为何英国政府会欢迎烧威士忌的汽车？

　　酒糟发酵驱动汽车是指酒糟发酵生成可再生的生物丁醇，利用与汽油性能相近的生物丁醇作为燃料驱动汽车。酒糟是生产饮用酒的剩余残渣。人类可食用的粮食、薯类等经由发酵只有约7%转化为乙醇，其他的都是带酒味的废渣，俗称酒糟。中国五粮液、俄罗斯伏特加、英国威士忌等算得上世界名酒，都是采用粮食、薯类等发酵生产的。中国是个产酒产诗的国家，唐朝诗人杜甫《饮中八仙歌》写到“李白斗酒诗百篇”。喝了酒，智商就高了，作文就好写了，当然是夸张的写法，高考绝不能喝酒。

　　最近，英国凯尔特再生能源公司利用酒糟生产生物乙醇红火，实际上利用醣类、淀粉、谷物、纤维素、半纤维素和木质素等都能生产生物丁醇。

　　英国的威士忌早就跟能源挂上钩。泥炭是一种缓慢生成的可再生燃料，其发热量超过12.6kJ/kg以上时，可以作为燃料。在英国苏格兰地区，泥炭被大量用于制造苏格兰威士忌酒的过程中，作为烘烤已发芽大麦所需的燃料来源。使用泥炭烘干的大麦具有独特的烟熏味，已经变成苏格兰威士忌酒的风味特色，称为“泥炭度（Peatiness）”。        

凯尔特再生能源公司工作区

　　制酒过程产生的的酒糟废料数量巨大，除了把猪牛吃得烂醉以外，还有一种利用方式是生产生物丁醇，将低价值的废物转化为可持续发展的高价值燃料。

　　大家都知道，生物甲醇（methanol fuel）、生物乙醇（bio-ethanol）是替代汽油的可持续发展的燃料，生物丁醇却是第二代生物燃料，更上档次。

　　生物丁醇特性

　　生物丁醇（biobutanol），或称“丁醇燃料（butanol fuel）”。生物丁醇比乙醇的含能量高，蒸汽压力低，不溶于水。它与乙醇不同的是，丁醇可以完全取代汽油，而且单位丁醇燃烧释放的能量比同等量乙醇释放的能量高。丁醇可按高比例与汽油进行混合作为燃料，而不需要对汽车进行改装。丁醇的低蒸汽压力和疏水性，使得丁醇的运输依靠现有的汽油输送管道及分销渠道成为可能，这样就不需要额外建设混合设施、存储罐以及零售管道。环境效益显着，能减低温室气体的环境排放，并不影响食品供应。

　　生物丁醇的含能量接近汽油（乙醇只有汽油的61%）。与乙醇燃料相比，可多走30％的路程。

　　由生物质制取的生物醇类作为燃料的性质，包括生物汽油、生物丁醇、生物乙醇。生物醇类作为燃料的性质见表。

　　生物丁醇发展

　　最早采用微生物发酵生产丁醇是在1861年由路易·巴斯德（ Louis Pasteur，1822～1895年）进行的。1905年沙丁尔（F.Schardinger）发现丙酮也可以按同样的方法生产。1911年费巴齐（Fernbach）研究使用马铃薯淀粉作为原料生产丁醇。开发ABE(丙酮-丁醇-乙醇，即aceton、n-butanol 和ethanol的缩写)工业发酵始于1916年，由魏茨曼采用丙酮丁醇梭杆菌（Clostridium acetobutylicum，也称为“魏茨曼微生物（Weizmann Organism）”）实施生物质发酵，并申请了美国专利。

　　为了使ABE发酵盈利，就地开发了许多产品回收系统。这些包括气提、渗透蒸发、膜萃取、吸附、反渗透。然而此时并没有实现工业规模生产。对于气提工艺，常用气体是发酵本身产生的含有二氧化碳和氢的排出气。

　　在二战后，与石油生产的溶剂相比，ABE发酵基本上无利可图。 20世纪50年代美国许多丁醇商业性生产的原料来自化石燃料。常用的工艺是用丙烯，经过加氢甲酰化反应生成丁醛，然后用氢还原为正丁醇和异丁醇。叔丁醇是由氧化丙烯生产的副产品—异丁烷衍生的。这类丁醇称为“石油丁醇”。因此，许多ABE发酵工厂已不再运行了。在20世纪50～60年代，ABE发酵已被石油化工所取代。由于原料成本不同，ABE发酵在南非仍然可行，直到1983年关闭，但随着油价上涨和环境保护的要求，局势又开始发生变化。

　　生物丁醇生产路线和用途

　　由生物质生产生物丁醇有两条基本路线：发酵和热化学转化。

　　⑴ 生物质发酵生产生物丁醇。生物质包括醣类、淀粉、谷物、纤维素、半纤维素和木质素，通过各种不同的处理方法，最终都经由ABE发酵生成丙酮、丁醇和乙醇。

　　⑵ 生物质热化学加工生产生物丁醇。醣类、淀粉和谷类都不是最好的热解原料。因此，只有采用纤维素、半纤维素和木质素通过生物质热化学加工生产丁醇及其他醇类。该法没有厌氧消化和分离的步骤，而且原料为非粮食生物质。

　　生物丁醇的主要用途：

　　⑴ 生物丁醇作为生物燃料。生物丁醇的含能量接近汽油，其物理性能优于乙醇，将是一个更好的替代能源。

　　⑵ 生物丁醇作为有机化工原料。丁醇是一种重要的有机化工原料，用途非常广泛，主要用于生产邻苯二甲酸正丁酯、脂肪二元酸和磷酸丁酯、丙烯酸丁酯及醋酸丁酯等；经过氧化生产丁醛或丁酸；用作油脂、医药和香料的提取溶剂以及醇酸树脂的添加剂等：用作有机染料和印刷油墨的溶剂、脱蜡剂。

　　生物丁醇发展前途

　　生物丁醇是生物燃料的一种，使用生物丁醇不会增加大气中的二氧化碳含量，与环境和谐，但是丁醇燃料能否工业化生产取决于原油价格。

　　由于石油价格上涨和人们对环境的日益关注已经导致了ABE工业发酵的复兴，并致力于提高生物丁醇的产量。在经济上，当每桶原油超过80美元时，丁醇燃料便有利可图。

　　近年来，原油价格暴跌，生产丁醇燃料无利可图，但是不管是否有利可图，研究工作都在进行，最近红火的是，英国有个凯尔特再生能源公司每年都副产几十万吨的废弃薏米仁以及数十亿公升的液体残渣，即酒糟。英国政府已经投资 1100 万英镑帮助开发利用威士忌副产酒糟采用魏茨曼发酵技术（Weizmann fermentation process）生产汽车燃油。

　　全球能源从化石燃料朝着清洁能源发展，其中生物燃料占据重要地位。2014年已达70 792 000吨油当量，比2013年增长7.4%。中国较为后进，只占全球总量的3%，低于美国、巴西、德国、阿根廷、印度尼西亚和法国，居世界第七位。在全球生物燃料产量中，生物柴油和生物乙醇占主导地位，生物丁醇极少。生物丁醇生产的特点是采用了丙酮丁醇梭杆菌，使其产物性能接近汽油。显然，生物丁醇是可再生的生物燃料发展的方向。目前，原油价格暴跌是暂时现象，总会反弹的，因此，研究者仍然不辞劳苦的研究减低生产成本的方法。（【无所不能专栏作家，庞名立，曾在中国计量科学院（北京）和中石油（四川）工作。著有多本石油和天然气书籍。】）