米卻占了全國總量快40%。如果乙醇替代了所有的化石燃料，它要么會把食品價格推得突破天際，要么逼著農民找新的土地——最可能是兩者同時。為了削減大氣中的溫室氣體，我們需要想些辦法。“問題是我們能找到的這些辦法里，有多少不會讓這些生物和土地提供的其它服務打折扣？”約翰內斯·萊曼，康奈爾大學伊薩卡分校（紐約）的土壤學家如是說。

這正是為什么藻類這么前途無量，尤其是單細胞、藍綠色的變體，也就是我們所說的藍藻。它們遠比地上的作物長得快，可以達到大豆20倍。它們產(chǎn)石油的能力也能通過基因工程輕易提高。最厲害的是，他們能在海水或者不能耕種的堿地上的微咸水中生長，不會妨礙食物生產(chǎn)或者破壞森林(Science, vol 314, p 1598)。

這些特點對“生物燃料系統(tǒng)”（BFS）公司尤其有吸引力，這家西班牙阿利坎特的小公司做的生意是將藍藻細菌變成“藍色石油”。公司在位于西班牙沿海沙漠上的水泥廠旁搭建了試點工廠，后者排放藻類生長所需的CO2。

藍色石油

BFS主席伯納德·埃斯托洛耶佐用數(shù)據(jù)揭示了生產(chǎn)過程如何降低碳排量，結果發(fā)表在《新科學家》雜志上。為獲得一桶石油，這些藻從水泥作坊的煙囪中吸收超過兩噸的CO2。然而，這里不是所有的CO2都能永別大氣層。培育藻類需要定期混合，這需要能量，而提供肥料和制造石油的過程（已獲得專利）需要高溫高壓，自然也需要能量。這些過程需要的所有化石燃料總共排放700千克CO2。燃料自己被使用（比如在汽車引擎里）又會再放出450千克。剩余的碳——大約相當于900千克CO2——呆在剩余物中，那是一種無機碳污泥，可以被填埋或者混入水泥中。“它們永遠不會回到大氣中。” 埃斯托洛耶佐說。

BFS的試點工廠每天每公頃藻大約生產(chǎn)2.5桶原油。埃斯托洛耶佐稱，照這個速度，BFS這樣的系統(tǒng)能替代現(xiàn)在全球的原油模式，只需占用利比亞沙漠四分之一大的一塊地方就行。三千五百萬公頃當然是很大一塊地方，但如果能產(chǎn)出相當于我們每天使用的九千萬桶石油的話，也不算太過分。這也是大約全球田地總面積的1%，工廠分散到世界各地的話，就能很快實現(xiàn)了。

不過，這項目還須三思而后行。盡管石油還沒上市，但開銷已經(jīng)成為了巨大的絆腳石：BFS的設備決不便宜。光是孕育藻類的聚碳酸酯管道每公頃要花費一百萬美元還多，而攪拌藻類需要大量電力。2010年國際能源總署的報告顯示，藻類生物燃料的成本至少5美元每公升。

為了保證公司經(jīng)濟運作，BFS以補品形式售出高價值的藻類副產(chǎn)品，如ω-3脂肪酸。生物燃料還是新生事物的時候，這可能還管用，一旦市場上產(chǎn)品泛濫，營養(yǎng)補充劑的需求也將下降。歸根結底，這也是治標不治本。

盡管是這樣的形勢，其它公司也不愿坐視。舊金山附近的“藻類系統(tǒng)”（Algae System）公司通過在海洋中種植藻類來縮減成本。它們在靠近海岸的25米塑料袋里培育藻類。袋子保證藻類浮于海水表面，那里光線最強，且自然的波浪能完成混合攪拌藻類的任務。公司還計劃充入富氮廢水來促進藻類繁殖。

在阿拉巴馬海岸線的莫比爾灣，“藻類系統(tǒng)”公司正籌建一個幾公頃的試點工廠，預計明年年初投入生產(chǎn)。如果所有部分都像在實驗室里那樣正常運轉，應該能得到負碳的燃料，公司主席馬修·阿特伍德表示。三四年內化石燃料的價格將因此下降，他補充道。

然而，藻類生物燃料還要解決肥料的難題。藻類吸收營養(yǎng)有如饕餮。而氮、磷這些營養(yǎng)物質價格著實不菲。如果是藻類系統(tǒng)那樣小規(guī)模的公司，城市及農耕用地的廢水就足夠了，但隨著規(guī)模擴大，這些就不再能滿足需求了?！爸豢咳祟惿町a(chǎn)生的養(yǎng)分輸入還不夠，”斯蒂芬·烏納什，“加州生命周期聯(lián)合咨詢公司”的能量分析師和工程師這樣說，“你的汽車消耗的遠比你在廁所中排泄的要多。”的確，據(jù)桑迪亞國家實驗室（新墨西哥州）的藻類生物燃料專家，羅納德·佩特的說法，即使只靠藻類生產(chǎn)十分之一的美國液體燃料，就會耗盡整個國家的氮磷供給(Applied Energy, vol 88, p 3377)。

通過提取、再利用藻渣中的氮和磷，研究者有一天可能會解決營養(yǎng)供應的難題，但是擴大規(guī)模后最為棘手的問題是，如何得到所需要的全部CO2。據(jù)佩特的計算，即使藻類養(yǎng)殖者能染指全美所有煙囪，每年也只夠生產(chǎn)大概750億升藻類生物燃料，還不足目前全球運輸用燃料需求的一成。此外，事實上依賴這些工業(yè)煙囪生產(chǎn)生物燃料，僅僅是在二次利用化石燃料產(chǎn)能?！斑@只是延緩排放，” 位于比利時布魯塞爾的“歐洲戰(zhàn)神”環(huán)境基金的主管喬納斯·黑塞斯說。

迄今為止，這個問題尚無周全的解決方案。一些公司正在研發(fā)濃縮提取空氣中CO2的科技。位于紐約的“地球恒溫器”公司，已經(jīng)研發(fā)出用化學品和低溫廢熱（大約90℃）捕獲氣流中的CO2的流程工藝并獲得了專利。據(jù)聯(lián)合創(chuàng)始者格拉謝拉·齊齊爾尼斯基透露，它的一個試點工廠已經(jīng)在舊金山附近運營了一年多，并且第二個也正在籌建。她說，公司已經(jīng)與藻類系統(tǒng)公司簽署了技術支持協(xié)議，與其它藻類生物能源公司的合作也在商談中。

生物燃料經(jīng)營

若能解決這些難題，藻類將成為最有前景的負碳生物燃料。在那之前，一種不那么富有魅力的降低碳排放方法正方興未艾。

生物燃料最廉價的原料是有機廢料，如玉米收獲后留下的玉米芯和秸稈，巨芒草等多年生草本植物，死樹等。這些原材料已經(jīng)用來制造乙醇，但其效率由于分解困難而受到限制。在加利福尼亞州的卡馬里奧，洛杉磯北部的“冰爽星球能源系統(tǒng)”公司已經(jīng)找到了更好的處理它們的方法。它開發(fā)了一種稱為“熱解”的改進工藝，即用高溫、高壓和催化劑把生物直接轉化為汽油、柴油和噴氣機油中的烴類。這意味著這家公司的燃料可以直接混入常規(guī)汽油，以此減少化石燃料的用量，換言之，它降低了汽油的碳強度（碳強度：提供一定能量排放的CO2總量）。

今年早些時候，谷歌作為投資方之一，在加州山景城總部用GRide汽車路測了5%“冰爽星球”燃料+95%汽油的混合物。副主席邁克·洛克表示，混合物降低了汽油10%的碳濃度，達到了加利福尼亞2020年的低碳燃料標準，整整提前了8年。

更值得一提的是，碳得到了封存。伴隨著燃料，“冰爽星球”公司的熱解過程還產(chǎn)出大量生物炭，一種富含碳的形似木炭的化合物。與ADM公司將碳殘渣深埋或者將其摻入水泥不同，碳在“冰爽星球”公司中得以歸還土壤。

這樣的碳有幾個優(yōu)點：它不依靠合適的地質構造，也容易運輸。最大的優(yōu)勢在于，生物炭使土壤更肥沃，提高了糧食產(chǎn)量，因為它的大表面積幫助持水和固定養(yǎng)分?！斑@就像分子海綿?！甭蹇苏f。萊曼是一名生物炭專家，他表示，這個東西能在土壤中持續(xù)存在數(shù)百年，符合聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會對碳封存的定義。

這還不是唯一令生物燃料負碳的手法。“冰爽星球”并沒有將化石燃料浪費在向中心工廠運輸物料上，相反，它將建造400個模塊單元，每個每年都有能力生產(chǎn)4千萬至2億升汽油。這些單元會利用一切在方圓50公里內可得到的生物物料。“哪里有物料，哪里就有我們?！甭蹇苏f，“就像星巴克一樣?！?/p>

“冰爽星球”的工藝流程只將半數(shù)的碳歸還回大氣層，將另一半以生物炭的形式儲存起來，使燃料變成，按洛克的說法，“百分百負碳”。不過，為了打入市場，公司計劃先實現(xiàn)60%負碳的版本，只儲存植物中大概三分之一的碳。在這個合適的時機下，洛克認為公司應該能夠以大約40美分每公升的價格賣出其燃料。

時至今日，研究設施只生產(chǎn)了幾千公升燃料。但是，在洛杉磯附近，由谷歌、BP、GE等投資方資助的一個試點工廠會在這個月（本文發(fā)表于2012年9月）開始運作，每年會有約一百萬升產(chǎn)量。未來20年內，他們打算據(jù)此建造2000個模塊，足以滿足大約全球現(xiàn)在液體燃料需求的10%。

“冰爽星球”帶來的變革令人歡欣鼓舞。2007年，根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會的報告，為了使世界免于氣候變化的災難，碳排放應當在2015年前開始減少，并且到2050年需減少85%。如今我們卻毫無起色。

既然我們似乎不能阻止CO2進入大氣，那就只有兩種方法避免麻煩。我們可以著手進行地質大工程，設計冷卻整個星球的方案，與此同時，承擔造成意外的巨大風險?；蛘?，我們也可以試著將CO2從大氣中收回，一步一個腳印地付出努力?！凹幢阖撎忌锶剂铣闪恕?zhí)住?，它們至少也曾為碳排放量縮減做了點什么”萊曼說，“這屬于一項‘無悔策略’?！?/p>

出處:科學松鼠會