海洋微藻有望破解“后石油時(shí)代”能源危機(jī)
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(gè)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(zhǎng)、山東海洋工程研究院院長(zhǎng)李乃勝說。
目前，駐魯?shù)暮Ｑ髮＜乙呀?jīng)在實(shí)驗(yàn)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(dá)到68%，并在此基礎(chǔ)上制取生物柴油。有專家認(rèn)為，海洋微藻的能源化利用，有望成為“后石油時(shí)代”破解能源危機(jī)的一把鑰匙。
據(jù)了解，山東有十幾個(gè)課題組在從事微藻研究，已發(fā)現(xiàn)、篩選、培育幾十個(gè)富油藻種，并開始運(yùn)用基因工程技術(shù)來改造藻種。還有一些技術(shù)力量正在進(jìn)行微藻生物柴油制備技術(shù)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(gè)石油進(jìn)口國。進(jìn)口原油不但用去大量外匯，而且主要從局勢(shì)不穩(wěn)定的中東地區(qū)進(jìn)口，一旦有突發(fā)事件發(fā)生，就會(huì)造成石油供應(yīng)減少或中斷，將嚴(yán)重威脅國家安全和國民經(jīng)濟(jì)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(dāng)務(wù)之急?！敝袊Ｑ蟠髮W(xué)教授管斌認(rèn)為，利用藻類生物質(zhì)生產(chǎn)液體燃料，對(duì)緩解人類面臨的糧食、能源、環(huán)境三大危機(jī)，有著巨大的潛力，對(duì)于減少對(duì)石油的依賴、保證國家能源安全具有深遠(yuǎn)意義。
據(jù)了解，我國的有機(jī)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(yīng)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(jī)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(duì)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(xué)教授潘克厚說，微藻的種質(zhì)資源豐富，不會(huì)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(zhǎng)周期短，倍增時(shí)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(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)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(dāng)高，在一年的生長(zhǎng)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(gè)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(duì)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(dá)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(zhǎng)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(chǎng)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(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)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(jì)，微藻生物質(zhì)產(chǎn)量可達(dá)到陸地植物的300倍。而且微藻生長(zhǎng)的適應(yīng)性強(qiáng)，海水、淡水都可以養(yǎng)殖，微藻農(nóng)場(chǎng)可設(shè)于任何地點(diǎn)，可以在鹽堿地、粘土地、灘涂以及淺海、湖泊養(yǎng)殖，不與糧爭(zhēng)地，不與人爭(zhēng)糧。“我國鹽堿地面積達(dá)1.5億畝，如果用14%的鹽堿地種植微藻，在技術(shù)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(rèn)為，我國在薯干、玉米等發(fā)酵生產(chǎn)酒精技術(shù)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(guān)注
美國從1976年起就啟動(dòng)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(jì)劃因?yàn)檠芯拷?jīng)費(fèi)精減、藻類制油成本過高，而于1996年中止。但是，美國的科學(xué)家已經(jīng)培育出富油的工程小環(huán)藻，這種藻類在實(shí)驗(yàn)室條件下脂質(zhì)含量可達(dá)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(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
2006年11月，美國綠色能源科技公司和亞利桑那公眾服務(wù)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(dá)到每年每英畝提供5000至10000加侖生物柴油和相當(dāng)量生物乙醇的水平。
2007年，由美國能源部圣地亞國家實(shí)驗(yàn)室牽頭，美國國內(nèi)十幾家實(shí)驗(yàn)室和上百位科學(xué)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(jì)劃”，計(jì)劃在2010年實(shí)現(xiàn)微藻制備生物柴油的工業(yè)化。美國能源局計(jì)劃在各項(xiàng)技術(shù)全面進(jìn)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(duì)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(shù)，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(xué)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(yīng)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(shù)，計(jì)劃在2010年研制出有關(guān)設(shè)備。
????微藻制油應(yīng)列為國家工程
鑒于微藻的重要能源價(jià)值以及世界各國能源微藻研究的進(jìn)展，有專家建議，我國應(yīng)立即啟動(dòng)微藻產(chǎn)乙醇、產(chǎn)油技術(shù)的研究，對(duì)微藻產(chǎn)氫也要注意跟蹤動(dòng)態(tài)，作好長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃。
我國在能源微藻基礎(chǔ)研究方面有很強(qiáng)的力量：南北眾多高校和科研院所承擔(dān)了多項(xiàng)國家及省部級(jí)微藻分類、育種和保存技術(shù)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(xué)、清華大學(xué)等單位在產(chǎn)油微藻方面具有一定工作基礎(chǔ)；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(jì)、科學(xué)意義，國家對(duì)此應(yīng)加大科技支持力度，使之上升為國家項(xiàng)目。微藻制油需要國家立項(xiàng)支持，科技部、發(fā)改委、財(cái)政部、能源局等部委在科技立項(xiàng)時(shí)，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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(lǐng)域的“國家隊(duì)”。近期山東打算整合幾個(gè)海洋院所的科研力量，形成一個(gè)技術(shù)平臺(tái)，爭(zhēng)取在藻種篩選、培育上有所突破，建立一個(gè)富油藻種庫。
第三，動(dòng)員感興趣的企業(yè)研究微藻制油的自動(dòng)化設(shè)備，對(duì)愿意利用微藻生產(chǎn)柴油的企業(yè)，出臺(tái)鼓勵(lì)政策，盡快促成微藻制油的產(chǎn)業(yè)化。（王海鷹）
