王奕萌

交通工具使用液態(tài)燃料始于蒸汽發(fā)動機的應用，此后經(jīng)歷了漫長的科技創(chuàng)新過程。起初，木材和煤炭是燃料的主要來源，用于推進陸地和海洋上的各種交通工具。然而，將這些物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料既污染又費力，需要投入大量的人力。隨著液體石油的發(fā)現(xiàn)和煉油工藝的發(fā)展，液態(tài)燃料很快取代了煤炭和木材，成為交通工具的能量來源。石油能夠釋放的能量是煤炭的2倍，鍋爐的設計可以做到體積更小，能夠使汽車、輪船和火車行駛得更快、更遠。液體石油通過管道傳輸，極大地減少了加油的勞力，供應點分布的選擇面也更廣。結(jié)果是，石油很快成為燃料的首選，引發(fā)了全球“石油熱”以及有關(guān)國家之間的利益競爭。

為了應對能源挑戰(zhàn)，美國根據(jù)冷戰(zhàn)時期制定的《國防生產(chǎn)法》，由農(nóng)業(yè)部長、能源部長和海軍部長簽署了諒解備忘錄，各投資1.7億美元發(fā)展生物燃料產(chǎn)業(yè)，以期推動實現(xiàn)“能源獨立”的目標。

2007年的美國《國防授權(quán)法案》提出了頗具挑戰(zhàn)性的目標，要求在2025年美軍生產(chǎn)或采購的所有能源中可再生能源比重達到25%。法案第2852款要求國防部在應用可再生能源滿足交通運輸需求方面設定明確的目標：

“……需要特別強調(diào)的是，為了制定和落實能源工作目標和計劃，國防部至少應考慮到以下問題……可替代能源項目，包括在軍用車輛和裝備上使用替代燃料；可替代能源的成本效率、成本節(jié)約和凈現(xiàn)值；使用可再生能源的價值?！?/p>

根據(jù)《國防授權(quán)法案》，美國陸軍、海軍、海軍陸戰(zhàn)隊和空軍都在努力盡早使用替代燃料?？哲娐氏葘μ娲剂显谲娛骂I(lǐng)域的應用進行了評估和測試，并且設定了目標，將在2016年使具有成本競爭力的替代混合燃料能夠滿足50%的國內(nèi)航空燃料需求。海軍的目標比國會的期望值還要高，海軍部長雷·麥伯斯制定了頗為大膽的能源戰(zhàn)略，計劃在2020年使生物燃料能夠滿足海軍能源消耗量的50%。陸軍正在對作戰(zhàn)系統(tǒng)中替代燃料的使用情況進行評估，但還沒有正式確定目標。

美軍能否通過研發(fā)和投資引進生物燃料產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)出能夠取代外國石油進口的替代燃料，并且具備兼容性、現(xiàn)成可用、價格實惠的特點？本文將對生物燃料的軍事應用及其可行性進行分析，并探究生物燃料是否能夠達到促進能源安全的目標。

生物燃料的定義

生物燃料指的是從農(nóng)業(yè)或其他生物材料中制造的液態(tài)燃料，這種燃料問世已有125年。在第一代汽車和拖拉機中，有些就可以使用生物燃料。1910年，第一家商務纖維素乙醇工廠在美國建成。此后，由于價格高、效率低、耐久性差，生物燃料的生產(chǎn)出現(xiàn)下跌。到了20世紀70年代石油禁運時期，美國再度使用玉米乙醇，以此來緩解對中東石油進口的依賴性。到了20世紀90年代，乙醇再度引起人們的關(guān)注，它能夠作為可再生燃料，緩解溫室氣體排放。現(xiàn)如今，乙醇已成為使用最廣泛的生物燃料。它以食糖或淀粉類作物（例如甘蔗和玉米）為原料，經(jīng)發(fā)酵蒸餾制作而成。生物燃料還包括生物柴油—取自植物油和動物脂肪的長鏈脂肪酸單烷基酯。生物柴油是可再生燃油，在歐洲作為燃油的替代品使用，在美國市場也越來越受歡迎。生物柴油的常用原料包括大豆、油菜籽、棕櫚葉和其他草本植物，以及泔水油和動物脂肪。

取自樹木和植物纖維、未經(jīng)加工處理的生物原油，為含氧有機化合物，含有25%的水，很難被分離。生物原油不能用于常規(guī)燃油系統(tǒng)和發(fā)動機，也不能長期儲存，但在氫化處理后可以轉(zhuǎn)化為較為穩(wěn)定的傳統(tǒng)碳氫化合物燃料。經(jīng)過氫化處理的生物柴油可以與石油燃料兼容，并且按照許多種不同比例混合，具有很多優(yōu)點，且不用對柴油發(fā)動機進行改進。不過，氫化處理需要消耗大量的能量，一些科學家懷疑使用生物燃料是否能夠獲得凈能量，因為儲存在植物原料中的能量有50%以上來自于氮肥和殺蟲劑等礦物燃料，再加上耕種、收割、運輸以及化學反應過程中的能量消耗。生物燃料在整個生產(chǎn)周期中需要大量的礦物燃料，將生物質(zhì)能加工處理融入乙醇或生物柴油的開銷與礦物燃料的成本直接相關(guān)。如果石油價格上漲，那么生物燃料的儲存和生產(chǎn)成本也隨之增加。生物燃料以及有關(guān)的可再生能源也是全球能源貿(mào)易市場的組成部分，生物燃料的價格趨勢和礦物燃料的發(fā)展方向相同。結(jié)果是，生物燃料的成本不可能比礦物燃料更具競爭力。

生物燃料的能量密度不及石油燃料。每加侖乙醇所含能量要比汽油低33%；生物柴油所含能量要比石油類柴油燃料低8%。能量密度低，對戰(zhàn)場能源安全有著直接的負面影響，這意味著戰(zhàn)斗車輛在使用生物燃料的情況下能夠行駛的里程相對較短，因此完成相同的任務需要更多的燃料，從而在燃油需求方面增加了后勤保障壓力。

能源安全

能源安全指的是確保獲得可靠的能源供應，能夠保護和運送足夠的能源，滿足基本需要。加強美國能源安全主要是指減少因石油供應被破壞導致用戶承擔的額外代價，還包括建立強有力的綜合供應體系。

奧巴馬總統(tǒng)2011年在喬治敦大學就美國能源安全問題發(fā)表講話，重申了對發(fā)展生物燃料的意見。他指出：“美國的長期繁榮和安全不能寄托在一種最終將耗盡的資源上，或者雖然沒有耗盡，但開采的成本越來越高。我們不能等到需要我們的經(jīng)濟、我們的國家和我們的星球付出高昂代價的時候再采取行動，也不能等到你們這一代人需要我們處理好這一問題的時候才付諸努力。我們現(xiàn)在就應該盡全力確保未來的能源安全?！?/p>

美國交通運輸行業(yè)幾乎毫無例外地依賴煉油廠將石油轉(zhuǎn)化為汽油、柴油和航空燃料。因此，如果石油供應被破壞，美國很容易被波及。2011年，美國消耗的精煉石油達2500億加侖。美國所需原油大約61%為國外進口，其中12.7%來自波斯灣。2001年美軍消耗的精煉石油產(chǎn)品中，有52億加侖為國產(chǎn)，40.5億加侖為海外進口，占美國消耗精煉石油總量的3.6%。

全球經(jīng)濟增長導致世界范圍內(nèi)的能源需求量急劇增加。原油價格從2005年中期的每桶60美元躍升至2008年中期的每桶140美元。從2011年7月到2012年7月，輕質(zhì)原油的價格從每桶不足80美元漲到110美元以上。石油價格的持續(xù)上漲，似乎進一步驗證了政府投資發(fā)展生物燃料的必要性。在過去10年里美國生物柴油的產(chǎn)量穩(wěn)步上升，但與2011年美國交通運輸行業(yè)2020億加侖的石油消耗量相比，這個產(chǎn)量實在是“杯水車薪”。endprint

盡管原油成本在增加，但生物燃料的價格恐怕不會比石油價格低。即使獲得了數(shù)十億美元的政府補貼，目前每加侖玉米乙醇的價格仍然比普通汽油高出0.4美元。生物柴油的價格差別更大。2009年，美國國防后勤局授出了一些氫化可再生HRJ-5航空燃油的小額合同項目，每加侖燃油價格在66～149美元之間。在過去幾年里，美國空軍和海軍分別展示了一些使用可兼容生物柴油和生物航空燃油的戰(zhàn)機和軍艦。2011年，美國海軍投入1200萬美元，以雞脂肪和海藻為原料生產(chǎn)出45萬加侖的氫化可再生航空燃油和柴油，為太平洋軍演提供保障。這些生物柴油價格為每加侖26.75美元，是以石油為原料的柴油燃料價格的近10倍。采購生物燃料支出的1200萬美元，可購得300多萬加侖的常規(guī)柴油燃料，或者用于其他重要的軍事項目。

在阿富汗，美軍使用火車、卡車乃至飛機將燃料從土庫曼斯坦或塔吉克斯坦運送到前線。據(jù)統(tǒng)計，該戰(zhàn)區(qū)70%的運輸車隊為“液體物流”—運送燃油和水。根據(jù)美國海軍陸戰(zhàn)隊的評估，將燃料運送至前沿部隊，如果是陸路運輸，間接費用成本（燃料價格加上運送和護衛(wèi)的人力物力成本）為每加侖9～16美元；如果是空運，間接費用成本達到每加侖29～31美元。2009年初，美國國防部負責采購、技術(shù)和后勤的副部長阿什頓·卡特在國會作證，護送燃料運輸已成為美軍作戰(zhàn)部隊的沉重負擔。如果能減少燃料需求，各軍種可壓縮后勤資產(chǎn)和運行成本，并緩解石油價格波動對經(jīng)費預算的影響。此外，護送燃料運輸還增加了美軍官兵遭遇敵軍攻擊、簡易爆炸裝置、惡劣天氣和交通事故的傷亡風險。美國陸軍經(jīng)驗教訓學習中心稱，在阿富汗戰(zhàn)場，每護送24次燃料運輸就會發(fā)生一次人員傷亡；在伊拉克戰(zhàn)場，每護送38.5次燃料運輸就會發(fā)生一次人員傷亡。燃料運輸尤其容易遭受簡易爆炸裝置的攻擊，相當數(shù)量的美軍人員因此殞命沙場。在2003年7月～2009年5月期間，在伊拉克戰(zhàn)場和阿富汗戰(zhàn)場上死于簡易爆炸裝置的美軍官兵在美軍傷亡總?cè)藬?shù)中所占比重分別為43%和39.7%。

在戰(zhàn)場上運送液態(tài)燃料，無論是石油燃料還是生物燃料，都必須承擔這些代價和風險。因此，使用生物柴油并沒有在促進能源安全方面體現(xiàn)出戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢。相反，由于能量密度低，完成同樣的任務對燃料需求量更多，從而可能進一步增加風險和傷亡人數(shù)。

蘭德公司國防研究所在2011年的一份報告中總結(jié)道，美軍并沒有因為使用生物燃料而從中受益。生物燃料并沒有體現(xiàn)出優(yōu)勢，除非其價格更具競爭力，且生物燃料產(chǎn)業(yè)能夠擴大生產(chǎn)，否則美國在不久的將來應該不會大幅度減少對石油燃料的需求。因此，生物燃料面臨的挑戰(zhàn)更多地體現(xiàn)在生產(chǎn)領(lǐng)域而不是應用領(lǐng)域。

生物燃料與自然資源

擴大生物燃料生產(chǎn)面臨的一個重要問題是，所有的生物燃料都會與糧食農(nóng)業(yè)爭奪土地、水、農(nóng)藥及其他耕地資源?，F(xiàn)如今，在美國種植的玉米中，有大約40%用于生產(chǎn)作為汽油添加劑的乙醇，而大豆、油菜籽和棕櫚等糧食作物也被用來生產(chǎn)生物柴油。大量的玉米用于生產(chǎn)乙醇，但只能替代6.5%的汽油。乙醇產(chǎn)業(yè)的擴展，部分原因在于人們預計汽油消耗量將繼續(xù)增加，而乙醇將繼續(xù)保持在其中所占的比重。然而，2013年美國汽油的需求量卻比2007年的頂峰時期減少了6.7%。農(nóng)業(yè)市場的價格同樣會出現(xiàn)波動。一旦干旱、洪澇或冰凍災害影響農(nóng)作物生產(chǎn)，糧食成本和生物燃料價格將同時攀升，從而對國家經(jīng)濟造成破壞。例如，2012年美國中西部地區(qū)發(fā)生干旱，許多乙醇煉制廠被迫關(guān)閉，表明生物燃料并不安全，并且會影響到能源安全。

土地

現(xiàn)如今，美國和歐盟生產(chǎn)的所有生物燃料均用于滿足自身需要，但如果不從國外進口生物物質(zhì)原料，僅憑現(xiàn)有的生產(chǎn)能力遠遠不能滿足未來的目標需求。隨著商品林業(yè)、糧食農(nóng)業(yè)、紡織和化學工業(yè)化農(nóng)業(yè)、生物質(zhì)能發(fā)電以及城市化的發(fā)展，對土地資源的競爭更加激烈，對生物質(zhì)能的需求量也在增加。

世界各國在滿足未來生物燃料需求方面擁有的土地資源情況千差萬別。北非、南亞和日本能夠拓展的可耕土地非常有限，而世界范圍內(nèi)可拓展的可耕土地面積有將近一半在安哥拉、阿根廷、玻利維亞、巴西、哥倫比亞、剛果（金）和蘇丹等7個國家。此外，除了美國和歐盟之外，中國、印度、日本和韓國也在進行可耕土地擴展，尋求獲得更多的農(nóng)業(yè)用地，包括在其他國家租用土地，以及對本國的廢棄地和鹽堿地進行改造。

不斷增加的世界人口對糧食作物的需求，是生物燃料生產(chǎn)競爭土地資源面臨的最大問題。運動型多功能車輛的油箱加滿一整箱乙醇所需要的生產(chǎn)原料—谷物，可以滿足一個成年人一年的糧食需求。根據(jù)聯(lián)合國的預測，世界人口將從2011年的70億增加到2050年的93億。有評估報告稱，到了2020年，世界需要增加2～5億公頃的土地用于生產(chǎn)糧食、動物飼料和草料，以滿足人口的糧食需求。

諾貝爾化學獎得主哈特穆特·米歇爾指出，種植植物用于生產(chǎn)生物燃料，毫無疑問將導致糧食價格上漲，對窮人來說無異于“雪上加霜”。在過去5年里，糧食價格曾3次出現(xiàn)飆升，人類社會至今尚未解決這一問題。2008年的糧食危機，曾導致1億人口陷入貧困，有人認為當年糧食價格攀升幅度的30%應歸咎于生物燃料。根據(jù)國際援助慈善機構(gòu)“行動援助”的估測，生物燃料生產(chǎn)在當年直接導致3000多萬人遭受饑餓。未來預測顯示，如果美國和歐盟到2020年實現(xiàn)生物燃料生產(chǎn)目標，并且沒有采取措施預防饑荒，全球糧食價格將上漲76%，世界饑民人數(shù)將增加6億人。

為了滿足土地資源的需求，世界許多國家正在進行大規(guī)模土地征用，這一行動通常被稱為“土地掠奪”。此前農(nóng)民用于自身生存需要的土地常常被政府充公，用于種植和栽培，根本不考慮私有土地權(quán)利。農(nóng)產(chǎn)品被用于出口，以滿足工業(yè)化國家的能源和糧食消耗，卻很少考慮到當?shù)亟?jīng)濟的需要。這種做法導致當?shù)丶Z食價格上漲，食品短缺更加嚴重，就業(yè)機會越來越少，從而引發(fā)大范圍的流離失所。根據(jù)牛津饑荒救濟委員會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，自2000年以來，發(fā)展中國家共有5.67億英畝的土地被出售或租用，或者正在與外國公司進行土地使用權(quán)的談判。英國可再生燃料署稱，到了2020年，預計需要有5億多公頃的土地用于滿足全球生物燃料生產(chǎn)的需要，這幾乎是歐洲國家領(lǐng)土總面積的一半。土地掠奪行動恰恰表明，強制發(fā)展生物燃料無益于全球安全，無益于能源安全，也無益于美國國家安全戰(zhàn)略。endprint

水

生物燃料生產(chǎn)不僅需要更多的土地，對水資源也造成了更大的壓力。大規(guī)模工業(yè)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)常常在主要的江河流域進行，需要消耗大量的水資源。根據(jù)情報部門的評估報告，為了滿足農(nóng)業(yè)需求的不斷增加，許多國家存在地下水抽取過量的現(xiàn)象。這種做法往往會適得其反，導致地下水減少或枯竭，作物產(chǎn)量下跌，引發(fā)食品安全問題乃至社會動蕩。

非洲人口中有1/3生活在缺乏水資源的環(huán)境中，而全球氣候變化可能會使這個人數(shù)大幅度增加?；ㄆ煦y行首席經(jīng)濟學家威廉·布伊特認為，在不遠的將來，水資源將超過石油、銅、農(nóng)產(chǎn)品和貴重金屬，成為最重要的物質(zhì)資源。在未來10年里，水資源問題可能會導致美國國家利益攸關(guān)地區(qū)發(fā)生動蕩。水資源短缺和質(zhì)量下降，加上貧困、社會緊張、環(huán)境退化和政府無能等問題，將會引發(fā)社會動蕩，導致產(chǎn)生失敗國家。歐洲和美國的生物燃料發(fā)展項目，進一步加大了擴大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的壓力，加劇了自然資源的緊張狀況，并將破壞能源安全，使得目前幾乎不存在安全威脅的一些國家在未來有可能需要美國的軍事介入。

海藻

一些科學家建議將海藻作為生物燃料的生產(chǎn)原料，稱此舉能夠避免與糧食農(nóng)業(yè)形成競爭，也不會造成供水短缺的狀況。海藻是一種潛在的能源資源，可以轉(zhuǎn)化為生物柴油和生物航空燃料。有些科學家認為，海藻在理論上完全可以替代石油。人們對海藻的用途已經(jīng)研究了許多年，包括將其用于生產(chǎn)氫、甲烷、植物油、碳基化合物和乙醇。在2006年小布什總統(tǒng)宣稱“美國已經(jīng)染上了油癮”之后，美國政府重新啟動對海藻的研究，并向數(shù)十家海藻創(chuàng)業(yè)公司投入資金。30多年來，科學家和企業(yè)家一直在努力發(fā)掘海藻的潛在能量。有些公司在池塘里種植海藻，有些公司在被稱為生物反應器的塑料管或玻璃管里培植海藻，還有些公司避免海藻接觸日光，通過加糖的方式讓其攝入能量。美國國家研究理事會總結(jié)道，按照當前的技術(shù)水平，美國每年能夠以海藻為原料生產(chǎn)出390億升的生物柴油，可以滿足5%的交通運輸燃油需求，但需要大量的水、礦物燃料和肥料。盡管有人聲稱，海藻也可在鹽水中培植，但這種方式需要通過冷卻水和蒸發(fā)補給水來保鮮，否則鹽分將會上升至致死濃度。

生物化學家約翰·伯納曼研究海藻已有30多年，他認為按照經(jīng)濟學的觀點，海藻生物燃料的價值比不上礦物能源。勞倫斯·伯克利國家實驗室的研究人員預測，以生長于池塘中的海藻為原料生產(chǎn)生物燃料，成本將在每桶240～332美元之間，明顯高于當前的石油價格。因此，就目前看來，海藻并不是促進能源安全的可靠選擇。

建 議

促進國家能源安全，主要在于減少用戶的能源開銷，并防止石油供應遭到破壞。根據(jù)2010年美國國家安全戰(zhàn)略，發(fā)展新能源將能夠減少對外國石油的依賴，更好地實現(xiàn)能源安全。不過，僅僅在生物燃料方面進行投資，并不能緩解對外國石油的迫切需求。美國必須采取其他措施，例如提高能源利用效率，使用新技術(shù)挖掘國內(nèi)石油儲備，以及研發(fā)更好的保護措施。

提高效率

全球石油消耗將繼續(xù)以每年1%的幅度遞增。在可預見的將來，石油仍將是最主要的運輸燃料。美國正在運用混合動力技術(shù)，研發(fā)輕型材料，提高發(fā)動機和傳動系統(tǒng)的效率，以期制造出更省油的汽車。由于采取了上述措施，預計到2020年美國燃油消耗將會出現(xiàn)回落。一些節(jié)能技術(shù)同樣可用于軍用車輛，能夠減少作戰(zhàn)前線的燃料需求量。因此，投資發(fā)展節(jié)能技術(shù)，有助于促進美國能源安全。

加強保護

液態(tài)燃料供應是美軍后勤保障的主要任務，需要動用上千人員，常常要付出高額成本和大量的人員傷亡。私營企業(yè)案例研究結(jié)果表明，加強保護措施能夠減少20%甚至更多的能源消耗量。即使能源消耗量減幅很小，也能夠在相當程度上緩解后勤保障的壓力。改進計劃，更新條令，組織培訓，將能夠極大地促進軍事作戰(zhàn)行動中的能源安全。

國內(nèi)油氣生產(chǎn)

直到最近，美國對進口外國石油的依賴程度似乎仍在加深。不過，即使不發(fā)展替代燃料，美國仍然有可能實現(xiàn)能源獨立。10多年前，頁巖氣在美國國內(nèi)油氣生產(chǎn)中所占比重僅為2%；如今這個比重已達到37%，并且還在上升。美國天然氣的供應非常充足，其價格已大幅下跌。這種狀況引發(fā)美國政界對應該出口而不是應該進口多少液化天然氣的問題展開爭論。根據(jù)花旗銀行分析人員2012年發(fā)表的一份報告，北美正在成為“新中東”。2011年，美國是除了石油輸出國組織成員國之外石油產(chǎn)量增幅最大的國家，石油凈進口量在消耗總量中所占比重已從2005年的60%降至42%。分析家和經(jīng)濟學家相信，北美地區(qū)到了2020年可實現(xiàn)能源獨立。國內(nèi)油氣生產(chǎn)的大幅攀升，是因為水力壓裂和水平鉆井等新技術(shù)的應用，使石油公司能夠從頁巖層及其他致密巖層中開采碳氫化合物。美國政府預測，2020年美國石油產(chǎn)量將增加22%，達到每天670萬桶。隨著國內(nèi)石油產(chǎn)量的增加，能源利用效率的提高以及保護措施的改進，美國燃料消耗量將減少約10%，從而極大地促進國家能源安全。

結(jié) 論

美國要實現(xiàn)能源安全，就必須減少對外國石油的依賴。那么，作為主要負責保衛(wèi)國家安全的美國軍隊，將有限的資源投入到生物燃料產(chǎn)業(yè)之中，并因此不得不以10倍于石油燃料的價格采購生物燃料，這種做法是否恰當？事實上，這不僅無法產(chǎn)生經(jīng)濟效益，而且會給美國國家安全帶來風險。美軍在武器現(xiàn)代化、維修保養(yǎng)、軍隊訓練與戰(zhàn)備等關(guān)鍵領(lǐng)域本來就投入不足，生物燃料生產(chǎn)將使美軍有限的資源被進一步分流。美軍是世界上液態(tài)燃料的最大消費者，但也僅占美國全年消耗量的3.6%。如此低的比重根本不足以帶動整個生物燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也不會對油價造成影響。

根據(jù)上文的分析，生物燃料無助于國家能源安全，主要有4個原因：第一，生物燃料的價格與石油價格直接相關(guān)。石油價格上漲，生物燃料價格必然上漲。第二，目前生物燃料還無法滿足美軍的需求量，現(xiàn)有的生產(chǎn)能力不可能保證充足的供應。第三，生物燃料的能源密度明顯低于礦物燃料。能源密度低意味著能源效率低，必然會增加燃料運輸和護送的負擔以及相關(guān)成本和風險。第四，生物燃料的原料需求不斷增加，將會造成全球威脅，使美國不得不將部隊部署到新的威脅地區(qū)。美軍需要依靠最好的技術(shù)來保衛(wèi)國家安全，因此在未來一段時期，石油仍將是最理想的能源資源。endprint