近年来，“生物燃料”开始成为热门话题，受到人们越来越多的关注。生物燃料是利用甘蔗或玉米等植物作为原料制成的一类燃料，可以用作驱动汽车等机器的能源，其最大的好处在于不会排放额外的温室气体。美国和巴西在生物燃料的生产方面做得最好，现在已经在全国推广使用。那么，为什么要利用甘蔗和玉米作为原料？生物燃料的性能是否赶得上汽油？使用生物燃料真的能够改善地球的环境吗？本文就来介绍这类新型燃料，包括生物燃料的种类、价格和面临的问题等。
把玉米或甘蔗等植物用作石油的替代品，就是以它们为原料制成燃料，利用这些植物所制成的燃料就统称为“生物燃料”。近年来，世界上许多国家都在开始试用生物燃料，主要是用作驱动汽车的能源。
生物燃料有很多不同的种类，现在生产的主要有3种。第一种是利用甘蔗或玉米为原料制成的“生物乙醇”；第二种是利用植物油为原料制成的“生物柴油”；第三种生物燃料叫做“ETBE”（Ethyl Tertiary-Butyl Ether：乙基叔丁基醚），它是把生物乙醇和异丁烯按照大致9∶11的比例制成的一种合成物质，可以防止汽油异常燃烧等问题。
生物燃料其实并不是什么新东西。早在1908年，美国的汽车制造商亨利·福特（1863～1947）最早开发汽车时，使用的就是生物乙醇而并非汽油。只是由于当时石油十分低廉，更容易得到，所以汽车才逐渐将汽油作为燃料。
日本早稻田大学创造理工学术院专门研究生物燃料的教授大圣泰弘指出：“近年来各国都十分重视生物燃料，主要原因是石油价格猛涨，本来价格比较高的生物燃料现在与石油的价格已经相差不大了。”
此外，“使用生物燃料是面对地球变暖危机采取的一项重要策略”。这是由于，使用生物燃料能够保持大气中“CO2的平衡”。作为生物燃料原料的植物，是吸收水和二氧化碳，利用光能通过光合作用生长而成的，燃烧这些植物，释放到大气中的不过是它们原来吸收的那些CO2。
这也就是说，从全球观点来看，使用生物燃料，释放和吸收的CO2数量相等，不会释放出新的CO2而导致大气中这种主要温室气体数量的增加。这对于抑制地球变暖当然是十分有利的。1997年的《京都议定书》和联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）在2007年公布的第四次评估报告中，都明确写明要推进生物燃料的使用。
美国和巴西做得最好
大圣教授说：“生物燃料的长处是可以同汽车等机器所使用的汽油或轻油等燃料混合起来使用。”因此，原来的发动机、油箱和加油站等设备和设施都可以照常使用，或者稍加改造后继续使用。这一点，同使用燃料电池等其他新型能源有很大的不同。
日本在2007年4月，已经在首都的50个加油站开始出售在汽油中添加有大约7%ETBE的混合燃料。按照这个比例添加了生物燃料的混合燃料一点也不影响现有汽车的性能，而且不必对发动机作任何改造。生产ETBE所用到的异丁烯也是石油制品。因此，添加7%的ETBE，计算下来，只相当于混合燃料中含有3%的生物乙醇。汽油中混合有3%乙醇的这种混合燃料用符号“E3”来表示其型号。日本当前的目标是要尽快扩大E3的使用范围，并争取在时机成熟时再普及使用含有10%生物乙醇的“E10”。
世界各国目前推进使用的生物燃料都是生物乙醇，这其中美国和巴西做得最好。美国从上世纪70年代就开始在汽车燃料中添加生物乙醇，如今，几乎在全国各地都能够买到添加有10%生物乙醇的“E10”和添加有85%生物乙醇的“E85”。
美国现行的汽车生产标准，主要是要求汽车的发动机等能够使用E10以上的生物燃料而不会出现异常。早在上世纪90年代，美国市场上就出现了一种叫做FFV的（Flexible Fuel Vehicle：适合各种燃料的汽车）汽车。这种FFV可以使用生物燃料所占比例为0～85%的任何一种混合燃料而不出现问题。
巴西从上世纪30年代开始就在使用生物乙醇和汽油的混合燃料。从1975年开始，巴西制定了相关的鼓励政策，有计划地推动生物乙醇的生产和利用。从2006年开始，全国任何地方都已经可以买到含有20%生物乙醇的E20，并开始推广含有100%生物乙醇的E100。根据国家政策，要求在巴西国内行驶的2000万辆汽车中，91%都是专门使用生物乙醇的汽车或者可以使用生物乙醇和汽油的混合燃料的汽车。
为什么选用甘蔗和玉米作为原料？
生产生物乙醇所采用的原料和制造工艺与生产酒类基本相同，也是将甘蔗发酵后蒸馏。乙醇是酒类的主要成分，原本就是酒精，因此，生产生物乙醇的原料同生产酒类的原料相同，也是甘蔗和玉米等作物。将这些原料粉碎后进行发酵，其中的糖分就转变为乙醇，再经过浓缩，最后可以得到浓度超过95%的乙醇。
发酵前的处理会因原料不同而多少有些差异。甘蔗和甜菜这类原料含糖量比较大，只需粉碎后用温水浸泡，再加入酵母发酵即可。至于玉米和薯类这类主要成分为淀粉的原料，则需要先加入某种酶制剂把淀粉转变为糖，此后的工艺则同使用甘蔗等糖质原料相同。
许多不能用来生产酒类的材料，比如废弃的建筑木材、间伐的木材、草和某些农业废弃物等，也可以用作生产乙醇的原料。不过木材中含有许多不能生成乙醇的物质，需要预先作化学处理除去这些无用物质，然后再加入酶，将纤维素转变为糖。
从生产生物燃料的成本和所需投入的能源两方面综合考虑，比起木材等原料，使用玉米等淀粉质原料更为合算，如果能够使用甘蔗等糖质原料自然最好不过。事实上，目前全世界所消耗的生物乙醇有6成都是用糖质原料生产的。
首选玉米和甘蔗作为生产生物乙醇的原料还有其他原因。玉米是淀粉含量非常多的一种植物，从每吨玉米中可以生产出336.9升乙醇，这样的回收率在几种主要原料中是最高的。在美国，有一大片被称为“玉米地带”的盛产谷物的地区，被誉为“美国的谷仓”，那里生产有大量富余的玉米，非常适宜用作生产生物乙醇的原料。
利用甘蔗作原料，每吨的乙醇产量仅比玉米少56.8升。但是，甘蔗可以密植，同样面积的情况下产量要高得多。从每公顷（1万平方米）耕地可以得到的乙醇数量，种植玉米是2132升，而种植甘蔗则多一倍以上，是5191升。
不过，种植玉米和甘蔗都要受到地区纬度的限制，而且它们本来都是食物或饲料。大圣教授说：“如果把它们大量用来生产生物燃料，就会抬高食品和饲料的价格。从这一点看，利用木材、草类和纤维质的废弃物来生产乙醇，由于它们不是食物和饲料，不会对食品供应造成冲击，也许更有前途。”
同体积的生物乙醇所产生的能量只有汽油的60%
使用生物燃料的效果能同汽油一样吗？首先要说明的是，不管采用什么原料，所生产出来的生物乙醇性质都是一样的。不论使用玉米还是甘蔗，所生产出来的生物乙醇都毫无区别。
燃烧生物乙醇产生的能量（燃烧热）是燃烧同体积汽油所产生能量的60%。因此，添加有生物乙醇的汽油，单位体积所产生的能量会少一些。
我们可以把E10与普通汽油做一个比较。在E10中，普通汽油只占总体积的90%，剩下的10%则是生物乙醇。于是，燃烧E10所产生的能量，同燃烧普通汽油相比，便只有90%＋6%＝96%。这个数字当然会反映在使用同体积燃料所能行驶的里程数上，比如说，燃烧一定数量的普通汽油能够行驶100千米，那么，燃烧同样体积的E10便只能行驶96千米。
再来看生产成本，生产生物乙醇的成本似乎无论如何都要高于生产汽油的成本。只要发现了大油田，能够开采出大量的石油（汽油的原料），就不难生产出汽油。然而，要得到生物乙醇，却必须要经过播种、培育和收割，以及加工等一环扣一环的漫长过程。然而大圣教授说：“这恰恰也是生物燃料的优点。”石油一旦用光就不可再生，而包括生物乙醇在内的生物燃料，一直可以通过种植重新生产出来，不会有枯竭之虞。
能够做到CO2的平衡吗？
所谓CO2的平衡，意思是使用生物燃料所产生的二氧化碳正好就是作为生物燃料原料的植物在生长过程中所吸收的二氧化碳，不会使大气中的二氧化碳再有增加。
然而现实的情况是，目前在生产生物燃料的过程中还不得不使用以石油为代表的化石燃料。大圣教授说：“虽说是生物燃料，但是，生产植物原料需要使用农业机械，在工厂加工需要消耗电力，在运输过程中需要使用燃料，但凡此类归根结底都是在燃烧石油。从获得生物燃料到用它来驱动汽车，如果考虑整个过程，从总体上看，使用生物燃料其实也排放了CO2”。
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