研究推出了新的有前途的生物燃料

最新研究表明，杨树可能是一种经济上可行的生物燃料材料。

为了生产廉价的生物燃料，白杨树是西北太平洋地区最好的选择之一-树木丰富，生长迅速，可适应多种地形，其木材可以成为生物燃料和我们依赖的高价值化学品中使用的物质在我们的日常生活中。

但是，即使研究人员测试了杨树的潜力，包括从乙醇到化妆品和洗涤剂中化学物质的变化，其商业化规模仍未实现。这主要是因为生产成本仍然无法与当前的石油价格竞争。

现在，一组研究人员正在通过测试幼杨树的生产，试图使杨树成为可行的竞争者，而这种杨树可以在两到三年后更频繁地收获，而不是通常的10至20年周期。

这些树木，与成年成年树相比，基本上是幼树，它们被紧密地种植在一起，并以这样的方式砍伐：每次收割后，使用相同的根系长达20年，从树桩上会萌出更多的树枝。这种方法称为“复制”，树木被称为“杨树小灌木林”。

该团队是第一个尝试使用两个独立过程将整个幼树（包括叶子，树皮和茎）转换为生物油，生物衍生油产品和乙醇的公司。他们的研究结果发表在今年夏天的两篇论文中（一篇发表在ACS可持续化学与工程学院，另一篇发表在生物燃料生物技术中），指出了将杨树小灌木林用作生物燃料的前景光明。

离泵更近一步

华盛顿大学生物资源科学与工程专业的博士生张斗说：“我们的研究证明，杨树小灌木林可以满足廉价，大量生物燃料原料的良好选择。”“我们的发现对未来的生物燃料产业具有重要意义，其最终目标是使杨树小灌木林生物燃料更接近泵。”

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来自老树的杨木碎屑一直是大多数研究的重点，这主要是因为木材中所含糖分的浓度最高，这对制造乙醇和化学药品非常重要。较早的研究表明，杨木碎片是一种可行的生物燃料来源，但成本仍然没有减少，尤其是因为每10年以上砍伐树木仅一次。

此外，仅使用树干时，其他树木部分会浪费掉，从而使过程效率更高，更浪费。但是，如果将杨树像农作物一样紧密地种植在一起，并且整棵树的收获周期要快得多，那么从成本角度讲这是有道理的，并且投资回报短-对农民更具吸引力。

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研究人员收获了大约这张照片所示大小的杨树。（信用：常斗/ U。华盛顿）

研究人员强调，替代燃料必须具有经济意义，生物燃料才能在石油驱动的市场中占便宜。

“我们有环境激励措施，可再生资源生产燃料和化学品，但目前，它们的吸引力不足以与低油价竞争。那就是问题所在。”华盛顿大学环境与森林科学学院副教授雷纳塔·布拉（Renata Bura）说。

从田间燃料

对于这项研究，研究人员于2012年春季在俄勒冈州的杰斐逊市（四个研究地点之一）附近并排种植了树木，并在不到两年的落叶落下后的两年内收获了树木。

该团队首先测试了整个杨树幼树是否可以通过利用高温，高压和酶将木质材料分解为糖的过程转化为糖。从那里，可以通过发酵糖来制造乙醇，乙酸，乳酸和其他有价值的化学物质。

在对树木进行加工之后，研究人员发现叶子的性能差，降低了总的糖产量，这不仅是因为叶子天然含糖量低，而且还含有其他阻碍糖分释放过程的化学物质。当扩大到商业规模时，应除去叶子，并将其用于其他目的，例如动物饲料。

他们还在另一个转化过程中测试了同一块地上的整棵杨树，该过程使用更高的热量（最高500摄氏度），以称为“热解”的过程将树木材料直接转化为生物油。正在研究将这种深褐色的油转化为类似于汽油或柴油的运输燃料。

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这张照片中显示的生物油是通过将杨树加热到极限温度而产生的。（信用：常斗/ U。华盛顿）

在实验中，研究人员发现，包括叶子在内对所得生物油的质量没有太大影响。如果扩大规模，生产者可以通过不从树枝上分离叶子来获得质量相似的石油而最终节省时间和金钱。

Dou解释说，未来的杨树生产工厂可以利用这两种方法，权衡诸如当前材料成本或所生产产品的美元价值之类的因素，以确定哪种方法更具财务意义。

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该研究中使用的年轻杨树与在真正的复制操作中会从树桩发芽的芽具有相似的特性。使用这种切割方法，有可能每两年收获一次树木，长达20年，而无需增加通常的种植方式所需的拔根，整地和种植新树木的工作量和成本。

研究人员说，归根结底，对于太平洋西北地区的种植者来说，杨木可能是成本和可靠性之间的最佳平衡。

Bura说：“目前，我们正在研究如何种植杨树以通过货币化的生态系统服务。”“未来，我们构想一种生物基产业，将提供多种环境效益，将振兴农村社区，并将成为通往全面发展的生物燃料产业的桥梁。”

Buras的研究是“高级硬木生物燃料西北项目”的一部分，该项目由美国农业部国家粮食与农业研究所资助。该项目旨在为基于西北杨树原料的西北太平洋生物燃料和生物产业奠定基础。

通过Futurity.org