打開生物質(zhì)寶庫的金鑰匙

我們知道，石油、煤炭、天然氣等化石燃料已經(jīng)成為現(xiàn)代社會賴以運(yùn)轉(zhuǎn)的根基之一。然而隨著化石燃料的日漸枯竭，以及燃燒化石燃料排放二氧化碳造成的全球氣候變暖等氣候問題，人們不得不尋找更具有可持續(xù)性的新能源。而在眾多可再生能量來源中就包括了生物質(zhì)，即地球上各種生物制造出來的有機(jī)物。作為新能源的生物質(zhì)，當(dāng)然不是要我們走砍柴燒火的老路，而是著眼于對生物質(zhì)進(jìn)行精煉，將其轉(zhuǎn)化為性能更高的液體或者氣體燃料。在這一過程中，我們還可以獲取其它原本需要從化石燃料中提煉的重要化工原料，可謂一舉兩得。

目前，不少通過生物質(zhì)精煉來獲取燃料、或者化工原料的工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟。例如糖類經(jīng)微生物發(fā)酵后得到的乙醇，不僅能按照一定比例添加入汽油中作為汽車燃料使用，還可以與動植物油脂反應(yīng)，得到能夠替代柴油的生物柴油。乙醇還可以作為許多化工產(chǎn)品的原料，例如將其脫水后就得到乙烯，可以合成重要的塑料聚乙烯。

然而，這些方法雖然行之有效，但其利用的對象主要是淀粉、糖、油脂等來自農(nóng)產(chǎn)品的生物質(zhì)，因此不可避免地要與糧食生產(chǎn)爭奪土地。在全世界仍然有九分之一的人口未能擺脫饑餓的情況下，這些利用生物質(zhì)能源的手段難免遭人詬病。因此，不少領(lǐng)域內(nèi)科研人員認(rèn)為，生物質(zhì)能源要想真正發(fā)展，必須將利用對象轉(zhuǎn)移到木質(zhì)纖維素生物質(zhì)。

所謂木質(zhì)纖維素生物質(zhì)，指的是由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素這三種天然高分子化合物組成的生物質(zhì)，它們構(gòu)成了綠色植物的主干，可以說是植物生物質(zhì)的代名詞。木質(zhì)纖維素生物質(zhì)不僅儲量豐富，而且它們不能被人體消化吸收。因此，如果把生物質(zhì)能源的原料電池從農(nóng)作物轉(zhuǎn)換到木質(zhì)纖維素，不僅可以大大減輕對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的依賴，而且還可以幫助消化農(nóng)產(chǎn)品加工的廢料，例如秸稈、甘蔗渣等。而邁出這一步轉(zhuǎn)換在理論上也并不困難：纖維素可以通過化學(xué)或者生物手段水解為葡萄糖，只要這一步做好了，我們就可以將取之不盡用之不竭的木質(zhì)纖維素資源與成熟的生物質(zhì)能源技術(shù)實現(xiàn)完美對接。

然而在實踐中，正是纖維素水解這至關(guān)重要的第一步，讓研究人員頗為頭疼。由于分子間強(qiáng)烈的氫鍵，纖維素會形成致密的晶體，這使得它們無法溶解于大多數(shù)溶劑。如果不能形成溶液，纖維素的水解就很難高效地進(jìn)行。幸運(yùn)的是，近年來研究人員發(fā)現(xiàn)，許多離子液體可以通過破壞纖維素分子之間的氫鍵來溶解一定比例的纖維素，一些離子液體甚至可以將整個木質(zhì)纖維素生物質(zhì)悉數(shù)吞下。一旦形成了溶液，我們就有可能對纖維素進(jìn)行進(jìn)一步的處理，從而更好地利用大自然賦予我們的寶庫。

離子液體不僅可以幫助我們更好地利用生物質(zhì)，還有可能在另一項與能源有關(guān)的應(yīng)用中大顯身手，那就是如今幾乎人人都離不開的鋰離子電池。