海洋微藻有望破解“后石油時代”能源危機
海藻也能榨取柴油，聽起來匪夷所思，但這決不是天方夜譚。“在顯微鏡下，它就像一個油葫蘆，比油菜籽、花生的含油量高7至8倍，比玉米高十幾倍?！鄙綎|省科技廳副廳長、山東海洋工程研究院院長李乃勝說。
目前，駐魯?shù)暮Ｑ髮＜乙呀?jīng)在實驗室取得了初步成果，培育出的富油微藻，最高含油比已經(jīng)達到68%，并在此基礎上制取生物柴油。有專家認為，海洋微藻的能源化利用，有望成為“后石油時代”破解能源危機的一把鑰匙。
據(jù)了解，山東有十幾個課題組在從事微藻研究，已發(fā)現(xiàn)、篩選、培育幾十個富油藻種，并開始運用基因工程技術來改造藻種。還有一些技術力量正在進行微藻生物柴油制備技術的研究。
????14%的鹽堿地種微藻可滿足全國一半的用油需求
我國從1993年起已經(jīng)成為一個石油進口國。進口原油不但用去大量外匯，而且主要從局勢不穩(wěn)定的中東地區(qū)進口，一旦有突發(fā)事件發(fā)生，就會造成石油供應減少或中斷，將嚴重威脅國家安全和國民經(jīng)濟的發(fā)展。
“從國家發(fā)展的戰(zhàn)略高度考慮，尋找可再生資源已成為當務之急?！敝袊Ｑ蟠髮W教授管斌認為，利用藻類生物質(zhì)生產(chǎn)液體燃料，對緩解人類面臨的糧食、能源、環(huán)境三大危機，有著巨大的潛力，對于減少對石油的依賴、保證國家能源安全具有深遠意義。
據(jù)了解，我國的有機碳組成中，海洋藻類占了1/3，藻類是一種數(shù)量巨大的可再生資源，也是生產(chǎn)生物質(zhì)能源的潛在資源，其中微型藻類的含油量非常高，可以用于制取生物柴油。
中科院海洋研究所專家韓笑天說，利用微藻生產(chǎn)生物能源具有潛在的應用前景。微藻能夠有效地利用太陽能，通過光合作用固定二氧化碳，將無機物轉(zhuǎn)化為氫、高不飽和烷烴、油脂等能源物質(zhì)；而且微藻生物能源可以再生，燃燒后不排放有毒有害物質(zhì)，對大氣二氧化碳沒有凈增加。
“微藻是未來重要的可再生能源之一?！敝袊Ｑ蟠髮W教授潘克厚說，微藻的種質(zhì)資源豐富，不會因收獲而破壞生態(tài)系統(tǒng)，可大量培養(yǎng)而不占用耕地；另外，它的光合作用效率高，生長周期短，倍增時間約3至5天，有的藻種甚至一天可以收獲兩季，單位面積年產(chǎn)量是糧食的幾十倍乃至上百倍。而且微藻脂類含量在20%至70%，這是陸地植物遠遠達不到的，可用于生產(chǎn)生物柴油或乙醇，還可望成為生產(chǎn)氫氣的一條新途徑。
微藻的產(chǎn)油效率相當高，在一年的生長期內(nèi)，一公頃玉米能產(chǎn)172升生物質(zhì)燃油，一公頃大豆能產(chǎn)446升，一公頃油菜籽能產(chǎn)1190升，一公頃棕櫚樹能產(chǎn)5950升，而一公頃的微藻能產(chǎn)生物質(zhì)燃油95000升。
據(jù)專家介紹，微藻的個體小，木素含量很低，易被粉碎和干燥，用微藻來生產(chǎn)液體燃料所需的處理和加工條件相對較低，生產(chǎn)成本低。而且微藻熱解所得生物質(zhì)燃油熱值高，平均高達33MJ/kg，是木材或農(nóng)作物秸稈的1.6倍。
潘克厚說，微藻在生長過程中還可利用廢棄二氧化碳，從而與二氧化碳的處理和減排相結(jié)合，國外已經(jīng)有利用發(fā)電廠排放的廢棄二氧化碳生產(chǎn)微藻的嘗試，占地1平方公里的養(yǎng)藻場一年可以處理5萬噸二氧化碳。
中科院青島生物能源與過程研究所生物制氫團隊負責人郭榮波說，微藻比植物有更高的光能轉(zhuǎn)化效率，據(jù)估計，微藻生物質(zhì)產(chǎn)量可達到陸地植物的300倍。而且微藻生長的適應性強，海水、淡水都可以養(yǎng)殖，微藻農(nóng)場可設于任何地點，可以在鹽堿地、粘土地、灘涂以及淺海、湖泊養(yǎng)殖，不與糧爭地，不與人爭糧?！拔覈}堿地面積達1.5億畝，如果用14%的鹽堿地種植微藻，在技術成熟的條件下，生產(chǎn)的柴油量就可滿足全國50%的用油需求?！?/p>
專家們認為，我國在薯干、玉米等發(fā)酵生產(chǎn)酒精技術上已比較成熟，但每生產(chǎn)一噸酒精需要3噸糧食作為原料。如果每年生產(chǎn)一千萬噸酒精，就需要三千萬噸玉米，這比我國玉米生產(chǎn)基地吉林年產(chǎn)量還要大。隨著可利用的土地不斷減少，在世界范圍內(nèi)，糧食供給越來越成為影響人類生存的大問題，如果每年生產(chǎn)幾千萬噸酒精，都以糧食為原料，顯然是不可能的，而利用微藻來制取酒精和生物柴油，顯然是“一舉數(shù)得”。
????微藻制油已為日美等國關注
美國從1976年起就啟動了微藻能源研究，研究以化石燃料產(chǎn)生的廢氣生產(chǎn)高含脂微藻。這一計劃因為研究經(jīng)費精減、藻類制油成本過高，而于1996年中止。但是，美國的科學家已經(jīng)培育出富油的工程小環(huán)藻，這種藻類在實驗室條件下脂質(zhì)含量可達到60%以上(比自然狀態(tài)下微藻的脂質(zhì)含量提高3至12倍)，戶外生產(chǎn)也可增加到40%以上。這為未來研究提供了堅實基礎。
2006年11月，美國綠色能源科技公司和亞利桑那公眾服務公司在亞利桑那州建立了可與1040兆瓦電廠煙道氣相連接的商業(yè)化系統(tǒng)，成功地利用煙道氣的二氧化碳，大規(guī)模光合成培養(yǎng)微藻，并將微藻轉(zhuǎn)化為生物“原油”，其產(chǎn)率可達到每年每英畝提供5000至10000加侖生物柴油和相當量生物乙醇的水平。
2007年，由美國能源部圣地亞國家實驗室牽頭，美國國內(nèi)十幾家實驗室和上百位科學家組成的聯(lián)盟宣布了由國家能源局支持的“微型曼哈頓計劃”，計劃在2010年實現(xiàn)微藻制備生物柴油的工業(yè)化。美國能源局計劃在各項技術全面進展的前提下，將微藻產(chǎn)油的成本于2015年降至2至3美元/加侖。
2007年3月，以色列一家公司對外展示了利用海藻吸收二氧化碳，轉(zhuǎn)化太陽能為生物質(zhì)能的技術，在離電廠煙囪幾百米處的跑道池中規(guī)模培養(yǎng)海藻，并將其轉(zhuǎn)化為燃料，每5公斤藻可產(chǎn)1升燃料。
據(jù)中國海洋大學教授潘克厚等海洋專家介紹，在微藻產(chǎn)乙醇方面，美國也已開發(fā)出利用微藻替代糖來發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的專利，目前還沒有工業(yè)應用；日本兩家公司聯(lián)合開發(fā)出利用微藻將二氧化碳轉(zhuǎn)換成燃料乙醇的新技術，計劃在2010年研制出有關設備。
????微藻制油應列為國家工程
鑒于微藻的重要能源價值以及世界各國能源微藻研究的進展，有專家建議，我國應立即啟動微藻產(chǎn)乙醇、產(chǎn)油技術的研究，對微藻產(chǎn)氫也要注意跟蹤動態(tài)，作好長遠計劃。
我國在能源微藻基礎研究方面有很強的力量：南北眾多高校和科研院所承擔了多項國家及省部級微藻分類、育種和保存技術研究，擁有一大批淡水和海水微藻種質(zhì)資源；另外，大連化物所等單位在產(chǎn)氫微藻，中國海洋大學、清華大學等單位在產(chǎn)油微藻方面具有一定工作基礎；我國在微藻大規(guī)模養(yǎng)殖方面走在世界前列，養(yǎng)殖的微藻種類包括螺旋藻、小球藻、鹽藻、柵藻、雨生紅球藻等。
從事這一研究的專家建議，利用微藻制取生物柴油，具有重要的政治、經(jīng)濟、科學意義，國家對此應加大科技支持力度，使之上升為國家項目。微藻制油需要國家立項支持，科技部、發(fā)改委、財政部、能源局等部委在科技立項時，要向微藻制油傾斜。
其次，盡快依托駐在青島的海洋科技力量，建立能源微藻研究的國家重點實驗室。山東匯聚了我國海洋科技力量的半壁江山，擁有一支海洋科技領域的“國家隊”。近期山東打算整合幾個海洋院所的科研力量，形成一個技術平臺，爭取在藻種篩選、培育上有所突破，建立一個富油藻種庫。
第三，動員感興趣的企業(yè)研究微藻制油的自動化設備，對愿意利用微藻生產(chǎn)柴油的企業(yè)，出臺鼓勵政策，盡快促成微藻制油的產(chǎn)業(yè)化。（王海鷹）
