概述
能源植物能源植物（Energy Plant），又稱石油植物或生物燃料油植物，通常是指那些具有合成較高還原性烴的能力、可產生接近石油成分和可替代石油使用的產品的植物，以及富含油脂的植物。
隨著石油等非再生性礦物資源的不斷枯竭，從長遠看，液體燃料短缺將是困擾人類發展的大問題。為此，人們把注意力轉向可再生的資源——森林，除利用其薪材外，正加快開發“石油人工林”或“能源植物林”，生物石油的開發利用已成為當今全球的一大熱點。
分類
沙棗樹能源植物種類繁多，一般按植物中所含主要生物質的化學類別來分類，主要包括：
富含類似石油成分
這類植物合成的分子結構類似於石油烴類，如烷烴、環烷烴等。富含烴類的植物是植物能源的最佳來源，生產成本低，利用率高。目前已發現並受到能源專家賞識的有續隨子、綠玉樹、西谷椰子、西蒙得木、巴西橡膠樹等。例如巴西橡膠樹分泌的乳汁與 石油成分極其相似，不需提煉就可以直接作為柴油使用，每一株樹年產量高達40L。中國海南省特產植物油楠樹的樹幹含有一種類似煤油的淡棕色可燃性油質液體，在樹幹上鑽個洞，就會流出這種液體，也可以直接用作燃料油。
富含高糖、高澱粉和纖維素等碳水化合物
利用這些植物所得到的最終產品是乙 醇。這類植物種類多，且分布廣，如木薯、馬鈴薯、菊芋、甜菜以及禾本科的甘蔗、高 粱、玉米等農作物都是生產乙醇的良好原料。
富含油脂
木薯這類植物既是人類食物的重要組成部 分,又是工業用途非常廣泛的原料。對富含油 脂的能源植物進行加工是製備生物柴油的 有效途徑。世界上富含油的植物達萬種以上，中國有近千種,有的含油率很高，如桂北木姜子種子含油率達64.4%，樟科植物黃脈釣樟種子含油率高達67.2%。這類植物有些 種類存儲量很大，如種子含油達 15%—25% 的蒼耳子廣布華北、東北、西北等地，資源 豐富，僅陝西省的年產量就達1.35 萬。集 中分布於內蒙、陝西、甘肅和寧夏的白沙蒿、黑沙蒿，種子含油 16%—23%，蘊藏量高達50萬。水花生、水浮蓮、水葫蘆等一些高 等淡水植物也有很大的產油潛力。生存在淡 水中的叢粒藻（綠藻門四胞藻目），就如同 產油機，能夠直接排出液態燃油[6]。
用於薪炭
這類植物主要提供薪柴和木炭。如楊柳科、桃金孃科桉屬、銀合歡屬等。目前世界 上較好的薪炭樹種有加拿大楊、義大利楊、 美國梧桐等。近來我國也發展了一些適合作 薪炭的樹種，如紫穗槐、沙棗、旱柳、泡桐 等，有的地方種植薪炭林 3~5 年就見效，平均每公頃（10000 m2，15 畝）薪炭林可產乾柴左右。美國種植的芒草可燃性強，收穫後的乾草能利用現有技術輕易製成燃料用於電廠發電。
生產技術
生物柴油生產
化學法
高粱國際上生產生物柴油主要採用化學法，即在一定溫度下，將動植物油脂與低碳醇在酸或鹼催化作用下，進行酯交 換反應，生成相應的脂肪酸酯，再經洗滌乾燥即得生物柴油。甲醇或乙醇在生產過程中可循環使用，生產設備與一般制油設備相 同，生產過程中副產10%左右的甘油。但化學法生產工藝複雜，醇必須過量；油脂原料中的水和游離脂肪酸會嚴重影響生物柴油 得率及質量；產品純化複雜，酯化產物難於回收，成本高；後續工藝必須有相應的回收 裝置，能耗高，副產物甘油回收率低。使用酸鹼催化對設備和管線的腐蝕嚴重，而且使用酸鹼催化劑產生大量的廢水，廢鹼（酸）液排放容易對環境造成二次污染等。
生物酶法
針對化學法生產生物柴油存在的問題，人們開始研究用生物酶法合成生物柴油，即利用脂肪酶進行轉酯化反應，製備相應的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油對設備要求較低，反應條件溫和、醇用量小、無污染排放。需以大豆油為原料，採用固定化酶的工藝，酶用量為 油的30%，甲醇與大豆油摩爾比為12:1，反應溫度40℃，反應10h生物柴油得率為92%。因酶成本高、保存時間短，使得生物酶法製備生物柴油的工業化仍不能普及。此外，還有些問題是制約生物酶法工業化生產 生物柴油的瓶頸，如脂肪酶能夠有效地對長 鏈脂肪醇進行酯化或轉酯化，而對短鏈脂肪醇轉化率較低（如甲醇或乙醇一般僅為40%—60%）；短鏈脂肪醇對酶有一定的毒性，酶易失活；副產物甘油難以回收，不但對產物形成抑制，而且甘油也對酶也有毒性。
超臨界法
油楠即當溫度超過其臨界溫度時，氣態和液態將無法區分，於是物質處於一種施加任何壓力都不會凝聚的流動狀 態。超臨界流體密度接近於液體，粘度接近於氣體，而導熱率和擴散係數則介於氣體和 液體之間，所以能夠並導致提取與反應同時 進行。超臨界法能夠獲得快速的化學反應和很高的轉化率。Kusdiana和Saka發現用 超臨界甲醇的方法可以使油菜籽油在4min 內轉化成生物柴油，轉化率大於95%。但反 應需要高溫高壓，對設備的要求非常嚴格，在大規模生產前還需要大量的研究工作。
生物乙醇生產
生物乙醇的生產是以自然界廣泛存在的纖維素、澱粉等大分子物質為原料，利用 物理化學途徑和生物途徑將其轉化為乙醇的一種工藝，生產過程包括原料收集和處理、糖酵解和乙醇發酵、乙醇回收等三個主要部分。發酵法生產燃料酒精的原料來源很多，主要分為糖質原料、澱粉質原料和纖維素類物質原料，其中以糖質原料發酵酒精的 技術最為成熟，成本最低。木質纖維原料要先經過預處理再酶解發酵，其中氨法爆破（ammonia fiber explosion）技術， 被認為是最有前景的預處理方法。隨著耐高溫、耐高糖、耐高酒精的酵母的選育和底物流加工藝，發酵分離耦合技術的完善，工業 發酵酒精的成本還將越來越低。
開發和利用
國際
西蒙得木國際上能源植物的研究始於20世紀50年代末60年代初，發展於70 年代，自80 年代以來得到迅速發展。1986 年美國加州大學諾貝爾獎獲得者卡爾文博士在加州福尼亞大面積地成功引種了具有極高開發價值 的續隨子和綠玉樹等樹種，每公頃可收穫120—140桶石油，並作了工業套用的可行性 分析研究，提出營造“石油人工林”，開創了人工種植石油植物的先河。
至此在全球迅速掀起了一股開發研究能源植物的熱潮，許多國家都制定了相應的開發研究計畫。如日本的“陽光計畫”、印度的“綠色能源工程”、美國的“能源農場”和巴西的“酒精能源計畫”等。隨著更多的“柴油樹”、“酒精樹”和“蠟樹” 等植物的發現及栽培技術的不斷成熟，世界各地紛紛建立了“石油植物園”、“能源林場”等，栽種一些產生近似石油燃料的植物。英 國、法國、日本、巴西、俄羅斯等國也相繼開展石油植物的研究與套用，藉助基因工程技術培育新樹種，採用更先進的栽培技術來 提高產量。
目前（2010年），美國已種植有一百多萬公頃的石油速生林，並建立了三角葉楊、榿木、黑槐、桉樹等石油植物研究基地；菲律賓有1.2 萬公頃的銀合歡樹，6 年後可收1000 萬桶石油；日本則建立了5萬m2 的石油植物試驗場，種植15 萬株石油植物，年產石油100 多桶；瑞士“綠色能源計畫”打算用10年種 植10萬公頃石油植物，解決全國一年50% 石油需求量。 泰國利用椰子油製作的汽車燃料加油站在泰國中部巴蜀府開始營業，成為世界上第一個椰子油加油站。巴西是乙醇燃料開發 套用最有特色的國家，實施了世界上規模最大的“乙醇種植”計畫。2004 年，巴西的乙醇產量達146億，乙醇消費量超過 122 億。巴西乙醇產量占世界總產量的 44%，出口量的 66%。美國通過採用基因工程技術。對木質纖維素進行了成功的乙醇轉化。
2010年3月，美國托馬斯·傑斐遜大學生物技術基金會實驗室研究人員維亞切斯拉夫·安德里阿諾夫說，同其他植物相比，菸葉能提取出更多油和糖，是誘人的“能源植物”。
安德里阿諾夫的研究團隊改變了菸草的基因，使菸葉含油量大幅提高。改造後菸葉可提取的煙油是普通菸葉的21倍。研究人員說，菸草經由基因改造後含油量大幅提高，有望“變身”生物燃料，為解決當前能源危機提供新思路。
中國
巴西橡膠樹中國是“貧油大國”，也是世界能源消費大國。1993年中國由石油淨出口國變為淨進口國，石油進口量逐年上升，目前對石油進 口依賴度已超過 1/3。中國對能源植物的研究及開發利用起步較晚，與歐美已開發國家 相比還存在很大差距。但中國植物資源豐富，早在1982 年分析了1581 份植物樣品，收集了974 種植物，並編寫成了《中國油脂植物》、《四川油脂植物》，選擇出了一些 高含油量的植物，如烏桕、油楠、四合木 、五角楓等。已查明中國油料植物為151 科，697屬，1554 種，種子含油量在40%以上的植物154種。
中國對能源植物的利用雖處於初級階段，但生物柴油產業得到了國務院領導和國家計委、國家經貿委、科技部等政府部門的高度重視和支持，並已列入國家計畫。“七五”期間，四川省林業科學研究院等單位利用野生小桐子（麻瘋樹的果實）提取生物柴 油獲得了成功；中科院“八五”重點項目“燃 料油植物的研究與套用技術”完成了金沙江流域燃料油植物資源的調查研究，建立了小桐子栽培示範區。湖南省在此期間完成了光 皮樹製取甲脂燃料油的工藝及其燃燒特性 的研究；“九五”期間根據《新能源和可再生 能源發展綱要》的框架，在中央有關部委和地方制定的計畫中，優先項目是：對全國綠 色能源植物資源進行普查，為制訂長期研究開發提供科學依據；運用遺傳工程和雜交育 種技術，培育生產迅速、出油率高，更新周期短的新品種；進行能源植物燃料的基礎研 究和開發研究，包括能源植物燃燒特性，提煉工藝及綜合利用和開發。
國內對能源植物產品研究與開發主要集中在生物柴油和乙醇燃料兩類上。生物柴油的研究內容涉及油脂植物的分布、選擇、 培育、遺傳改良及加工工藝和設備等。用於 生產生物柴油的主要原料有油菜籽、大豆、 小桐子、黃連木、油楠等。小桐子含油率 40%—60%，是生物柴 油的理想原料。
前景
目前（2010年），大多數能源植物尚處於野生或半野生狀態，人類正在研究套用遺傳改良、人工栽培或先進的生物質能轉換技術等，以提高利用生物能源的效率，生產出各種清潔燃料，從而替代煤炭、石油和天然氣等石化燃料，減少對礦物能源的依賴，保護國家能源資源，減輕能源消費給環境造成的污染。
據估計，綠色植物每年固定的能量，相當於600億噸至800億噸石油，即全世界每年石油總產量的20倍至27倍，約相當於世界主要燃料消耗的10倍。而綠色植物每年固定的能量作為能源的利用率，還不到其總量的l%。
目前，世界上許多國家都開始開展能源植物或石油植物的研究，並通過引種栽培，建立新的能源基地，如“石油植物園”、“能源農場”等，以此滿足對能源結構調整和生物質能源的需要。專家認為，生物能源將成為未來可持續能源的重要部分，到2015年，全球總能耗將有40%來自生物能源。因此，能源植物具有廣闊的開發利用前景。
