“种”出来的新能源？超级植物展现真实实力

Origin研究所

有句话叫种瓜得瓜、种豆得豆，那我们迫切需求的能源能不能种出来呢？别说，还真出现了一种植物，号称将替代煤炭、石油，它就是超级芦竹。

©️维基百科

10多年前，武汉的兰多生物就开始致力于芦竹研究。它收集了700来份国内外野生芦竹种质资源，利用系统选育、物理化学诱变等手段，培育出了一种能快速生长到5-8米的超级芦竹。兰多生物研究出的超级芦竹，填补了相关研究的空白，是我国植物能源研究的一次重大突破。

人类学会钻木取火，引发了以柴薪为主要能源的植物能源革命；蒸汽机的发明，开启了以煤炭为主的化石能源时代，内燃机的应用，又将石油、天然气等推向能源主力。三次能源革命，推动人类从原始文明走向农业文明，迈向现代文明。而现在，随着能源危机和气候危机的到来，第四次绿色能源革命迫在眉睫。超级芦竹正是在这一背景下出现，并被有些人认为是将引领第四次能源革命的存在。

这种超级生物真有如此大的能量吗？

1►

小透明变超级生物

芦竹并不是一种大众植物。提到芦竹，有些人还将它和芦苇混淆。在外形上，芦竹与芦苇有相似之处，但芦竹是芦竹属植物，芦苇则是芦苇属植物，芦竹比芦苇高，茎秆像竹子一样中空有节。

芦竹（上）芦苇（下）

虽然都是喜水植物，但前者喜欢长在岸边，芦苇则喜欢生在水里。在我国，芦竹主要分布在江苏、浙江、湖南、华南、西南等地区。

作为一种挺水植物，芦竹常被应用于水生态修复项目中。但近些年，除了环保、观赏外，芦竹又被作为能源植物研究，并利用我国野生芦竹种质资源繁育出了超级芦竹这一品种。

芦竹本就生长快，干生物量大，而经培育驯化后的超级芦竹则更为高产高质，吸碳能力非常亮眼。

超级芦竹每天可长10-30厘米，可长到5-8米，一年可以收割两到三次，一次种植可以连续收割15-20年。

©️Plant Details

每亩产量可达6-20吨，干生物量约5-10吨/亩，是玉米秸秆的7倍、芦苇秸秆的10倍，水稻秸秆的15倍。可见，在相似种类植物中，超级芦竹的产量惊人。高产让超级芦竹吸收二氧化碳的表现十分出色，每亩超级芦竹可吸收8.5-17吨二氧化碳，是森林的25-40倍。

高产让超级芦竹吸收二氧化碳的表现十分出色

目前，国际上公认的碳中和可行性技术路径一共有四种：能源转型、碳捕捉与利用、植物碳汇、低碳生活。显然，在碳捕捉和植物碳汇的效率上来看，超级芦竹优势明显。

而在化石能源的替代上，超级芦竹也因自身特性表现给力。

前面说到，超级芦竹二氧化碳吸收能力强，其干基含碳量在46%以上。通过一些热转化工艺后，超级芦竹可以转化为氢气、天然气、甲醇等。

氢气作为21世纪的终极能源，每吨干基超级芦竹可产氢1100立方米，每立方米成本约0.8元，不到电解水制氢成本的1/3。如果种植1亿亩超级芦竹制氢气，就可以满足我国2.4亿辆机动车全年的用氢量。

如果种植1亿亩超级芦竹制氢气，就可以满足我国2.4亿辆机动车全年的用氢量

1吨干基超级芦竹可生产0.44吨甲醇或270立方米天然气。如果种植3亿亩超级芦竹，就可以保障我国全年4000亿立方米的天然气供应量，或是替代我国5.1亿吨的石油缺口。

并且，超级芦竹热值在4200-4600大卡，可以直接替代燃煤。根据专家测算，替代我国全部22亿吨发电用煤，种植6亿亩超级芦竹即可，这样可减少40亿吨二氧化碳的排放。

值得一提的是，超级芦竹不仅产量高，而且适应性强。它耐旱耐涝、耐热耐寒，在贫瘠的土地也能生存，pH值在3.5-9之间的土地上都能生长。盐碱地、滩涂地、湿地、废弃矿区等土地，都可以是超级芦竹的种植区域，不需要占用耕地良田，还有利于土壤和水体修复。

©️它耐旱耐涝、耐热耐寒/ResearchGate

从理想状态来看，超级芦竹完全可以提供我们生活中的燃料，替代化石能源，构筑绿色能源系统，是真正的能源超级生物。

但它想要成为未来的能源植物，还必须得打破“不可能三角”的魔咒。

2►

能源的“不可能三角”

能源界存在着一个不可能三角，即安全可靠、经济可行、绿色低碳三者无法同时实现。作为一种绿色低碳的植物能源，超级芦竹又是否经济可行呢？

从经济价值上考虑，超级芦竹是一种变现价值多元化的植物。

超级芦竹通过热解工艺后，会产出一种副产品，即生物炭，它可用来做炭基肥，修复板结、荒漠化、盐碱化等土地。

©️sciencedirect

相比传统木浆，超级芦竹的茎和叶都可造纸，其纤维更长、更坚韧，这意味着在制纸过程中化学添加剂更少、处理过程更快，对环境污染更小。并且，由于生长速度快，产量高，超级芦竹可成为一种持续的纸浆来源。我国是全球最大的纸浆进口国，年进口3000万吨，而种植3000万亩超级芦竹，就可产纸浆1亿吨。

©️纸浆进口现场/SOHU

超级芦竹生长初期粗蛋白含量可高达19%，纤维素含量为33%，是一种优质的饲料。1000万亩的超级芦竹可产出2.5亿吨的青贮饲料，从而减少未成熟的粮食作物来做饲料。

从能源、农业、林业等多个角度来看，超级芦竹应用前景十分广阔，从经济和商业角度来看，是具有可行性的。但如果想要大面积应用，首先就得从上游的种植出发。

超级芦竹第一个要解决的问题，是种在哪里。

虽然超级芦竹耐旱性很强，但也需要定期浇水，以储存水分应对恶劣的自然环境。这就涉及到水源的问题。也就是说，并不是所有的边缘土地，都可以那么轻松地种植超级芦竹。如果需要长途调水的话，本身就很耗能，又占用耕地，如果就近取水，那就只有部分地区满足，而满足的这些地方，比如江南地区，其本身是高产粮田区。所以，如果种植上亿亩的芦竹来解决能源问题，极大可能挤压耕地面积，或是影响周边耕地质量。

如果种植上亿亩的芦竹来解决能源问题，极大可能挤压耕地面积或影响周边耕地质量

超级芦竹要面临的第二个问题，是谁去种。

谈到超级芦竹时，有人常会提到它还有一个优势，就是价格低。一吨超级芦竹约350元，煤炭的价格高达1000元，相差近3倍。作为一种经济作物，超级芦竹属于投入成本较低的，主要是一次性投入种苗费用和适当管理费用，还可就地加工，减少运输和储存费用。但对于农户而言，低成本并未获得市场上的高价，经济收益并不那么可观。如果仅靠补贴维持，难以永续。如何加强超级芦竹的综合利用和转化，建立完善的从原料到产品的产业链，是一件需要多方努力的事。

目前，在我国20多个省市区域有栽种超级芦竹，面积约300万公顷，预计到2025年，这一数据将到达千万。按增长率来说，较为可观，但就整体占比而言，还只是九牛一毛。

©️但对于农户而言，低成本并未获得市场上的高价，经济收益并不那么可观/新浪新闻

3►

争相开发“石油树”

超级芦竹并不是第一种被看好的能源植物。早在它之前，就有“石油树”在世界各地被广泛关注。

石油树并不是一种树名，是指富含石油的树，地球上这种植物大约有一千种以上。其中，巴西的苦配巴树尤其有名。

早在1928年，科学家就在野外发现了苦配巴树，但那时能源危机和气候危机都并不紧迫，当地人对石油树的利用主要是取树皮、果实、树干等进行日常焚烧。

©️当地人对石油树的利用主要是取树皮、果实、树干等进行日常焚烧/sohu

直到1973年，石油树才成为热议话题，科学家卡尔文跑遍世界各地，在巴西发现了苦配巴。

这种树木通常高达30米，直径约1米，只要在树干上钻一个约5厘米的孔，只需一两个小时，就可流一到两公斤的树油。

©️sohu

并且，这种树油在无需加工的情况下就可以直接用于柴油汽车。但此时的苦配巴树数量并不多，繁殖起来比较麻烦，因而，科学家们只能全世界大量寻找并培育新的石油树。

1984年，美国组建首个人工石油植物园；2007年英国石油公司在印度投资1000万美元种植桐油树，将果实中的油脂制成生物柴油；我国也发现1890年从意大利引入的桉树，是一种比较优质的石油树，但桉树产油量很低，不到4%，因此，即便我国已经种植了170万公顷的桉树，供应量也远远无法满足需求。

菲律宾和马来西亚的银合欢树、澳大利亚的高冠树、海南的油楠树等，都是很好的石油树，但它们或存量少、繁殖慢，或产量低。除了石油树，还有很多种能源草被发掘。如美国加利福尼亚境内的鼠忧草，1公顷面积可提炼1吨石油。但种种限制让这些石油树、能源草，并没有得到广泛推广，只能成为全球能源的少量补充。

©️种种限制让这些石油树、能源草，并没有得到广泛推广，只能成为全球能源的少量补充/sohu

为了推广扩充能源树，一些国家会提供一定的补助金。比如瑞典的无性系柳树能源林，近5年来，面积不断增大。这是因为瑞典农民贸易协会和其他机构将柳树林作为一种农作物来推广，政府提供一定的补助金。这些柳树林每年每公顷平均的生物量为10-12吨。整体表现来说，瑞典的柳树林价值还是比较可观的。

就全球范围内来说，植物能源的利用率整体还是比较单一，场景少，对化石能源目前不具有威胁性。

4►

新能源竞争登场

植物能源的利用率低，但整个新能源市场，却是十分活跃。

以亚洲来说，其能源消耗占全球能源消耗的一半以上，并且高达85%来自化石燃料。因而，新能源的开发具有广阔空间。

比如东南亚地处热带，光照充足，就重点关注太阳能。泰国在2022年批准了19个太阳能投资项目，总投资额达13亿美元，排第二的是12个风力发电项目，投资额为5.4亿美元。

©️sohu

马来西亚在太阳能、风能、生物质能、水能、潮汐能等都很有潜力，太阳能尤其突出，该国专门开发了一个“净能源计划”，针对太阳能光伏系统。越南2022年可再生能源国外投资总计达54.6亿美元。

欧美在新能源的探寻上，更是不惜重金。

比如美国，在氢能、太阳能、地热能等。今年10月，白宫就宣布提供70亿美元，在全美建立7个地区性清洁氢气中心。这7个清洁氢气中心预计将催化超400亿美元私人投资，总投资额或将达到500亿美元。在太阳能方面，早在2020年，美国的太阳能装机容量就超过了100GW，居世界第一。

在太阳能方面，早在2020年，美国的太阳能装机容量就超过了100GW，居世界第一

英国则利用地域优势，大力发展风能。2000年，英国第一个海上风电项目产生，并在10年的时间内，跃居世界第一。目前，英国风能仍排世界前列，仅次于中国。同样力推风能的还有丹麦，其预计2030年风能占能源构成的50%，太阳能占15%。紧挨北极圈的冰岛则利用地热，但整体开发还较少，主要电力供应还是水力发电。

©️紧挨北极圈的冰岛则利用地热，但整体开发还较少，主要电力供应还是水力发电/wikiwand

整体来看，目前新能源的投资和占比中，还是传统的氢能、太阳能、风能等清洁能源为主要，而超级芦竹这类植物能源还在初步发展阶段。未来，它还有很长的路要走。

可观的是，在能源危机的紧迫性下，植物能源的利用再次引起重视，超级芦竹获得了更多关注。不管超级芦竹能否取代石油，它至少提供了一条新的探索道路，在第四次能源革命历史上留下了烙印。