2012年11月08日09:36 來源：人民網-財經頻道
美國通過可再生燃料標准（RFS2），規定了利用由包括纖維素在內的革新技術制造的生物質運輸燃料的使用量，風險公司正在開發利用谷物以外其他原料的多項技術。
在這篇文章中，筆者將介紹一項革新技術——熱化學技術，以及相關的風險企業。
使生物質氣化制造液體燃料
應用熱化學技術利用生物質的技術一般是在高溫低氧環境下使生物質氣化（干蒸），然后利用催化劑，使所產生的一氧化碳及氫等的合成氣體轉變成由碳化氫構成的液體燃料。也就是所謂的生物質液化（Biomass to Liquid，BTL）（資料1）。利用熱能使生物質的組織分解，形成以一氧化碳（CO）及氫（H2）為主的分子狀態。然后從合成氣體中分離二氧化碳（CO2）及雜質，提高一氧化碳和氫的純度。
資料1.熱化學轉換（BTL）概要
（資料）日本有機資源協會編制的生物質城市顧問培養教材
（出處）日本農林水產省
生物質液化的原型是在德國開發的、以煤炭為原料制造液體燃料的技術（CTL：Coal-to-Liquid）。該原型技術以發明人的名字命名，稱為費托反應（Fischer–Tropsch反應，FT反應），生成的燃料也被稱為FT油。該技術已有長達80年的歷史，並且已經實現了商業化。尤其是在南非地區非常發達。南非由於種族隔離政策而受到經濟制裁，無法進口石油，因此不得不利用國內豐富的煤炭，自行生產燃料。
十幾年前，在垃圾焚燒領域，作為解決二惡英問題的措施，氣化熔融爐一度成為熱門。其工作原理是，在高溫低氧環境下使廚余垃圾及塑料等有機物氣化。燃燒時產生高溫，可在分解二惡英的同時用於發電。流化床式、高爐式、窯式及熱選式等多項技術相繼登場。
熱化學技術的優點及課題
熱化學技術的優點在於對生物質的種類沒有特別要求。如果是有機物，便可分解成一氧化碳和氫。雖然初期投資較高，但可通過自動化及大規模化降低作業成本。還可通過組合一氧化碳和氫，制造各種產品。類似於原油生產及石油精煉系統，與石油產品之間具備親和性。
不過這項技術也存在較多課題。雖然是從煤炭液化發展而來的技術，但與煤炭相比，生物質雜質較多，品質（一氧化碳和氫的比例）不均。即使利用小型設備能順利進行生產，但擴大規模之后，大多還是會產生問題。要制造目標燃料，需要使一氧化碳和氫達到平衡。並且還有難以對氣化過程中所產生的液體（焦油）進行處理等問題。
而且，與煤炭液化之間的競爭也較為激烈。煤炭與生物質相比品質較為穩定，更易於進行生產。由於煤炭是化石燃料，因此在可持續性方面存在問題，但即使在加入碳排放費用之后進行成本比較，依然是一個強大的競爭對手。
生物燃料領域的Solyndra
在美國等地，也有很多風險公司對制造生物燃料發起了挑戰，但目前許多企業已經陷入苦戰。雷奇燃料公司（Range-Fuels）在美國曾作為纖維素生物燃料開發風險公司率先涉足該領域，受到了很大關注，並獲得了巨額補貼。2006年，布什總統也在國情咨文中呼吁“擺脫石油中毒狀態，促進纖維素類生物燃料開發”，在這種形勢下，雷奇燃料公司於2007年開始建設商業設備，一躍成為時代的寵兒。
該公司在喬治亞州開始建設以來自鬆樹林及鋸木廠的木質為原料、年產2000萬加侖（7600萬升）的商業設備。計劃最終將使產能擴大到1億加侖。但設備卻一直不能正常與轉，無法生產液體燃料，最終於2011年秋季破產。該公司的設備僅補貼就投入了5000萬美元，因此被批判是“生物燃料領域的Solyndra”。
不過，之前有不少專家已經預想到會出現這種局面。原因在於上文所提到的幾個課題，但主要是因為沒有足夠的時間及資金來克服擴大規模時所出現的各種課題。規模為2000萬加侖的玉米設備需要4000萬美元的建設費。破產時該公司的首席執行官（CEO）遺憾地表示，最大的原因在於發生了金融危機，資金援助無法持續下去。
在氣化技術發源地德國，企業也陷入了苦戰。科林公司（Choren）於1998年在著名環保城市弗裡堡市建設了試驗設備，利用FT反應生產生物質液體燃料。2004年之前一直利用規模為1000千瓦的設備，向戴姆勒克萊斯勒及大眾供應燃料。2003年宣布，引進殼牌公司的FT技術，把試驗設備的規模擴大到4500千瓦，並開始進行建設。2005年，殼牌成為其股東，戴姆勒公司和克萊斯勒公司也參與其業務。不過，科林依然未能解決所面臨的課題，於2011年7月破產。
意想不到的新課題接連出現，花費了大量時間及成本，資金方面卻后繼無力。科林要建設的設備規模是史無前例的，該公司不斷進行了摸索。氣化本身並不難，但卻難以確保一氧化碳和氫的比例及純度。科林的技術2012年2月被德國工程集團林德公司收購。
迄今，生物質液化一直處於苦戰狀態，要實現商業化似乎還要花費較長時間。不過，如上文所述，有許多專家早就預測到會出現這種局面。美國國家可再生能源實驗室（NREL）也有過擴大規模之后，工藝不能正常進行的經驗。
不過，很少有專家否定生物質液化技術本身。技術開發本來就是要花費大量的時間及費用，有許多意見認為總有一天會實現。以Rentech公司為首，依然有風險公司致力於這一技術。
組合利用熱量和神奇微生物
絲毫不受生物質液化苦戰的影響，LanzaTech公司在熱化學技術領域受到了很大關注。該公司採用的是熱化學與生物化學的融合技術。該公司的特點在於，在使生物質氣化之后，不用催化劑，而是使用該公司開發的微生物制造液體燃料。微生物會像催化劑一樣發揮作用。
這種微生物可自行制造氫，對於阻礙反應的物質也有較強的抵抗力。因而更易於調整合成氣的成分比例，解決了生物質液化所面臨的一個課題。也可利用不含氫的氣體。
熱化學技術的特點在於能夠以多種生物質為原料，而LanzaTech的技術尤其能夠享受這一好處。一氧化碳和氫的比例可以隨意決定，阻礙物質所產生的影響也比較小。而且這種微生物本來就存在於大自然中，風險也與制作面包的酵母菌相同。
並且不僅限於生物質，在生產過程中會產生含有一氧化碳和氫的廢氣（副產氣）的煉鐵、石油精煉及石油化學工廠，也能發揮威力。熱化學轉換的課題在於初期投資較高，但如果利用會排放有機氣體的現有工序，便可大幅削減投資。除了生物質氣化，如果結合利用現有產業的副產氣，還可削減總成本。
LanzaTech於2005年在新西蘭創設，2008年在該國的鋼鐵廠內設置了試驗設備。利用2台完全自動化的500升氣體發酵反應機進行實驗，實際驗証了其有效性。之后將總部移到芝加哥，在美國風險資本及中國石油資本的支援下，繼續進行開發。目前正在建設年產能在10萬加侖以上的乙醇制造實驗設備，預定2012年啟動，2013年實現全面生產。將集結工藝工程專家，迅速擴大規模。
2012年1月，在喬治亞州擁有了最初的商業生產設備。這就是上文提到的雷奇燃料公司的設備，在投標時以520萬美元獲得了其氣化工序設備。兩者的主要投資者是著名風險資本科斯拉風險投資公司（Khosla Ventures）。
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