除了通過直接采集太陽光的方法來制造燃料，我們還有別的途徑利用太陽能嗎?先讓植物把太陽能儲(chǔ)存起來，然后我們?cè)賹⒅参镒優(yōu)槿剂希@個(gè)主意怎么樣?生物燃料(biofuel)，例如用谷物制得的乙醇，或者由各種種子制成的生物柴油(biodiesel)，都已經(jīng)在能源市場上占得一席之地。但是它們也威脅著糧食供應(yīng)，尤其是在發(fā)展中國家，由于出口生物燃料比出售糧食給本國居民更加賺錢，這有可能加劇糧食危機(jī)。現(xiàn)實(shí)也讓人氣餒：要想通過生物燃料來滿足現(xiàn)在的原油需求，我們必須征用巨量的耕地。

  因而，將糧食轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉矗苍S并不是最好的辦法。一個(gè)解決方案就是，利用其他并非那么重要的生物質(zhì)(biomass)來獲取能源。如果用美國每年產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)及木料類殘?jiān)鼇碇迫∩锶剂希銐驖M足一個(gè)第三世界國家在交通方面對(duì)汽油和柴油的需求。

  將這些低等級(jí)的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料，需要打破堅(jiān)硬的植物分子，例如木質(zhì)素(lignin)、纖維素(cellulose)，兩者都是植物細(xì)胞壁的主要成分。化學(xué)家已經(jīng)知道如何做到這些，但現(xiàn)在的方法成本過高，效率低下，因而從經(jīng)濟(jì)上講，還不適合通過這種方法來大量生產(chǎn)生物燃料。

  打破木質(zhì)素需要面對(duì)的調(diào)整之一，就是打斷它分子結(jié)構(gòu)中氧原子與苯環(huán)上碳原子的連接。美國伊利諾伊大學(xué)的約翰·哈特維格(John Hartwig)與阿列克塞·塞爾吉福(Alexey Sergeev)最近就完成了這項(xiàng)挑戰(zhàn)。他們發(fā)現(xiàn)，一種基于鎳元素的催化劑能夠做到這一步。哈特維格指出，即使生物質(zhì)和別的燃料一樣，可以提供非化石燃料的化學(xué)原料，但化學(xué)家們依然需要從中提取出芳香族化合物(aromatic compounds，即分子結(jié)構(gòu)以苯環(huán)為主題的結(jié)構(gòu))。而木質(zhì)素就是生物質(zhì)中潛在的最主要芳香族化合物來源。

  更實(shí)際地，這些生物質(zhì)的轉(zhuǎn)換將越來越多地以最結(jié)實(shí)的生物質(zhì)為原料，并將它們轉(zhuǎn)化為液態(tài)燃料，這樣才能方便快捷地通過管道運(yùn)輸。而液化過程將在作物收割的現(xiàn)場完成。

  催化轉(zhuǎn)化需要原材料極度純凈，這是橫亙?cè)诨瘜W(xué)家面前的一大難題。他們?cè)谶M(jìn)行經(jīng)典的化學(xué)合成的時(shí)候，很少用到像木材這類非?！绑a臟”的材料?！翱茖W(xué)界還沒有就所有這些方法的使用達(dá)成一致，”哈特維格說。但有一點(diǎn)可以確定，現(xiàn)在有非常多依賴于化學(xué)方法的解決方案，尤其是那些找到了合適的催化劑的方法。哈特維格指出：“在幾乎所有大規(guī)模工業(yè)化的化學(xué)反應(yīng)中，都能找到催化劑的蹤影。”