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第577章 生物燃料

2026-10-16 16:02:10 作者: 千早凜奈

  之後的一個星期,我幾乎把能夠找到的相關文獻都翻了一遍。

  從巴西的甘蔗乙醇、美國的玉米乙醇,到歐洲正在進行的能源作物試驗,還有以秸稈、木材等纖維素原料生產燃料的研究。

  看得越多,我就越覺得自己之前高興得太早了。

  因為利用植物生產燃料,根本不是什麼新鮮事。

  巴西早在十幾年前就開始大規模推廣燃料乙醇,歐洲甚至已經有人在研究一種與F-47相似的三倍體芒屬雜交植物。

  而纖維素乙醇雖然已經研究了很多年,卻始終無法大規模商業化,主要原因就是成本太高。

  植物細胞壁中含有大量纖維素和半纖維素,但這些物質都被複雜的木質素結構包裹著。

  要想把它們轉化成糖,就必須先採用高溫、酸鹼處理等辦法破壞細胞壁,再使用昂貴的纖維素酶進行分解。

  即使成功得到了糖,普通酵母也無法充分利用其中的木糖,導致相當一部分原料被浪費。

  按照我第一次試驗的結果,F-47每公頃理論上只能提供兩千多升乙醇,甚至不如巴西的甘蔗。

  更何況,這還沒有計算收割、運輸、預處理、酶解和蒸餾的費用。

  如果拿著這樣的成果,跑去告訴一名真正懂能源工業的人,說自己找到了一種能夠改變世界的植物,我大概會被當成白痴。

  不過,這些文獻也讓我注意到了另一個問題。

  既然纖維素乙醇最大的困難不是缺少植物原料,而是將植物轉化成糖的成本太高,那麼F-47異常容易分解的特點,或許比它的產量和糖分更值得研究。

  畢竟它只是一株從石狩川河灘上挖回來的野生植物,沒有經過任何專門的能源作物育種。

  如果從一開始就朝著工業原料的方向改良,再配合更加高效的加工技術,最後究竟能夠達到什麼程度?

  我不知道。

  但我很想試試。

  ……

  接下來的幾個月,我把大量業餘時間花在了F-47上。

  

  五月,我將原始母株的地下根莖分割成十二份,又借用了草莓研究組的組織培養室,嘗試建立快速繁殖方法。

  這件事還惹出了一點麻煩。

  因為草莓組自己的工作就很忙,我又經常趁晚上沒人時借用設備,結果有一次忘記將培養基放回原位,第二天便被那邊的前輩找上門來。

  最後商量好了,星期日沒人使用的時候,我可以過去做一會兒。

  不過組織培養的進展並不順利,大多數時候仍然只能依靠根莖分株。

  與此同時,四月份十勝方面寄回來的越冬記錄,也讓我有些失望。

  F-47在積丹的表現不錯,可十勝的冬天明顯更加嚴寒,積雪條件也不同,它在那裡的越冬率只有71%,甚至低於當地全部材料的平均水平。

  大冢先生還在報告後面附了一句話:

  「那個倒伏得一塌糊塗的草,今年還要繼續種嗎?」

  我告訴他,當然要種。

  因為我現在已經不怎麼關心它究竟能不能成為優質牛飼料了。

  真正讓我感興趣的,是它那種不同尋常的細胞壁。

  ……

  一九九一年六月十日,我在研究所公告欄上看見了一份集團通知。

  《長期能源安全相關研究項目徵集》。

  通知中列出的研究範圍相當廣泛,從新型儲能、氫能和合成燃料,到生物質能源、農業及工業廢棄物利用,甚至還包括地熱和太陽能等方向。

  集團似乎並不打算限制具體技術路線,只要能夠改善長期能源安全,就可以提出申請。

  而且成果優秀的項目,還能夠獲得追加經費、設備和人員支持。

  我在公告欄前站了很久,隨後花了十天時間,整理出十九頁申請材料,第一次以個人名義向集團技術委員會提交了研究計劃。

  項目名稱是《利用寒地高消化率芒屬植物生產燃料乙醇的可行性研究》。

  申請交上去以後,我幾乎每天都去收發室看看。

  直到七月十五日,結果終於來了。


  我的申請被退回了。

  理由主要有三條:田間數據不足、申請人缺乏發酵工程方面的專業能力,以及項目未經所屬研究機構正式推薦。

  技術委員會建議我補充數據,等下一輪徵集再重新申請。

  下一次徵集是明年春天。

  我拿著退回通知,在辦公室里坐了一個下午,最後不得不承認,他們說得全都對。

  尤其是第二條。

  我確實不懂化學工程,也不懂真正的工業燃料生產。

  如果有人現在給我一億日元,讓我建一座纖維素乙醇試驗工廠,我甚至不知道應該先找誰來設計。

  問題就在這裡。

  我需要懂得這些技術的人,但想把他們招進項目組,就必須先獲得經費;而要申請經費,又需要拿出足夠可靠的研究成果。

  想明白這一點以後,我只好暫時放棄了擴大項目的打算。

  既然暫時沒有辦法增加人員,那就先把自己能夠做的事情做好。

  ……

  八月份,F-47的分株評價終於有了一點進展。

  十二份分株中,編號F-47-8的材料表現最好,莖稈比原始母株粗壯一些,倒伏情況也有所改善,同時仍然保持著較高的糖分和纖維消化率。

  當然,這並不意味著我已經培育出了新品種。

  根莖分株在遺傳上本來應該與原始母株一致,F-47-8的差異可能只是定植條件或者其他環境因素造成的。

  但它至少值得繼續繁殖和觀察。

  於是,我給它起了一個新的編號。

  SF-01。

  SF是S-Farm的縮寫,01則代表我準備將它作為第一代候選材料繼續研究。

  不過,我真正需要解決的,仍然是糖化成本問題。

  之前的試驗雖然證明F-47能夠釋放較多糖分,但使用的仍然是常規預處理方法。

  如果必須使用大量化學試劑和昂貴的纖維素酶,那它比普通牧草容易分解一些,又有什麼意義呢?

  所以從九月份開始,我決定改變試驗方法。

  最初,我只是嘗試降低預處理的溫度和鹼液濃度,看看能不能節省一些費用。

  按照常理,處理條件越溫和,植物細胞壁就越難被破壞,最終能夠釋放的糖分也應該越少。

  普通芒屬材料的表現確實如此。

  可是F-47不一樣。

  十月八日,我完成了一組新的對照試驗。

  這一次,我將普通芒和F-47放在相同的溫和處理條件下,並將纖維素酶用量降低到此前試驗的五分之一。

  結果出來以後,我還以為自己把樣品編號弄錯了。

  普通芒的糖釋放量大幅下降,每百克乾物質只能得到4.6克糖。

  F-47卻達到了42.7克。

  這個數字甚至超過了之前採用較強預處理方法取得的33.8克。

  我重新檢查了儀器和樣品記錄,沒有發現問題,隨後又進行了兩次重複試驗,得到的結果分別是41.9克和43.3克。

  幾次測定的結果相當接近。

  這就有些奇怪了。

  因為此前的分析認為,F-47隻是木質素含量偏低,細胞壁相對容易分解而已。

  可是普通芒在降低處理強度以後,糖釋放量會急劇下降,F-47卻反而取得了更好的結果。

  僅僅是木質素含量少了幾個百分點,似乎很難解釋如此明顯的差異。

  我開始懷疑,F-47真正特殊的地方,可能不是木質素的含量,而是它的結構。

  ……

  接下來的一個多月,我幾乎把所有能夠使用的空閒時間都投入了這件事。

  為了排除實驗誤差,我分別使用不同日期收穫的樣本、不同分株的材料進行重複試驗,還請其他研究員在不知道樣本編號的情況下進行測定。

  結果始終沒有改變。

  而且隨著處理條件不斷調整,我發現了一個更加驚人的現象。


  當我們進一步降低鹼液濃度,並將處理溫度控制在六十攝氏度左右時,F-47的糖釋放效率竟然還能繼續提高。

  經過多輪試驗,十一月中旬,我終於得到了一組讓自己幾乎不敢相信的數據。

  在不使用高壓設備、僅進行溫和鹼處理的條件下,採用最初試驗約十分之一的纖維素酶用量,F-47每百克乾物質竟然能夠釋放出61.8克可供後續發酵利用的糖。

  隨後兩次重複試驗,分別得到了60.9克和62.4克。

  也就是說,在我們的實驗條件下,F-47幾乎能夠將自身乾物質中絕大部分可以轉化的碳水化合物釋放出來。

  而普通芒在相同條件下,糖釋放量只有不到六克。

  我甚至不敢立刻把這個結果寫進正式報告。

  因為它實在太不尋常了。

  按照我查閱過的文獻,傳統纖維素原料需要經過相當複雜的處理,才能讓纖維素酶接觸到足夠多的纖維素。

  可是F-47卻似乎不需要那些昂貴的步驟。

  更奇怪的是,之前較強的鹼處理反而沒有取得這麼好的結果。

  我懷疑,過於劇烈的處理可能破壞了部分糖類,或者產生了妨礙後續酶解的物質。

  如果F-47的細胞壁確實存在某種特殊結構,那麼我們過去使用的傳統處理方法,反而可能根本不適合它。

  後來,我托人請教了中心負責植物生化分析的研究人員。

  對方看完數據以後,提出了一種可能性。

  F-47的木質素內部,或者木質素與其他細胞壁成分之間,可能存在某種異常容易斷裂的化學連接。

  這些結構在植物正常生長時能夠維持細胞壁的基本強度,但在特定的溫和化學條件下,卻會比普通植物中的相應結構更容易被破壞。

  如果這個判斷正確,就能夠解釋為什麼F-47不需要劇烈的預處理,也能讓大量纖維素暴露出來。

  當然,這只是猜測。

  想弄清楚它究竟擁有怎樣的分子結構,還需要專門的分析設備和更高水平的研究人員。

  但至少有一件事已經可以確定。

  F-47絕不只是一株糖分比較高的野草。

  ……

  十一月底,我重新計算了一次它的理論燃料產量。

  按照每百克乾物質可以釋放約六十克糖的數據,如果以後能夠使用同時利用葡萄糖和木糖的微生物,實際乙醇產率就有希望大幅提高。

  以F-47目前每公頃14.2噸的乾物質產量計算,即使考慮發酵過程中的損失,理論上也有機會得到四千多升乙醇。

  這已經明顯高於我最初的估算。

  而它的產量還遠遠沒有達到極限。

  在歐洲的能源作物研究中,部分巨芒材料已經表現出每公頃二十噸以上的年乾物質生產潛力。

  如果我們能夠通過育種,將F-47的年產量提高到二十五噸、三十噸,甚至更高,同時保留這種特殊的糖化性狀呢?

  按照目前的實驗結果,未來每公頃生產八千至一萬多升乙醇,並不是完全沒有可能。

  當然,這些都只是理論估算。

  真正讓我興奮的,其實是另一個數字。

  十分之一。

  我們的最新實驗,已經將纖維素酶的用量降低到了最初試驗的十分之一左右,而且還省去了傳統工藝中大量高溫高壓預處理的要求。

  如果這些優勢能夠在工業生產中得到驗證,那麼不僅是每公頃的燃料產量,整個生產過程的成本都有可能大幅下降。

  我嘗試按照文獻中的工業設備、能源和原料價格,做了一份非常粗略的成本估算。

  結果表明,只要未來能夠解決大規模種植和發酵效率的問題,以F-47為基礎建立的成熟生產體系,就有希望將乙醇的成本降低到不再依賴高額補貼、能夠與傳統石油燃料競爭的範圍。

  當然,乙醇的單位體積熱值低於汽油,不能直接拿每升價格比較。

  而且收割、運輸和蒸餾仍然需要消耗大量能源,這些問題也不會因為植物容易糖化就自動消失。


  但我覺得,至少已經有必要認真研究這種可能性了。

  因為如果它真的能夠實現,那麼過去一直缺乏商業競爭力的纖維素燃料,或許就有機會成為一種真正的大宗工業產品。

  更重要的是,F-47本身還沒有經過任何專門改良。

  這讓我第一次意識到,自己手裡的可能並不只是一種具有潛力的能源作物。

  它甚至可能是解決纖維素燃料產業長期成本難題的一把鑰匙。

  ……

  十二月,我帶著最新實驗結果,再次去找木島教授。

  教授花了將近兩個小時看完報告,尤其是那幾組不同預處理條件下的糖化數據,他反覆核對了好幾遍。

  最後,他告訴我,這份材料已經有理由申請獨立研究項目了。

  但是,必須先經過其他研究機構的驗證。

  因為目前的試驗全部是在積丹完成的,規模又太小,特殊細胞壁的具體結構也沒有弄清楚。

  即使實驗結果完全正確,也不能保證放大到工業生產以後仍然能夠保持這樣的效率。

  而且,真正的商業成本還需要化學工程方面的專家重新核算。

  教授說得很有道理。

  只是他隨後又告訴我,研究中心最多只能繼續提供現有的育種和分析條件。

  如果需要專門的酶工程、發酵工程團隊,以及真正的工業試驗設施,就必須向集團總部申請。

  他願意在明年春天的正式申請書上簽字。

  我問他,如果不等到明年呢?

  教授看了我一會兒,最後說道:

  「山田君,如果這些數據是真的,那麼它確實不應該繼續由我們這個牧草研究室單獨負責。」

  「但我不能因為你認為它很重要,就要求集團立即批准一個不知道需要多少錢的項目。」

  我知道他的意思。

  科學研究不能僅憑熱情,資金也不是無限的。

  不過,我已經不想再等上一整年了。

  因為現在的問題不只是需要更多試驗,我也根本沒有條件完成那些真正重要的試驗。

  靠著借來的儀器和每年三百八十萬日元的預算,我究竟要花多少年,才能弄清楚F-47的真正價值?

  ……

  一九九一年年底,我將F-47的全部材料重新整理了一遍,包括原始採集記錄、兩年多的生長調查、染色體分析,以及從三月份開始進行的糖化和發酵試驗。

  我還特意將十月以後取得的數據單獨裝訂成冊,要求研究所對完整資料實行限制保管。

  畢竟如果這些發現真的具有重大商業價值,那麼F-47的原始種質和實驗數據,就不應該隨隨便便流到其他會社手裡。

  與最初那份十九頁的申請書相比,這一次的材料厚了不少。

  而我想申請的東西,也已經完全不同了。

  我不再滿足於獲得幾百萬日元的育種經費,更希望集團能夠成立一個由植物育種、生物化學、微生物學和化學工程人員組成的獨立研究團隊。

  最好還能建立一座小型試驗設施,真正驗證每噸原料需要多少化學試劑、多少酶,以及最終能夠生產多少乙醇。

  只有得到這些數據,我們才能判斷F-47究竟是一種特殊的實驗材料,還是一種足以改變整個纖維素燃料產業的能源作物。

  不過,我還有一個沒有告訴教授的想法。

  我希望能夠親自負責這項研究。

  說出來可能有些不夠謙虛,畢竟我只是一名普通研究員,以前甚至沒有獨立主持大型研究項目的經歷。

  可F-47是我從石狩川挖回來的,也是我一點點發現它的特殊性,並親手完成了最初的實驗。

  如果最後真的證明它具有重大價值,我當然希望自己的名字能夠留在這項成果上。

  更重要的是,我不想在某一天突然收到通知,說研究已經移交給其他部門,而我必須回去繼續研究牛飼料。

  所以,我覺得自己應該主動爭取一次。

  ……

  一九九二年一月三日。


  今天是新年假期,研究所還沒有完全恢復工作。

  我一個人來到辦公室,把這些年來的全部資料重新檢查了一遍。

  最上面那份仍然是1989年4月10日的立項申請書。

  項目名稱:《寒地多年生高產牧草種質收集與評價》。

  年度預算:三百八十萬日元。

  項目負責人:山田敏彥。

  兩年多以前,能夠獨立主持這樣一個項目,我已經覺得非常滿足。

  可現在,我卻想向集團申請可能高出幾十倍甚至上百倍的研究經費。

  究竟需要多少錢,我還沒有辦法給出準確答案,但我知道,必須有人願意支持我們完成下一階段的研究,否則這些實驗數據永遠都只能停留在紙面上。

  想到這裡,我又找出了去年六月的集團能源研究計劃通知。

  上面寫得很清楚,對於具有長期戰略價值的技術,集團允許跨機構組織科研團隊,並根據研究成果追加資金和人員。

  既然如此,我想去試試。

  我要親自去東京的集團總部。

  先找集團技術委員會,如果他們仍然不能決定,就爭取向更高層匯報。

  必要的話,我甚至想去見那位西園寺大小姐。

  如今她在集團里的地位,早已不是什麼秘密。

  過去一年,報紙上經常能夠看到她出席各種商業活動的照片,聽說集團許多重大投資和技術項目,最後都要由她親自決定。

  我不知道她對生物學有多少了解,但她肯定有權力決定西園寺是否願意為這項研究投入足夠的資源。

  而且,既然集團已經開始徵集長期能源安全項目,她至少應該願意聽聽一種可能大幅降低液體燃料生產成本的新技術。

  我想,如果能夠讓她親眼看看那些實驗結果,或許事情就會有所不同。

  當然,我也做好了被拒絕的準備。

  畢竟從實驗室里的幾十克糖,到每年生產幾十萬噸燃料的工業設施,中間還有太多問題需要解決。

  但至少,我現在已經能夠拿出一些真正不同尋常的東西。

  尤其是那組在溫和處理條件下,幾乎將原料中全部可利用碳水化合物轉化成糖的實驗數據。

  如果它能夠被進一步驗證,那麼F-47的價值,就絕不只是比其他牧草高產一些而已。

  這幾天,報紙上到處都是西園寺塔的新聞。

  那座五百米高的黑色大樓已經接近正式啟用,集團各部門也準備陸續遷入。

  我看過照片,確實很氣派。

  如果能在那裡辦公,會是一種什麼樣的感受吶……

  再看看自己現在的辦公室,桌上擺著一台用了好幾年的顯微鏡,角落裡還放著幾盆等待移栽的草,隔壁草莓組的前輩甚至還在催我儘快歸還借來的設備。

  兩邊的差距實在有些大。

  不過,我已經決定了。

  等那座塔正式啟用,我就帶著SF-01去東京,把這些年的實驗數據和下一階段研究計劃,親自交到能夠決定它命運的人手裡。

  一個年度經費只有三百八十萬日元的普通研究員,是沒有資格要求見西園寺集團最高負責人的。

  但是這株草有。

  ——山田敏彥

  一九九二年一月三日,積丹。

  ……

  ……

  ……

  作者說:

  先給大家道個歉,這兩章寫著寫著,查資料就查得「發狠了,忘情了」,一不小心塞進去了不少專業知識,可能看起來有些晦澀難懂(笑)。

  不過這兩章涉及的是本書後續一條相當重要的生物能源線,又屬於補充前因後果的插敘,所以還是花了一些篇幅,用一位普通研究員的自述回憶,交代這項技術究竟是怎麼誕生的。

  主要還是因為,我不太想讓西園寺憑空變出一種對標《賽博朋克》醇2的「黑科技作物」。

  既然要寫能源革命,總得有個稍微靠譜些的起點吧?

  所以查了不少現實中的生物能源、巨芒和纖維素乙醇資料,最後決定在真實科學的基礎上,稍微添加那麼一點屬於小說的「奇蹟」,讓一種理論上有可能存在的特殊植物,成為未來能源革命的起點。


  當然,目前的SF-01還遠遠不是醇2,後續還有大量技術難關需要攻克,這些就留到以後慢慢寫了。

  至於為什麼一定要發展這條線——

  提問:

  日本最缺什麼?

  答案:

  是能源。

  作為一個資源相對匱乏、能源高度依賴進口的島國,日本最怕的就是別人掐住它的能源供應線。

  看看現實就知道了,國際能源市場稍微鬧出點大動靜,就夠老日喝上一壺的。

  而本書的目標,終究是讓西園寺成為書名中的那個「世界財閥」。

  如今的西園寺已經很有錢了,未來也會越來越有錢,可如果它的工業體系、運輸網絡乃至整個商業帝國,都必須依賴別人提供能源,那麼這個世界財閥就始終存在著一處致命的軟肋。

  因此,能源自主是西園寺未來必須爭取的東西。這裡說的當然不是讓日本在北海道種滿草,就能立刻實現百分之百的能源自給,而是逐步建立一套不再完全受制於傳統石油供應體系的能源產業。

  更何況,這件事還有另一層意義。

  如果有一天,西園寺真的能夠讓植物燃料在成本和性能上與傳統石油燃料並駕齊驅,甚至逐漸取代石油作為主要燃料的地位呢?

  當然,我知道石油的用途遠遠不止燃料,替代汽油、柴油本身也存在大量技術、經濟和基礎設施方面的困難,這些都會在後續劇情里慢慢交代。

  但如果真的成功了,那就不只是解決日本的能源安全問題了,西園寺將有能力參與重塑整個世界的能源格局。

  吶,那種未來,不是很有趣嗎?

  到了那個時候,西園寺才真正有資格稱得上是一個能夠左右世界的財閥。

  總之,這兩章算是提前埋下一顆種子,也是銜接下一階段的劇情。至於它最後能夠長成什麼樣子,就留給未來的皋月去折騰吧。

  接下來,咱們還是先回到1992年的東京!

  西園寺塔要來啦!


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