不浪费，不匮乏?

10-15年前，第一代生物燃料作为一种可再生能源解决方案获得了发展势头。后来人们意识到，利用土地来种植燃料而不是粮食是很难被证明是合理的。他说，我认为这一点在很多人的脑海中仍然根深蒂固凯伦·威尔逊从欧洲生物能源研究所(EBRI)是欧盟应用生物能源技术卓越中心，总部位于阿斯顿大学在英国伯明翰。她感叹道:“由于对第一代生物燃料的最初反应，生物燃料已经失去了阵地。”威尔逊现在正在努力推广生物燃料，并向人们传达这样一个信息:农业和食品加工产生的大量废物可以成为燃料和化学品的可行原料。

“我们正在努力开发生物精炼技术……废弃生物质中的一些成分实际上价值很高，你可以生产出一种产品，为整个过程带来收入。”我们还研究了其他的处理方法，让你可以生产其他化学物质，然后在这个过程的最后，当你对生物质束手无策时，也许你会考虑对它进行热解或气化。”

这个想法类似于现在的石油工业，既生产原料也生产燃料。威尔逊解释说:“他们生产的10%的化学品是一笔可观的收入，使整个过程在经济上更具可行性。”

威尔逊拥有表面科学和催化的背景，这使她进入了绿色化学，她被招募到EBRI，以扩大阿斯顿已经存在的热处理专业知识。

燃烧替代

水稻秸秆，即收获米粒后留下的茎和叶，只是威尔逊和她的同事们正在试验的许多废物流中的一种。在这个项目中，他们的目标是一种叫做5 -羟甲基糠醛(5羟甲基糠醛)。稻草残渣的蒸汽爆炸产生了可以用酶水解的纤维素。然后，这些水解糖可以在催化剂的作用下转化为5-羟甲基糠醛:“我们正在尝试制造一种催化剂，这种催化剂既具有异构化的碱性，又具有脱水的Brønsted酸性。”

一旦他们制造出5-羟甲基糠醛，他们就会将其氧化生成一种叫做furandicarboxylic酸．“这一过程非常有趣，因为该产品被视为对苯二甲酸的替代品——你可以用PEF(聚呋喃酸聚乙烯)来替代PET(聚对苯二甲酸聚乙烯)，你可以说它是生物衍生的。”

威尔逊解释说，在亚洲，处理垃圾的常见方法是焚烧，这不仅会导致二氧化碳排放，还会增加当地的颗粒物排放，造成潜在的健康问题。她说:“提供另一种燃烧方式意味着你可以改善整体环境影响。”

从面包屑到油漆

EBRI研究人员由业务开发团队提供支持，因此与行业有宝贵的联系。“我们正在与一家主要的面包制造商合作，他们正在寻找一种更容易接受的方法来处理烘焙过程中自然产生的废物。”我们还有一家生产油漆添加剂的公司，”威尔逊解释道。“因此，我们正在努力将面包店废料转化为一种化学中间体，供油漆公司使用，以替代目前来自石油原料的分子。”

面包屑废物是威尔逊原则的一个完美例子，即用于原料和燃料的生物质不应减少其用于其他目的的可用性，如动物饲料，并且正在与英国诺维奇食品研究所的合作者合作，以确保这些过程可以以可持续的方式进行。

对于稻草和其他农业残留物也是如此:“重要的是，你要看看有多少比例的废物需要被犁回田里，因为废物中有很多营养物质，比如硝酸盐和磷酸盐等，需要回到土地上，否则农民就需要在土地上投入更多的肥料。”

威尔逊还与庄信万丰(Johnson Matthey)合作，获得了英国皇家学会(Royal Society)行业奖学金，以了解在生物质加工中影响催化剂寿命和性能的因素。当将热解油升级为燃料时，催化剂有时会因为油中存在的不同毒物而失活，因此他们正在研究如何对油进行预处理，或改进催化剂，以提高其效率并延长其使用寿命。

拼图

威尔逊承认，未来的能源格局将是由不同的可再生能源组成的“拼图”。“但风能和太阳能面临的挑战是，当没有风和阳光照耀时，会发生什么——你需要找到一种储存能量的方法。生物质有自己的内置能量存储，它已经锁定，你只在需要的时候使用它。当然，关于电池的研究正在进行中，这种电池可以储存多余的风能和太阳能以供以后使用，但你必须思考:电池需要多大?她说:“人们不太喜欢风力涡轮机，所以他们不会喜欢后面有一幢公寓那么大的电池。”

生物质显然也有自己的挑战，比如要与现有的化石燃料能源系统竞争。因此，人们对利用现有基础设施的“滴入式”替代品非常感兴趣，例如将生物质衍生油与化石燃料混合，然后将产品精炼成石油。

然而，尽管生物质能需要克服一些障碍，威尔逊相信它的好处意味着它在满足社会能源需求方面肯定有一席之地。她说，只要我们的食物还依赖农业，就会有农业浪费。“所以我们应该好好利用它。”