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石油目前提供了人类运输使用能源的90%多。石油虽然比同是化石能源的煤炭清洁不少，但化石能源都是碳基资源，使用后都需要排放二氧化碳，石油也不例外。
巨量温室气体排放造成的气候变化问题，是整个国际社会都在努力解决的问题；寻找石油的清洁替代品，也是很多国家急欲解决的问题。
煤炭液化技术
替代石油，需要寻找总量巨大、易于存储和运输、能量密度高的资源，而同时符合这几点的资源和技术却很少。
一个重要候选资源就是煤炭液化技术。煤炭的储量要比石油多，转化为燃料油以后，还可以拥有同石油燃料一样的全部优点。
在技术上，煤炭液化技术期间已经有将近九十年的历史，二次世界大战期间得到相对广泛的应用。
不过，煤炭本身也是化石能源，总储量虽然比石油丰富很多，但是仍然是有限的，即使在一些地方成为替代石油的主力，也不是一个长期的解决方案。
目前的煤炭液化技术对环境的危害还明显高于石油，要克服这些环境危害，人们还需要付出巨大资金代价，一些技术也还不成熟。
使用一种化石能源来替代另外一种化石能源，肯定不是问题的长期解决办法，要寻找长期的石油替代品解决方案，需要依靠可再生能源。
生物质能源
石油易于保存运输的物质性能源特性使得可以替代石油的可再生能源品种很少。实际上，可再生能源里面只有生物质能源是物质性能源。
从这个角度来看，生物质的应用应该尽可能去考虑替代石油的方向，充分发挥生物质能源的好处。不过利用生物质能源实施起来困难很多。
当前将生物质转化为生物燃料的成熟技术并不多，只有以糖、淀粉类乙醇和植物油为原料的生物柴油，推广的最广泛的也是这三种生物燃料，目前已经占到世界燃油供应的将近3%。其中，乙醇以美国的玉米乙醇与巴西的甘蔗乙醇为主，加在一起占全世界燃料乙醇供应的90%。生物柴油的生产则以欧盟为主，约占全世界生物柴油产量的一半。
这两类生物燃料使用的是与人类食品直接相关的淀粉、糖类、油料作物，占用了大量的农业资源，在世界其他地方推广明显受阻，对于世界上很多粮食安全还不能保证的国家，这两类生物燃料是没有推广条件的。
新能源作物
要让生物燃料在替代石油的领域起到重要的作用，单纯依靠农林业废弃物是不够的，还需要种植培养专门的能源作物。
人工养殖的藻类是非常有前景的生物质原料。藻类进行光合作用的效率很高，在外界条件合适的情况下，藻类的生长速度要普遍高于草本和木本的作物。藻类的利用方法也可以有多种选择，既可以筛选专门的品种提高藻类中的油含量，最终生产生物柴油，也可以以生产生物质为目的，为下游燃料生产提供碳和能源。国际上有人已经把以藻类为源头的燃料生产列为新一代生物燃料，看到了这个良好前景。
不过，目前藻类能源利用水平距离实际应用还有很多距离。目前藻类的种植培养收获需要依赖不少机械，消耗不少能量。
而且，藻类的生长不仅仅需要阳光和二氧化碳，还需要各种其他元素，特别是氮。而目前氮的提供主要是以化肥的形式提供的。
实际上，在给足了充分的阳光和二氧化碳的前提下，藻类的生长速度取决于氮肥的供应量。目前氮肥的生产依赖的都是化石能源，这也就增加了藻类路线的化石能源消耗，这就间接地增加了二氧化碳排放。
要实现藻类的大规模能源利用，需要发展生物固氮技术。这方面，也许要依赖很先进的生物工程技术。在不久的将来，如果氮肥的清洁供应可以得到解决，生物燃料的产量就可能大幅度增高，也就可以更大比例地替代石油。
（转载自科学松鼠会）
