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裝訂: 平裝

尺寸:28 x 21 x 0.50 Cm

內容簡介

目錄

生質燃料
 
36 以草煉油
 
文／賀伯（George W. Huber）、戴爾（Bruce E. Dale）
 
44 把稻稈變能源
 
文／王嘉寶、黃文松、郭家倫
 
科學EASY LEARN
 
48 種出生質柴油
 
文／李名揚
 
特別報導
 
52 解開直覺的大腦密碼
 
文／郭文瑞、黃貞穎、許碧純
 
64 態度，決定這次跨界合作
 
採訪／許碧純、李名揚　整理／許碧純
 
66 開創腦與心智研究新局
 
以整合取代組合——專訪曾志朗
 
文／許碧純
 
天文學
 
72 意想不到的行星搖籃
 
文／沃納（Michael W. Werner）、朱拉（Michael A. Jura）
 
醫 學
 
80 迎擊抗藥性細菌
 
文／華爾希（Christopher T. Walsh）、費希巴哈（Michael A. Fischbach）
 
88 從膜蛋白結構開發新型抗生素
 
文／宋明達、翁啟惠、馬徹
 
92 抗藥性細菌有多流行？
 
文／張上淳
 
神經科學
 
96 左右腦分工之路
 
文／麥克奈理基（Peter F. MacNeilage）、羅傑斯（Lesley J. Rogers）、維羅提格拉（Giorgio Vallortigara）
 
生態保育
 
104 從象牙DNA追蹤盜獵集團
 
文／瓦瑟（Samuel K. Wasser）、克拉克（Bill Clark）、勞里（Cathy Laurie）
 
【專欄】
 
6 科學人觀點 曾志朗
 
時空分離現文明
 
26 網路不打烊 張俊盛
 
網路資料大串連
 
27 形上集 高涌泉
 
以最長的絲線織成的繡帷
 
28 不可勝數 李國偉
 
合作研究的貢獻，能算出比例嗎？
 
30 上下古今人間世 趙丰
 
地球自轉：多姿多采的旋舞
 
32 永續發展 薩克斯
 
市場與計畫，缺一不可
 
34 真真假假 薛莫
 
我願意相信
 
【單元】
 
10 總編輯的話
 
15 讀者論壇
 
16 科學人新聞
 
核武遺毒
 
鐵軌枕木與溫室氣體
 
虛擬世界無法可管？
 
不學爬就能走？
 
穿透組織的紅外光
 
幼態，推動人類演化
 
海平面不會升到那麼高！
 
振興經濟引發詐欺弊端
 
螞蟻說：「我還沒死唷！」
 
雨林會造雨？！
 
112 生物手記
 
藻菌共生的袋梅衣
 
114 專家解答
 
人的眼睛為什麼不是長在頭的後方？
 
要對抗全球暖化，為什麼不是把二氧化碳分解成無害的碳和氧，而是去降低二氧化碳的排放量？
 

 

精彩試閱

以草煉油
 

 
科學家正在努力將農業廢棄物、木材和青草中的纖維素，轉化成各式各樣的生質燃料，甚至噴射機燃料，但這種新一代生質燃料能否競爭得過每桶60美元的石油，成為主流能源，仍是個大問題。
 
撰文╱賀伯（George W. Huber）、戴爾（Bruce E. Dale）
 
翻譯／甘錫安
 

 

 

 
重點提要
 
■利用植物不可食用的部份製成的第二代生質燃料，是近年來最環保、技術前景也最看好的石油替代方案。
 
■這類「青草汽油」大多由玉米梗、青草類能源作物和廢棄木料等農業廢料製成。
 
■對美國來說，這類原料的能源產量足以取代全國石油總需求量的一半，而且不會影響食物供應。
 
照目前的狀況看來，人類必須脫離對石油的依賴，不能放任石油問題繼續威脅國家安全，危害經濟和環境，已是相當明顯的趨勢。但是文明社會不可能停滯不前，因此我們必須發明新技術，為全世界的交通工具提供動力。纖維素生質燃料，也就是以植物不可食用的部份製造的液態燃料，可說是近年來最具環保潛力、在技術上也最為可行的石油替代方案。
 
只要是植物，或者曾經是植物，都可以用來製造生質燃料。第一代生質燃料產自可食用的生物物質，例如美國使用的玉米、黃豆，以及巴西使用的甘蔗。這類生質燃料是眾多可能的方案中最容易生產的，因為這種技術已經存在，目前美國就有180座以玉米製造乙醇的煉油廠。
 
但是第一代生質燃料不能算是長期的解決方案，因為以目前可用的農地而言，第一代生質燃料產量還不到已開發國家液態燃料需求量的一成，而且為了生產第一代生質燃料，穀物需求量會增加，使動物飼料價格上漲，進而造成某些食品漲價，雖然情況並不像去年媒體恐慌性的報導所講的那麼嚴重。此外，如果將種植、採收和處理玉米的溫室氣體總排放量計算在內，會發現第一代生質燃料其實沒有我們原先期望的那麼環保。
 
潛藏在纖維素裡的能量
 
以纖維素為原料製造的第二代生質燃料（比較口語的說法是「青草汽油」）則可避免這些問題。可用來製造青草汽油的原料多達幾十種，甚至幾百種，包括鋸木屑和建材等木材廢料、穀類的莖和麥稈等農業廢料，以及所謂的「能源作物」，也就是為了製造青草汽油而種植、生長迅速的草類和木本植物（參見37頁〈全美各地的纖維素原料選擇〉）。這類原料產量充足，價格低廉，與一桶（約159公升）石油能量相等的燃料成本只有10~40美元，而且不會影響糧食生產。能源作物大多可種植在不適合農耕的土地上，其中某些植物，例如輪作週期相當短的柳樹，在生長時還可淨化被廢水或重金屬污染的土壤。
 
能夠採收來生產燃料的纖維素來源非常多，依據美國農業部和能源部的研究，在不影響生產食品、動物飼料或出口所需之原料的前提下，美國每年可以生產13億公噸以上的乾燥纖維生質原料。如此大量的生質原料，每年將可生產3600億公升青草汽油，大約為目前全美國汽油與柴油年耗量的一半（請參見37頁〈全美各地的纖維素原料選擇〉）。另一項預測也估計，全球纖維生質原料可供應的能源，相當於340億~1600億桶石油，這個數字已經超過目前全世界每年的石油消耗量（300億桶）。纖維生質原料還可轉化成各種燃料，包括乙醇、汽油、柴油，甚至是噴射機燃料。
 
目前科學家仍然比較熟悉以發酵方式處理玉米粒，而不擅長分解玉米梗中堅韌的纖維，不過這部份近來已經獲得大幅進展。透過量子化學運算模型等功能強大的工具，化學工程師發明出可以在原子層級控制化學反應的結構，這項研究的目的之一，是希望能盡快擴大這項技術的運作規模，進一步運用在煉油廠中。儘管這個領域才剛剛起步，但是有數座示範性煉油廠已經開始運作，首座商業化煉油廠也預定於2011年完工啟用，青草汽油的時代或許很快就要到來。
 
大自然演化出纖維素的目的，是為了賦予植物骨架。這種物質是分子互相連結而成的剛性架構，可支撐植物垂直生長（請參見34頁〈纖維素骨架〉），並且很難被生物分解。要想取出潛藏在其中的能量，科學家必須先破壞長年演化而來、堅韌的分子繩結。
 
一般說來，這個過程首先必須將堅韌的纖維素分解成較小的分子，再提煉成燃料。分解的方式可依據溫度來區別，低溫分解法（50~200℃）的產物是糖，可再發酵生成乙醇與其他燃料，方式和目前處理玉米或製糖作物的方式大致相同。在較高的溫度（300~600℃）下分解的產物是所謂的「生質原油」，可進一步提煉成汽油或柴油。極高溫（高於700℃）時的分解產物為氣體，可轉化為液態燃料。
 
目前沒有人知道哪一種方式能以最低的成本，將最多的能量轉換成液態生質燃料。針對不同的纖維生質原料，可能必須採用不同的方式。舉例來說，高溫處理法或許最適用於木材，而低溫分解法或許較適用於青草。
 
【欲閱讀更豐富內容，請參閱科學人2009年第90期8月號】