苍翠的世界
在人们把触角伸向阳光这座无穷无尽的能源宝库时，就会自然地联想起那郁郁葱葱的绿色植物。
绿色植物通过叶绿素，吸收太阳的光能，进行光合作用，将二氧化碳和水，制成碳水化合物和氧气。碳水化合物，实际上就是有形的太阳能，我们不妨把它看作是贮存太阳能的罐头吧。当碳水化合物和氧气结合，也就是燃烧的时候，好像打开了罐头，这份太阳能就释放出来了。那时，碳水化合物和氧气又变回去成了二氧化碳和水。绿色植物这套利用太阳能的本领，正是维持地球上千百万种生物生存下去的法宝，也正是绿色植物的这套本领，才使得地球生物圈内，氧气、水、二氧化碳等构成生命的基本要素得以循环不息。
绿色植物的光合作用，不只提供了我们生命本身所需要的能量，而且也是我们今天这个高度现代化社会两大能源支柱——煤和石油的缔造者。因为石油和煤，都是亿万年前地球绿色植物吸收太阳能转化而成的有机物化石。
迄今为止，人类所倚赖的绝大部分能源，可以说都是靠绿色植物产生的，所以在能源有危机，人们试图寻求出路的时候，自然就会考虑到那个苍翠的世界。近年来，不少国家的新能源发展计划中，都把绿色能源作为一项重要的内容。
利用太阳能的巧妇
太阳能的利用方法很多，但是太阳能量稀薄、分散，要利用它，需要复杂庞大的设备，而且太阳能的利用又受到自然条件的限制，所以虽然随着科学技术的发展，人类最终必定能够充分地利用它，但就眼前来说，却颇有点儿远水难救近火的滋味。
人们希望设计一种巧妙的装置，可以毫不费力地把稀薄而又多变的太阳能吸收、贮存下来，随需随取。常言道：“巧妇难为无米之炊”。这真得有个专做无米之炊的巧妇才行。
其实，这样的巧妇倒的确有，她已经存在好些亿年了，这就是我们天天与之见面、与之打交道的绿色植物。她“无中生有”，靠了阳光、水、二氧化碳，把地球打扮得绿意红情，众生繁茂，其中也包括了提供煤炭、石油、木材等能源。
更有意思的是，所有转换太阳能的装置，都是目的专一的，就是把太阳能转化为电能，对地球环境，没有什么好的影响，也没有什么坏的后果。唯独绿色植物，不但把太阳能转化成了化学能，而且大大有利于地球的环境保护，它起着净化空气，防治污染，降低噪音，保持水土和滋润大气的作用。
宏大的规模
地球上的陆地面积约为一亿四千九百万平方千米，海洋面积约为三亿六千一百万平方千米。
让我们先来看看陆地上现有植物的光合作用能力吧。在陆地上，沙漠约占三分之一，为四千七百万平方千米，那里除了偶有几处小小的“绿洲”外，可以说是寸草不生。因此，森林、草原和耕地，实际上约为一亿零二百万平方千米。根据测查，在这一亿多平方千米上，植物经过光合作用而产生的有机碳数量，平均一平方千米是一百五十八吨。所以，凡能种植的土地，如果全都种上绿色植物的话，那么每年产生的有机碳，就可以达到一百六十一亿吨。所谓有机碳，就是碳水化合物里所含的碳。
我们知道，燃烧一吨有机碳的时候，能够放出960万大卡的热量。如果把这个数量和一亿零二百万平方千米生长绿色植物土地上所产生的有机碳总吨数相乘的话，那么，就可以算出全球陆地上绿色植物，一年里贮存的太阳热能，相当于15．4亿亿大卡。
看惯了大的数字，比如我们在前面谈到过的太阳每分钟发出的总热量为5．4亿亿亿千卡之类，就不免感到15．4亿亿千卡这个数目字小了，但是，要知道，1975年全世界消耗掉的能量总数，也只有5．3亿亿千卡，那么，你就可以知道，这个数目字也实在非同小可了。
地球上能够种植绿色植物的土地，只占地球总面积的五分之一，在这片绿色面积上，每年受到的太阳辐射能，大约是一万亿亿千卡。从这个数目字，可以计算出，目前地球上所有生长绿色植物的土地，利用太阳光的效率，平均只有千分之一点五，与绿色植物光合作用正常应该达到的千分之五还有很大距离，这说明，就是在地球可以用来生长绿色植物的土地上，也还没有充分合理地发挥植物光合作用的一全部能力，还大有潜力可挖。
如果把占陆地面积三分之一的沙漠经过改造，进一步扩大绿色植物的种植面积，那么绿色能源的潜力将会更大。
此外，地球上面积达三亿六千一百万平方千米的海洋，也是绿色植物的广阔天地。对于海洋植物的研究工作，还处在开始阶段，所以科学家对海洋绿色植物的规模，看法还不一致，比较保守的，认为相当于地球绿色植物总量的一点二倍；比较乐观的，则认为有九倍之多。但是，不管一点二倍也好，九倍也好，总之，海洋植物也是一个应该受到重视的绿色能源。
前程似锦
绿色能源的潜力是无穷的。为了开发海洋里的绿色能源，美国最近已经试验性地建成了第一座海草农场。海草是一种生长快、繁殖力强的海洋植物，如果把它固定在海面下二十米处的尼龙网上，就正好是海下光合作用层范围里。在这种理想的生长环境中，海草的生长极为迅速，甚至达到每天长高半米到一米。把海草收割下来进行加工，就可以制取甲烷和燃料油。
高级植物的光合作用，人类已经研究并利用了，但是低级植物的光合作用，还仍然是一个空白，而低级植物却往往比高级植物具有更强大的生命力和繁殖力。比如藻类的光合作用效率，就要比一般植物高四倍以上。目前已有一些国家在海洋、湖泊里开辟藻场，以研究利用藻类这一能源。
此外，所有动物的排泄物，如人和禽兽的粪便、江河湖泊的沉积物、农副业加工后的有机废物以及垃圾等等，实际上也是经过多次转化的太阳能，只不过它们以各种各样的面目蕴蓄着化学能罢了。这份能量也是能源开发计划中的一支生力军，科学家给了它一个名称，叫做“生物量”。
开发生物量的方法很多，主要是利用热解的形式，把它转化为气体燃料、液体燃料；也可以用微生物分解的方法，把它转化成为甲烷气。一些发展中的国家，包括我国，大力推行的治气能源，就是属于这个范围的。
绿色能源内容十分丰富，道路非常宽广，真是前程似锦啊！
一代新燃料——甲醇
意想不到的发展
甲醇又叫木醇或者木精，指的是一种无色透明，带有刺激性气味的液体，比重零点七九，和汽油差不多，沸点摄氏六十五度，燃烧性能良好。
甲醇有很广泛的用途，是合成异戊橡胶、有机玻璃、尿素树脂等的重要原料。不过，主要的却是用来合成另一种重要的化工原料甲醛的，而从甲醛又可以制得一系列合成树脂和许多其他重要的化工中间产品。所以，在一般人的印象里，甲醇一直是一项重要的化工原料。据美国1976年的统计，甲醇排在五十种最重要化工原料的第二十位上，从这里大致可以看出它的身价来了。
科学技术的发展往往能够出人意外。就说甲醇吧，三百多年前刚从“炼金术”中脱胎出来的化学，在曲颈瓶里，从木材提炼出了那么一点儿本精，有谁想到，到了20世纪，竟然成了年产几百万吨的重要化工原料。而当甲醇在60年代作为重要化工原料飞黄腾达时，又有谁想到，80年代以后，它将作为一项重要的能源，异军突起。
气体燃料的液化
煤的加工技术中是比较成熟且容易实现的，是煤的气化。煤的液化虽然有许多好处，但是目前来说，技术还是比较复杂的。无论伯尔齐乌斯的加氢液化法，或者费雪尔-特劳普斯的合成汽油法，都是在煤先经过气化、制成高热质煤气的基础上进行的，而且还需要高温、高压、催化剂等等，这就使得煤的液化成本相当昂贵。
那么，由煤制成液体燃料，是不是只有这样一条羊肠小道呢？科学家们一直在进行各种探索。
经过几十年的努力，到了60年代，人们终于相当成熟地掌握了合成甲醇的技术。合成甲醇的原料不是别的，正是高热值煤气的主要成分，一氧化碳和氢气。至于合成的条件，目前已经做到了可以在常温、低压下进行。
既然甲醇属于一种性能良好的液体燃料，而它又可以由一氧化碳和氢气合成，人们自然会把合成甲醇和煤的气化联系起来。这样，一种利用煤生产甲醇的新方案就出现了：
C（煤）＋H2O（水蒸气）CO（一氧化碳）
＋H2（氢气）
CO（一氧化碳）＋2H2（氢气）CH3OH（甲醇）
还有一个因素促使人们考虑发展甲醇的能源，是如何更好地利用天然气的问题。天然气与煤、石油一样，也是化石能源。地壳里，天然气的蕴藏量相当丰富，转换成热能计算的话，大致与石油的蕴藏量相等。到目前为止，天然气的开采量和消耗量都远远比不上石油，也就是说，天然气的家底还相当雄厚，所以在今后几十年里，天然气可以成为石油的替代能源。
天然气主要是由甲烷组成的，热值很高，每立方米有九千多千卡，这是一种很理想的气体燃料。但是要更好地利用这一宗能源，有两个问题必须解决：一个是长途运输问题，一个是贮存问题。
目前，天然气的运输和贮存，主要是运用天然气液化的形式，也就是对天然气施加高压，让它转化成液体。这样一来，运输、贮存虽然问题初步解决了，但那些车辆、船只、贮存库，却必须有高压槽、高压舱、高压库，这就大大增加了工作上的困难，并提高了成本。而且，在使用的时候，不能直接拿液态天然气作燃料，还得让它恢复到气体，也就是说，要让液态天然气减压蒸发，成为气体，才能使用。
甲醇的合成使天然气的运输、贮存和应用，打开了方便之门。因为天然气中的甲烷，可以轻而易举地和水蒸气反应，生成一氧化碳和氢气：
CH4（甲烷）＋H2O（水）CO（一氧化碳）
＋3H2（氢气）
而一氧化碳和氢气，就是合成甲醇的原料。
所以，如果在天然气产地附近建甲醇工厂，那么，天然气出来就能够加工成甲醇，而甲醇可以象石油一样用普通的槽车和油轮运输，当然也可以经由管道输送，这就大大地降低了燃料的生产成本。此外，甲醇就象汽油一样可以直接作燃料，而无需让它回复到气态后再使用，在时间和手续上，也节约、方便得多。
总的说来，不管是从煤经过气化或直接用天然气来制作甲醇，甲醇都是气体燃料的一种液化形式。但是，这种形式既不同于一般从煤液化而得的燃料油，也不同于液化天然气，甲醇是一种单一、稳定的化学产品。甲醇的液化形式，不仅在加工方法上，而且在使用上，都具有一系列独特的优点。
干净而又方便的发电燃料
甲醇属于一种液体燃料，如果把甲醇的分子式CH3OH从改写成CH2·H2O的话，那么，可见它一半是由碳氢物CH2，一半是由水H2O组成的。与完全由碳氢组成的化合物汽油相比，好像是已经烧掉了一半，变成了水似的，所以，每公斤甲醇的燃烧热值5500千卡，大约相当于汽油的一半。但是，这决不等于煤或者天然气，加工成甲醇以后，热能会损失掉一半。
必须看到，甲醇被煤或者甲烷合成的过程中，第一步都是煤或者甲烷与水反应，生成一氧化碳和氢气，所以甲醇分子中这部分不能再燃烧的水的分量，实际上是水带来的，而煤或者甲烷中的碳，却还原封不动地保存在甲醇分子的碳氢物CH2的分量之中。因此，虽然甲醇的热值要比煤和甲烷都低，但是，整个加工过程中，煤或者甲烷所含的热能并没有损失，它还是转换到甲醇中去了。从理论上来说，一公斤甲烷，可以制得二公斤甲醇，燃料的分量增加了一倍。
用甲醇作燃料，一个很大的优点是干净。由于在从煤或者天然气合成甲醇的过程中，几乎把硫和氮等引起环境污染的元素完全除掉了，所以燃烧时就不再会产生二氧化碳、氧化氮等有害气体，这就有利于环境保护。
最近有不少国家都提出了“煤的气化（或天然气）-合成甲醇-火力发电”的三联方案，这个方案不仅克服了原来用煤发电的严重环境污染问题，而且完善了煤的综合利用。
当然，把煤加以气化所获的煤气，来直接用作燃料发电，也可以提高燃料转换成电能的效率，并减少环境污染。但是，这样做有一个问题，就是发电量与用电负荷的矛盾。从用户的角度来看，希望电能的供应总能满足要求。高峰时，多给电，需电量小时，少给电；这样，在电站来说，就得在高峰时，多发电，用户需电量小时，少发电。可是，这与燃料气体的发生是统一不越来的，因为煤的气化反应要求保持恒定。它不可能在用电高峰时，出的气量大些，需要量小时，出的气量小些。电站要保证用户的高峰用电，煤气的供应也维持在高峰需要的水平上，但是用电高峰过去，供电量相应减少时，煤气的供应量却仍是高峰时那么多，这就造成了煤气的过剩，降低了煤的利用效率。如果在这样一个电站中，配上一套甲醇合成装置，那么，问题就可以迎刃而解了，因为过剩的煤气，可以合成甲醇。所以“煤的气化—合成甲酵—火力发电”，能够随意调节发电量，大大地提高煤气发电的效率。
美国加利福尼亚州计划在1985年建立起一座世界最大的甲醇发电站。原料是华盛顿州的煤、阿拉斯加州的天然气，和加利福尼亚州的高硫劣质原油。这个电站，每年将消耗甲醇燃料三百万吨。
