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“地球上剩下的石油是有限的，我们不能坐等地球产生更多的石油，”石油和天然气学院教授库尔特·塞伦说植物、土壤和微生物科学密歇根BOB体育州立大学(MSU)。“最终，我们将不得不使用替代燃料。”从草和木材中提取的纤维素生物燃料可能是我们未来能源需求的部分答案。bob体育登录研究人员五大湖生物能源研究中心bob体育登录(GLBRC)，包括Thelen和MSU教授Phil Robertson，正在研究可持续生物燃料的可能性，希望这是迈向更清洁能源的一步，特别是用于交通运输。

从全球气候变化的角度来看，这些生物燃料显然是石油的赢家。我们燃烧石油时释放到大气中的碳，估计大约有2亿年的历史，不是大气所固有的，并加速了气候变化。另一方面，可持续发展的生物燃料让我们有机会从大气中回收碳。生物燃料植物还可以在土壤中隔离一些碳，从而导致碳的净负释放。

他说:“我们燃烧生物燃料的方式比燃烧化石燃料要清洁得多。根据美国能源信息管理局的数据，2016年，美国消耗了创纪录的1433.7亿加仑石油汽油。汽油燃烧时会产生一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物和其他空气污染物质。

“在短期内，生物燃料主要是汽油的替代品，”罗伯逊说，他是密歇根州立大学植物、土壤和微生物科学系的生态系统科学杰出教授。“我们希望在未来实现全电动，但在我们有能源网络支持之前，我们需要一种气候友好型的桥接技术。生物燃料是过渡时期的自然选择。”

如果用于发电的燃料是可再生的，那么全电动可能是一种无碳的交通方式。然而，即使我们能够全面实现乘用车电动化，仍有一些能源需求是电力无法满足的，比如飞机和火车、卡车等长途运输工具。油的其他用途也需要考虑在内。

罗伯逊说:“一桶石油中只有大约70%被用于汽油或其他动力。“另外30%用于塑料、油漆和其他化学用途等产品，这些产品也需要用纤维素生物质等可再生资源制造，以实现碳中和。”

GLBRC是威斯康星大学麦迪逊分校和密歇根州立大学之间的合作项目，在威斯康星州和密歇根州的几个地方都有实地考察地点，其中一个在密歇根州立大学凯洛格生物站罗伯逊在那里进行了他的大部分研究。bob体育登录

今年，GLBRC从美国能源部获得了下一阶段的资助。有了这笔资金，GLBRC的研究人员正在采取步骤，高bob体育登录度集中研究四种生物燃料作物——柳枝稷、能源高粱、杨树和恢复的大草原。这些作物生长在贫瘠的土地上，这些土地营养有限，不用于种植粮食。这意味着生物燃料的种植将不需要争夺我们生产粮食所需的耕地。

“很明显，在未来，边缘土壤将是生物燃料将降级的地方，因为食物永远是我们的首要任务，”Thelen说。“我们还可以考虑将这些边缘土壤投入生产，以改善它们的生态系统服务，并为这些土壤存在的农村地区带来一些经济发展。”

在营养有限的土地上种植生物燃料意味着研究人员必须在这些植物如何可持续生长方面发挥创造性。bob体育登录其中一部分是研究他们可能利用的自然过程，比如根际中的固氮细菌，可以为植物提供所需的氮。

“我们知道氮肥的成本通常是农民最昂贵的投入，”Thelen说。“就碳足迹而言，它也是最昂贵的。合成氮肥需要大量天然气，这有其自身的排放问题，所以如果进行固氮，会有巨大的优势。”

罗伯逊说:“还有很多工作要做。“微生物辅助植物生长的这一领域是一个新颖的领域，现在我们才对它有足够的了解，可以考虑在未来对它进行管理。”

Robertson、Thelen和GLBRC的其他人在2017年《科学》杂志的一篇文章中报告说，生物燃料对气候的好处甚至比最初预期的还要大。然而，如何最大化这一利益，并最小化其他权衡，这是一个挑战。

未来对生物燃料bob体育登录的研究将有助于确定生产力、可持续性和成本效益之间的最佳平衡，而可持续性的很大一部分是提供生物多样性和气候效益。要实现三赢局面是很困难的。

罗伯逊说:“例如，作为一个土地所有者，我可能很乐意放弃10%的生产力，以使我对环境保护的影响加倍。”“但如果我必须放弃90%的潜在生产力，以换取增加10%的生物多样性，经济就会变得更加危险。为了做出正确的选择，我们必须知道不同选择的后果。”

特伦和罗伯逊认为，生物燃料的未来取决于其经济可行性和可持续性，很可能需要政府政策才能有效实施。