诺维信：废纸也能变燃油

　　也许有一天您会发现，自己往汽车油箱里加入的，不再是汽油而是办公室里的废纸——当然，您的汽车照样可以奔跑如飞。

　　这种现象，距离成为现实已不再遥远了。

　　今年1月底，来自丹麦的全球最大工业酶制剂提供商——诺维信公司，将这种以办公废纸为原料的生物燃料汽车开到了华盛顿街头。

　　生物燃料

　　事实上，在生物技术领域，生物燃料并不是一个新词汇。

　　早在上世纪70年代，几乎与石油危机同时，人们就已经开始用玉米、大豆、甘蔗等高淀粉和高糖含量的食物生产燃料乙醇。

　　不过，这种被业界称为“第一代生物燃料”的技术自诞生以来，就因与人争粮争地而饱受争议，科研人员也从很早就开始着手研究如何从废纸、秸秆等这些大量遭到废弃的材料上获取“第二代生物燃料”。

　　但有一个难题一直困扰着科研人员。

　　玉米、大豆等之所以可以由食物变身为燃料乙醇，少不了一种神奇的物质——酶。酶是一种带有活性的蛋白质（也有少数为RNA），可以在特定条件下起到生物催化剂的作用，高效率地催化各种生物化学反应。

　　正像初中生物课本所讲述的那样，当我们细细咀嚼米饭时，会觉得有甜味，那是因为在口腔分泌的唾液淀粉酶作用下，米饭中的淀粉转化成了带有甜味的麦芽糖。

　　生物燃料工业，应用的正是这种原理。人们利用工业化的酶制剂，高效率地将玉米、大豆等所含的淀粉转化为糖（主要是葡萄糖）。

　　而从糖到酒精（即乙醇）的过程，其应用原理则与千百年来人们的酿酒原理并无二致——通过利用酵母发酵等，将糖分解成为酒精和水。燃料乙醇工业只不过比酿酒工业多了一个蒸馏脱水的过程。

　　二代难题

　　但这种原理应用，却无法在秸秆、废纸等生物废弃物上得到复制。原因在于，与玉米、大豆等主要由淀粉组成不同，秸秆、废纸等主要是由纤维素、半纤维素和木质素组成的。

　　在淀粉中，葡萄糖分子是以一种被称为“α1-4”的模式结合和排列的。通俗来讲，这是一种简单的线性排列，葡萄糖分子像一群听话的小学生，整整齐齐地以同一个姿势排成了长长的一串。因此，工业酶制剂可以很轻易地将各个葡萄糖分子之间结合的化学键打断，从而将淀粉转化为葡萄糖。

　　而在纤维素中，葡萄糖分子则是以一种被称为“β1-4”的模式结合和排列。在这种模式下，葡萄糖分子们虽然也排成了一串，但它们都成了调皮捣蛋鬼，以各种姿态相互结合和“串联”，形成了错综复杂的结合状态。

　　更让科研人员挠头的是半纤维素和木质素。半纤维素像是胶水，把不同的纤维素束紧紧地黏合在了一起，而纤维素和半纤维素又同时被木质素编织的一张细密而紧实的网牢牢拴住——木质素是植物具有硬度的基础，如果植物中没有木质素，将都变得和棉花一样，软绵绵而没有固定的形状。

　　在这种状态下，酶制剂会被木质素和半纤维素挡在外头，而即使酶制剂突破了木质素等的“封锁”，葡萄糖分子组成的“β1-4”矩阵也会让酶制剂摸不着头脑，很难切断葡萄糖分子之间的结合化学键。

　　因此，尽管富含纤维素的废弃物俯拾皆是，但几十年来却很少有人将其转变成为绿色的生物燃料。

　　当然，在实验室里，科研人员也曾将秸秆转化为工业乙醇，但昂贵的物料和复杂的流程让人望而生畏。“那时的成本完全是在天花板之上！”诺维信中国研发中心高级经理任海彧回忆说。

　　攻克难关

　　但现在，正如华盛顿车展上展示的生物燃料车所预示的那样，今后，不管是木质素，还是“β1-4”葡萄糖分子矩阵，都不再是难以克服的难题。

　　2月16日，距离华盛顿车展结束不足一个月，诺维信正式宣布，推出酶制剂产品 Cellic CTec2，成为全球首款可以实现纤维素乙醇商业化量产的工业酶制剂。

　　诺维信方面称，应用该酶制剂，每生产1加仑（1加仑≈3.79 升）纤维素乙醇所需酶的成本仅为50美分，从而将纤维素乙醇的生产成本降至2美元/加仑，与目前国际市场的汽油价格持平——这意味着，纤维素生物质能源成为了极具竞争力的汽油替代品。

　　任海彧告诉《第一财经日报》，诺维信通过连续汽爆技术，突破了木质素编织的细密的网络。

　　所谓“汽爆技术”，简单来说，就是在对秸秆等进行预处理时，通过高温高压，使大量水分子突破木质素编织的网络，钻到了纤维素束与半纤维素之间。而后，再通过瞬间释放压力，水分子在迅速涌出秸秆的过程中，也使得原来细密紧致的结构变得“蓬松”。

　　“这好比为我们的酶制剂打开了大门。”任海彧笑着说。这位看起来瘦弱的海归女博士，是诺维信中国研发中心的骨干力量，她喜欢把工业酶制剂比喻为冲锋杀敌的“千军万马”。

　　工业酶制剂含有功能不同的各种酶，而她就是这“千军万马”的总司令，如何实现各种酶的“多兵种优化”，“用效率更高的优等兵替代掉劣等兵，或者根据需要增加新兵种”是她的职责。

　　多年来，任海彧和她的同事一直在寻找针对β1-4排列的效率更高的酶。酶是天然活性物质，无法从实验室发明，因此，她的同事不得不到温泉、白蚁乃至牛粪等各种千奇百怪的地方去寻找可能突破β1-4排列的酶。

　　而现在，他们终于找到了一种代号为GH61的酶，大大地提高了诺维信工业酶制剂的效率。任海彧介绍，刚刚推出的CTec2，可以通过添加更少的酶制剂，将燃料乙醇的出品率提高一倍。

　　市场前景

　　“酶制剂再也不是生物燃料的障碍，而成为了生物燃料产业的一个重要工具。”诺维信中国区域市场经理封文瑞笑着说，“我们相信加速先进生物燃料的商业化，将有效帮助各国应对紧迫的能源和环境挑战。”

　　按照诺维信的测算，用秸秆、废纸等制成的第二代生物燃料，能够通过代替汽油或柴油，从而有效减少交通行业二氧化碳排放，减排率达到90%。

　　封文瑞介绍，仅在中国，随着新品CTec2的推出，预计到2020年，纤维素乙醇产业有望实现每年替代3100万吨汽油，使中国的石油进口量降低10％，同时，还将帮助中国每年减少二氧化碳排放约9000万吨，并创造600万个就业岗位。

　　不过，像所有新生的行业一样，虽然在技术上获得重大突破，但其市场如何仍需时间检验。

　　政府的扶持政策是这一新生行业目前最迫切的仰望。诺维信内部曾做过一个测算，如果要在中国启动生物燃料市场，需要在短时间内实现900亿元人民币的投资，以支持生物乙醇工厂的建设。

　　此外，建立这个产业，还涉及1100万农民的习惯的改变，以及在全国范围内建立约2500个代理点以收集和存储生物质，而这，“如果没有政府的大力支持，投资者的信心将很难保证。”