如果你碰巧睡了个长达4年的午觉,或是从太阳系外旅行回来,你就会发现美国的天然气价格已经暴跌,估计只有不到石油价格的一半。
现在我们知道,廉价的天然气可用于生产廉价的电。几乎没人知道天然气可通过发酵或是催化转化(通常是甲醇)生产乙醇。埃克森美孚公司最先使用甲醇来合成汽油这条路线。
生物质和可再生糖
现在有了可以使电、水和二氧化碳生成碳水化合物或是其他可燃分子的全套技术,甚至可以合成香精,化纤,溶剂,油漆,稀释剂等其他日用品。
这一类技术绕过了阻碍高产出和成本控制的最大障碍———光合作用。
如ARPA-E所说,大多数生物燃料源于植物通过光合作用所生产的。然而,光合作用是一个低效的过程,储存在植物中能量物质需要大量加工才能生成生物燃料。
关于电燃料(electrofuel)
有没有其他替代方案呢?有,就是电燃料(electrofuel)。这是利用微生物,特别是细菌来直接利用电能而不是太阳能来获取能量生长及生产生物燃料。
现在,已经构建出了一群微生物,它们不使用太阳能作为平台来合成有机物,最著名的就是Solazyme公司的异养藻,Amyris公司构建的基于酵母的微生物,LS9公司开发的基于大肠杆菌的工程菌“magic bugs”,这些微生物利用可再生糖类作为原料,实际上是间接的利用光合作用合成的糖来为发酵所用。
Magic bug 直接用二氧化碳和水合成糖类或其他可燃分子,Joule Unlimited 和Proterro两家公司也正在做这个项目。但是仍然需要太阳能作为能量来源,所以它们依然依赖光合作用。
ARPA-E的电燃料项目基于对目前技术的整合希望开发出一种是目前技术效率十倍以上的生物燃料生产技术。该公司在2010年开始资助了13个有希望达成这一目标的项目。
电燃料是生物能源吗?
我们认为只要是通过生物合成过程,通过Magic bug,都属于生物能源。但是对于只接受“必须从生物中间体生成”的原则,上述燃料可能不符合要求。例如Joule Unlimited的燃料或那些源自天然气、工厂废气的技术。
加州大学洛杉矶分校的electrofuel计划
UCLA正在研究通过一种叫青枯杆菌(Ralstonia eutropha bacteria)的基因工程菌,利用可再生能源直接生产液体燃料。UCLA正在使用可再生电能将二氧化碳转化成甲酸这种液体水溶性化合物。碳和能量以甲酸的形式供应给工程细菌,工程细菌再生成可作为燃料的某些醇类化合物,例如丁醇。
目前电燃料的技术瓶颈
目前实验室中生成的最大分子量的可燃物为醇类化合物,这种物质燃烧值偏低,无法满足车辆发动机的要求。
然而,已经有大量的电燃料通过Magic bug设计生产出了较高级的醇化合物————异丁醇。哈佛大学的威斯研究所在研发辛醇。但是,这些“生物油”仍需要进一步的升级。
electrofuel技术的规模化发展
今年2月,ARPA-E发布了一项信息指南(Request For Information),重点阐述了疾速发展的非光合生物燃料技术现状和市场准备。在获得了实验室技术支持的ARPA-E现在正在寻求工业化生产的可能性及合作伙伴。
2011~2012最热的生物能源公司
1. Solazyme
2. Amyris
3. Gevo
4. POET
5. LS9
6. Novozymes
7. Enerkem
8. LanzaTech
9. Honeywell's UOP
10. ZeaChem
11. Codexis
12. Abengoa Bioenergy
13. KiOR
14. Virent
15. Sapphire Energy
16. Ceres
17. Coskata
18. DuPont Cellulosic
19. Terrabon
20. Mascoma
21. Cobalt Technologies
22. Petrobras
23. Joule Unlimited
24. BP Biofuels
25. Neste Oil
26. Waste Management
27. Rentech
28. Qteros
29. INEOS Bio
30. Genencor