第577章 生物燃料 (第1/2页)
之后的一个星期，我几乎把能够找到的相关文献都翻了一遍。
从巴西的甘蔗乙醇、美国的玉米乙醇，到欧洲正在进行的能源作物试验，还有以秸秆、木材等纤维素原料生产燃料的研究。
看得越多，我就越觉得自己之前高兴得太早了。
因为利用植物生产燃料，根本不是什么新鲜事。
巴西早在十几年前就开始大规模推广燃料乙醇，欧洲甚至已经有人在研究一种与F-47相似的三倍体芒属杂交植物。
而纤维素乙醇虽然已经研究了很多年，却始终无法大规模商业化，主要原因就是成本太高。
植物细胞壁中含有大量纤维素和半纤维素，但这些物质都被复杂的木质素结构包裹着。
要想把它们转化成糖，就必须先采用高温、酸碱处理等办法破坏细胞壁，再使用昂贵的纤维素酶进行分解。
即使成功得到了糖，普通酵母也无法充分利用其中的木糖，导致相当一部分原料被浪费。
按照我第一次试验的结果，F-47每公顷理论上只能提供两千多升乙醇，甚至不如巴西的甘蔗。
更何况，这还没有计算收割、运输、预处理、酶解和蒸馏的费用。
如果拿着这样的成果，跑去告诉一名真正懂能源工业的人，说自己找到了一种能够改变世界的植物，我大概会被当成白痴。
不过，这些文献也让我注意到了另一个问题。
既然纤维素乙醇最大的困难不是缺少植物原料，而是将植物转化成糖的成本太高，那么F-47异常容易分解的特点，或许比它的产量和糖分更值得研究。
毕竟它只是一株从石狩川河滩上挖回来的野生植物，没有经过任何专门的能源作物育种。
如果从一开始就朝着工业原料的方向改良，再配合更加高效的加工技术，最后究竟能够达到什么程度？
我不知道。
但我很想试试。
……
接下来的几个月，我把大量业余时间花在了F-47上。
五月，我将原始母株的地下根茎分割成十二份，又借用了草莓研究组的组织培养室，尝试建立快速繁殖方法。
这件事还惹出了一点麻烦。
因为草莓组自己的工作就很忙，我又经常趁晚上没人时借用设备，结果有一次忘记将培养基放回原位，第二天便被那边的前辈找上门来。
最后商量好了，星期日没人使用的时候，我可以过去做一会儿。
不过组织培养的进展并不顺利，大多数时候仍然只能依靠根茎分株。
与此同时，四月份十胜方面寄回来的越冬记录，也让我有些失望。
F-47在积丹的表现不错，可十胜的冬天明显更加严寒，积雪条件也不同，它在那里的越冬率只有71%，甚至低于当地全部材料的平均水平。
大冢先生还在报告后面附了一句话：
“那个倒伏得一塌糊涂的草，今年还要继续种吗？”
我告诉他，当然要种。
因为我现在已经不怎么关心它究竟能不能成为优质牛饲料了。
真正让我感兴趣的，是它那种不同寻常的细胞壁。
……
一九九一年六月十日，我在研究所公告栏上看见了一份集团通知。
《长期能源安全相关研究项目征集》。
通知中列出的研究范围相当广泛，从新型储能、氢能和合成燃料，到生物质能源、农业及工业废弃物利用，甚至还包括地热和太阳能等方向。
集团似乎并不打算限制具体技术路线，只要能够改善长期能源安全，就可以提出申请。
而且成果优秀的项目，还能够获得追加经费、设备和人员支持。
我在公告栏前站了很久，随后花了十天时间，整理出十九页申请材料，第一次以个人名义向集团技术委员会提交了研究计划。
项目名称是《利用寒地高消化率芒属植物生产燃料乙醇的可行性研究》。
申请交上去以后，我几乎每天都去收发室看看。
直到七月十五日，结果终于来了。
我的申请被退回了。
理由主要有三条：田间数据不足、申请人缺乏发酵工程方面的专业能力，以及项目未经所属研究机构正式推荐。
技术委员会建议我补充数据，等下一轮征集再重新申请。
下一次征集是明年春天。
我拿着退回通知，在办公室里坐了一个下午，最后不得不承认，他们说得全都对。
尤其是第二条。
我确实不懂化学工程，也不懂真正的工业燃料生产。
如果有人现在给我一亿日元，让我建一座纤维素乙醇试验工厂，我甚至不知道应该先找谁来设计。
问题就在这里。
我需要懂得这些技术的人，但想把他们招进项目组，就必须先获得经费；而要申请经费，又需要拿出足够可靠的研究成果。
想明白这一点以后，我只好暂时放弃了扩大项目的打算。
既然暂时没有办法增加人员，那就先把自己能够做的事情做好。
……
八月份，F-47的分株评价终于有了一点进展。
十二份分株中，编号F-47-8的材料表现最好，茎秆比原始母株粗壮一些，倒伏情况也有所改善，同时仍然保持着较高的糖分和纤维消化率。
当然，这并不意味着我已经培育出了新品种。
根茎分株在遗传上本来应该与原始母株一致，F-47-8的差异可能只是定植条件或者其他环境因素造成的。
但它至少值得继续繁殖和观察。
于是，我给它起了一个新的编号。
SF-01。
SF是S-Farm的缩写，01则代表我准备将它作为第一代候选材料继续研究。
不过，我真正需要解决的，仍然是糖化成本问题。
之前的试验虽然证明F-47能够释放较多糖分，但使用的仍然是常规预处理方法。
如果必须使用大量化学试剂和昂贵的纤维素酶，那它比普通牧草容易分解一些，又有什么意义呢？
所以从九月份开始，我决定改变试验方法。
最初，我只是尝试降低预处理的温度和碱液浓度，看看能不能节省一些费用。
按照常理，处理条件越温和，植物细胞壁就越难被破坏，最终能够释放的糖分也应该越少。
普通芒属材料的表现确实如此。
可是F-47不一样。
十月八日，我完成了一组新的对照试验。
这一次，我将普通芒和F-47放在相同的温和处理条件下，并将纤维素酶用量降低到此前试验的五分之一。
结果出来以后，我还以为自己把样品编号弄错了。
普通芒的糖释放量大幅下降，每百克干物质只能得到4.6克糖。
F-47却达到了42.7克。
这个数字甚至超过了之前采用较强预处理方法取得的33.8克。
我重新检查了仪器和样品记录，没有发现问题，随后又进行了两次重复试验，得到的结果分别是41.9克和43.3克。
几次测定的结果相当接近。
这就有些奇怪了。
因为此前的分析认为，F-47只是木质素含量偏低，细胞壁相对容易分解而已。
可是普通芒在降低处理强度以后，糖释放量会急剧下降，F-47却反而取得了更好的结果。
仅仅是木质素含量少了几个百分点，似乎很难解释如此明显的差异。
我开始怀疑，F-47真正特殊的地方，可能不是木质素的含量，而是它的结构。
……
接下来的一个多月，我几乎把所有能够使用的空闲时间都投入了这件事。
为了排除实验误差，我分别使用不同日期收获的样本、不同分株的材料进行重复试验，还请其他研究员在不知道样本编号的情况下进行测定。
结果始终没有改变。
而且随着处理条件不断调整，我发现了一个更加惊人的现象。
当我们进一步降低碱液浓度，并将处理温度控制在六十摄氏度左右时，F-47的糖释放效率竟然还能继续提高。
经过多轮试验，十一月中旬，我终于得到了一组让自己几乎不敢相信的数据。
在不使用高压设备、仅进行温和碱处理的条件下，采用最初试验约十分之一的纤维素酶用量，F-47每百克干物质竟然能够释放出61.8克可供后续发酵利用的糖。
随后两次重复试验，分别得到了60.9克和62.4克。
也就是说，在我们的实验条件下，F-47几乎能够将自身干物质中绝大部分可以转化的碳水化合物释放出来。
而普通芒在相同条件下，糖释放量只有不到六克。
我甚至不敢立刻把这个结果写进正式报告。
因为它实在太不寻常了。
按照我查阅过的文献，传统纤维素原料需要经过相当复杂的处理，才能让纤维素酶接触到足够多的纤维素。
可是F-47却似乎不需要那些昂贵的步骤。
更奇怪的是，之前较强的碱处理反而没有取得这么好的结果。
我怀疑，过于剧烈的处理可能破坏了部分糖类，或者产生了妨碍后续酶解的物质。
如果F-47的细胞壁确实存在某种特殊结构，那么我们过去使用的传统处理方法，反而可能根本不适合它。
后来，我托人请教了中心负责植物生化分析的研究人员。
对方看完数据以后，提出了一种可能性。
F-47的木质素内部，或者木质素与其他细胞壁成分之间，可能存在某种异常容易断裂的化学连接。
这些结构在植物正常生长时能够维持细胞壁的基本强度，但在特定的温和化学条件下，却会比普通植物中的相应结构更容易被破坏。
如果这个判断正确，就能够解释为什么F-47不需要剧烈的预处理，也能让大量纤维素暴露出来。
当然，这只是猜测。
想弄清楚它究竟拥有怎样的分子结构，还需要专门的分析设备和更高水平的研究人员。
但至少有一件事已经可以确定。
F-47绝不只是一株糖分比较高的野草。
……
十一月底，我重新计算了一次它的理论燃料产量。
按照每百克干物质可以释放约六十克糖的数据，如果以后能够使用同时利用葡萄糖和木糖的微生物，实际乙醇产率就有希望大幅提高。
以F-47目前每公顷14.2吨的干物质产量计算，即使考虑发酵过程中的损失，理论上也有机会得到四千多升乙醇。
这已经明显高于我最初的估算。
而它的产量还远远没有达到极限。
在欧洲的能源作物研究中，部分巨芒材料已经表现出每公顷二十吨以上的年干物质生产潜力。
如果我们能够通过育种，将F-47的年产量提高到二十五吨、三十吨，甚至更高，同时保留这种特殊的糖化性状呢？
按照目前的实验结果，未来每公顷生产八千至一万多升乙醇，并不是完全没有可能。
当然，
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