廢棄水果：扶我起來，我還能當燃料

食物浪費是一種非常普遍的現象，不僅發生在每個家庭的廚房，也發生在食物的生產和加工階段。就拿水果來說，部分水果甚至還沒運到零售店就被拋棄了，有時是因為遭受了災害，有時是因為自然掉落腐爛，有時是因為產量過剩，有時是出於樹木養護需要被人工摘除了，有時則僅僅是因為長得不夠周正，不受消費者歡迎，而加工廠在榨汁、製作果醬的過程中也會拋棄大量水果殘渣。

科學家們正試圖改善這一問題——“搶救”廢棄水果，轉換為能為人所用的資源。日本三重縣盛產柑橘類水果，每年無法進入市場的廢棄柑橘數量龐大，處理起來費錢又費力。三重大學的田丸浩教授與當地企業合作，成功從廢棄柑橘中通過微生物分解和發酵，提取出了可以用作燃料的丁醇。

類似的研究和實踐在多個國家進行已久，這種從動植物獲取的生物資源被稱為生物質能，其中能作為燃料的資源則被稱為生物燃料。

生物燃料是一種清潔的可再生能源，像石油、煤炭等非可再生能源不僅儲量有限，在開採和使用過程中也會造成環境破壞和汙染。包括中國在內的許多國家早已把能源供應多元化作為一項長期國家戰略，生物燃料就是其中一個重要的開發方向，在農業上具有優勢的大國，如美國、巴西，往往在生物燃料的研發方面也較為領先。

不過，以往各國重點開發的生物燃料以乙醇為主。這次從柑橘裡提取的丁醇是一種可以替代汽油的燃料，與乙醇相比不僅燃料性能更佳，還能夠直接在工廠混製，通過管道輸送，也無需改造油箱，在基礎設施方面能節約大筆開銷，更易實施推廣。

傳統的生物乙醇主要通過糖料作物、澱粉作物、木質纖維類作物提取。具體使用哪種作物與該國的農業生產情況相關，比如巴西就大量使用甘蔗、美國主要使用玉米，中國則以玉米、小麥為主。這些經濟作物原本有著自己的用途，有些更是重要糧食，直接使用它們製作燃料面臨著佔用農業資源、浪費糧食、引發食品價格連鎖波動的問題，一直面臨著不少爭議，但使用廢棄柑橘就不存在這樣的問題了。

不僅如此，生物丁醇的提取流程也比生物乙醇更優化。生物燃料提取過程原本需要預處理、糖化、發酵三步，在用廢棄柑橘提取丁醇時，不需要進行預處理，而糖化、發酵兩個過程通過微生物的聯合生物加工(CBP：Consolidated Bioprocessing)，只需要在一個處理罐中就能完成。

具體過程如下：將廢棄柑橘連皮一起和厭氧性噬纖維梭菌（Clostridium cellulovorans）投入處理罐中，待之充分糖化，再利用丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum）進行發酵，就可以生產出丁醇含量為70%的燃料。在實驗中，每3kg的廢棄柑橘可以產生20ml的丁醇，如果將溫度控制在37度，需要耗費10天時間，若不進行溫控耗時會加長。

這種燃料現階段比較適合農業產區自產自銷，比如將丁醇燃料用於農業機械，然後運用這些機械輔助柑橘種植，這樣可以構成地域循環經濟，加大資源利用率。另外，整個提取過程通過與當地加工企業的合作，效率還能進一步提高：柑橘皮中含有的脂溶性檸檬烯，會阻礙發酵過程，但是檸檬烯是一種有用成分，加工廠提取後可用於製作精油和香料。

【參考資料】

1. http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/6224846.stm

2. https://www.sbj.or.jp/wp-content/uploads/file/sbj/9301/9301_project_bio.pdf

3. Aybek A,??ok S. Determination and evaluation of biogas and methane productions of vegetable and fruit wastes with Hohenheim Batch Test method Int J Agric & Biol Eng, 2017; 10(4): 207–215.

4. 張文彬,蔡葆,徐豔麗.我國生物燃料乙醇產業的發展[J].中國糖料,2010,(第3期).

作者：折耳根