今年，在美国各地 NASCAR 赛道上飞驰的赛车发出震耳欲聋的轰鸣声和尖啸声，它们引擎燃烧的是一种新型燃料：乙醇。考虑到这项运动在 1920 年代禁酒令期间走私玉米威士忌和其他产品的历史渊源，这可能被视为一种轮回。毕竟，作为燃料的乙醇只是 200 度的饮用酒精——尽管与更传统的石油基汽油混合在一起。
但 NASCAR 绝非孤例：自 2007 年以来，美国 IndyCar 赛事有时完全使用乙醇燃料。当然，用发酵玉米淀粉制成的乙醇如今在美国扮演着更为平淡的角色，约占全国乘用车燃料的 10%。事实上，2010 年，美国使用了约占全国玉米作物 40% 的产量（这些玉米生长在约 3000 万公顷的优质农田上），并将其转化为约 500 亿升酒精燃料。这比 1979 年的每年约 1.9 亿升以及 2005 年的 136 亿升大幅增加。
美国环境保护署最近批准了将乙醇以 15% 的比例掺入国家燃料供应的计划（目前的比例为 10%）——这一举动招致了立法者的批评或赞扬，这取决于他们来自该国的哪个地区。那些没有大量玉米作物的州指出补贴浪费——自 1978 年以来，联邦和州补贴以及税收抵免至少为每升 10.6 美分——而玉米产区的州则指出避免了外国石油进口。无论如何，美国国会目前正在辩论是否终于到了结束玉米乙醇补贴的时候——这些补贴自 1970 年代以来一直存在。
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可再生燃料协会（乙醇行业的游说团体）总裁兼首席执行官罗伯特·丁尼恩认为：“我们正在帮助缓和汽油价格，并使这个国家摆脱对进口石油的依赖。” “我们生产 135 亿加仑，占汽车燃料供应的 10%。如果将这些从市场上移除，汽油价格将飙升。”
简而言之，生物燃料是替代石油在提供液体运输燃料方面的主导作用的最紧迫的可再生替代品之一。事实上，用糖或淀粉发酵制成的乙醇是目前唯一大规模供应的替代燃料——全球生产超过 800 亿升酒精燃料。当采取积极的短期方法来减少车辆燃烧化石燃料产生的温室气体排放时，生物燃料可能是唯一可行的解决方案。这就是为什么美国政府设定了一个目标，即到 2022 年，生产各种生物燃料——包括大致相当于今天每年酿造的玉米乙醇量——使美国生物燃料总产量达到 1360 亿升。
酒精（能量）的极乐
制造乙醇是人类最古老的技术诀窍之一，因为它也促成了人类最古老的娱乐性药物之一的诞生。在可追溯到 9000 年前的陶器中发现了乙醇残留物，表明人类早在有记载的历史之前就开始用酵母发酵糖类。自汽车时代黎明以来，乙醇一直是一种燃料——早期的福特 T 型车就使用乙醇，直到人们清楚地认识到廉价石油可以生产出更好、更便宜的燃料，即汽油。
壳牌石油公司生物领域创新全球经理杰里米·希尔斯说：“发酵仍然是生产[乙醇]分子的最有效方法。” “我们有 2000 年的发酵经验。它是一个低温、低压系统。”
发酵可能是最古老的生物技术之一，但这并不意味着它很便宜。据生产全球 50% 以上酶制剂的诺维信公司称，将玉米中的淀粉转化为特殊酵母可以消化成乙醇的糖类所需的酶，每升成本为 1 美分或更低。随着该公司和其他公司改进酶制剂的发酵工艺，这些价格持续下降，但最终产品乙醇仍然比石油衍生的汽油更昂贵。
这意味着补贴：仅 2010 年就达到 70 亿美元，这还不包括税收抵免、关税和其他激励措施。事实上，根据美国政府问责办公室的数据，在 1980 年至 2000 年间，美国政府仅在玉米乙醇方面就投入了约 190 亿美元的税收减免，而且每升生物燃料的乙醇补贴通常高于生物燃料替代的每升汽油的总成本。像 Poet 或 Archer Daniels Midland 这样的农业综合企业巨头（以及石油公司瓦莱罗）在美国生产的大部分乙醇都归功于政府用纳税人资金提供的慷慨补贴。
但即使撇开补贴不谈——毕竟，如今在美国使用的每种能源都继续获得联邦税收优惠以及其他激励措施——建造所有玉米磨坊、不锈钢发酵罐以及其他以大规模生产运输燃料所需的乙醇基础设施，也存在简单的经济成本。
加利福尼亚石油公司雪佛龙技术风险投资公司（研发投资基金）生物燃料和氢能业务部门副总裁杰弗里·雅各布斯说：“在生物燃料领域，由于能量密度和收集限制，我们谈论的是非常小的设施，可能每年只有 4000 万加仑。” 事实上，美国农业部 (USDA) 估计，该国需要 528 家生物炼油厂——美国目前有 204 家纯玉米淀粉制乙醇工厂——以及 1680 亿美元的基础设施投资才能实现其当前的生物燃料目标。“这也需要几十年才能建成。”
此外，还有传统蒸馏的能源成本，通常通过燃烧天然气等化石燃料来提供能量，在蒸馏过程中，肉汤被煮沸以将乙醇从发酵它的水和酵母混合物中分离出来。经过所有这些麻烦，一加仑乙醇燃料只能让汽车行驶相当于一加仑汽油的三分之二的路程——它是一种能量密度较低的燃料——尽管它确实有助于汽油燃烧而不会产生令人窒息的一氧化碳，而这正是最初将其掺入燃料供应的原因。
正如美国农业部在 1986 年关于汽油酒精的报告中指出的那样：乙醇“在经济上是站不住脚的”，并且“如果没有大规模的新政府援助，就没有任何长期生存前景”。最近，国会研究服务处在去年 10 月的一份报告中指出，如果将 2009 年美国玉米作物的全部历史最高纪录用于生产乙醇，也只能替代约 18% 的全国汽油消耗量。研究人员写道：“扩大玉米基乙醇以显着提高美国能源安全可能不可行。”
然后是环境影响，包括直接和间接影响。例如，来自中西部玉米田的肥料径流促进了墨西哥湾的藻类大量繁殖，进而造成了巨大的缺氧“死亡区”。而且，在美国种植更多玉米意味着该国生产的大豆减少，从而推高了大豆的价格，导致巴西农民清理更多的亚马逊雨林来种植更多主食。普林斯顿大学农业专家蒂莫西·瑟钦格指出，这意味着大量的温室气体排放。“我们无法通过玉米乙醇获得能够产生温室气体效益的结果。”
这最初是追求乙醇等生物燃料的环境原因——理论上，它可以平衡植物生长时吸收的二氧化碳与燃料燃烧时释放的二氧化碳。但美国乙醇产业仅仅是将已经种植的作物（玉米）转化为燃烧的燃料。瑟钦格指出，这意味着植物的生长并没有利用额外的二氧化碳来抵消由该植物制成的燃料燃烧时排放的二氧化碳。“这是一种抵消，”他说。“这是一种非常昂贵的方式来产生非常小的影响。” 事实上，国会预算办公室 (CBO) 估计，每节省一吨二氧化碳，乙醇补贴的成本为 750 美元。
即使是甘蔗——由于其生长速度快，并且能够产生可直接被酵母发酵的糖（不同于需要额外步骤的玉米淀粉），因此是生产乙醇的最节能作物——也需要每年约两米的降雨量，这使得在世界上大部分现有耕地上无法种植甘蔗。而且，要用甘蔗制成的乙醇来替代当今所有的汽油需求，需要在热带地区种植超过 3.2 亿公顷的甘蔗——超过目前用于农业的所有土地的一半，是当今种植的约 2000 万公顷甘蔗的数倍。此外，发酵 3.8 升乙醇至少需要 5.7 升水——如果算上种植玉米所用的水，则需要更多——当水资源变得稀缺时，这个等式可能行不通。事实上，瑞士政府资助的 2007 年一项研究发现，当今所有最重要的生物燃料——玉米或甘蔗乙醇以及大豆或棕榈油生物柴油——总体上比化石燃料造成更多的环境损害。
食物与燃料之争
关于乙醇，也许最大的担忧体现在一家石油公司在英国的努力上：英国石油公司 (BP) 将在多个工厂将英国小麦转化为乙醇，以提高该国的能源安全。当然，小麦是主要的粮食作物，用它来制造燃料会对全球作物市场产生影响，导致食品价格上涨。
以玉米为例。美国生产全球出口玉米供应量的 60%，并将其保留的玉米用于从牲畜饲料到您选择的饮料中的甜味剂等各种用途。将玉米转化为乙醇会提高玉米的价格，进而提高牛排或鸡蛋等食品的价格。现在玉米的价格超过每蒲式耳 7 美元，而 21 世纪初的价格为每蒲式耳 2 美元。
国会预算办公室估计，乙醇对近期食品成本上涨的贡献高达 15%。而且这种情况不仅仅发生在美国。联合国粮食及农业组织在 2008 年上次粮食危机期间的一份报告中指出，对生物燃料用糖和玉米的需求增加是“世界市场上糖和玉米价格上涨的主要因素之一，而这反过来又导致了更高的食品价格。” 事实上，国际粮食政策研究所已将富裕国家的生物燃料补贴称为等同于对食品征税。
当然，使用本土作物——无论影响如何——确实减少了美国每天进口约 1100 万桶外国石油（以及确保外国石油供应所需的军事纠缠）的需求；它还改善了农村社区的生计。美国能源部长朱棣文在 2 月份于菲尼克斯举行的全国乙醇会议上发表讲话时说：“我们才刚刚开始意识到本土燃料的好处，”尽管他也对玉米是否是燃料的合适作物表示怀疑。
就目前而言，无论是用玉米还是甘蔗发酵，乙醇仍然是生物燃料之王。壳牌等石油公司正在大力投资甘蔗生物燃料，与巴西乙醇公司 Cosan（名为 Raizen）成立合资企业，每年生产 22 亿升甘蔗乙醇。壳牌公司的希尔斯说：“在所有公路运输燃料的替代品中，在未来 20 年内，生物燃料肯定是答案。”壳牌公司预测，到 2030 年，生物燃料将占全球运输燃料市场的约 9%。“在目前所有的生物燃料选择中，巴西甘蔗确实产生的二氧化碳更少。”