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作為傳統的化石能源，石油和煤炭是地球通過漫長的地質運動才攢下的“家底”，正在日漸短缺。生物質能因為可利用生物體吸收今天的碳（空氣中的二氧化碳）直接合成含碳能源，相關技術廣受關註。
而微藻，目前被認為是最具潛力的油脂生物質資源。
三位一體的新興產業
人們希望利用太陽能和二氧化碳，通過光合作用獲得大量的含油微藻細胞，將油脂從微藻細胞中提取分離出來，再通過催化轉化過程將藻油制備成生物柴油或航空煤油。
微藻制油優點多多。首先它不與人爭糧，不與糧爭地，光合效率高，可充分利用灘塗、鹽堿地、沙漠、山地丘陵進行大規模培養，也可利用海水、苦鹹水、廢水等非農用水進行培養。其產出率高出傳統作物數十倍，可有效解決非糧食可再生生物質能源的資源瓶頸。
微藻油脂含量高。在一定的誘導脅迫條件下，某些單細胞微藻可積累相當於細胞幹重50%∼70%的油脂，這是其他任何油料作物都無法比擬的。
在利用微藻生產生物柴油的同時，還可副產大量的藻渣生物質，作為進一步生產蛋白質、多糖、色素、碳水化合物等的原料，廣泛用作高值化學品、保健品、食品、飼料、水產餌料等。
而且特別重要的是，微藻制油具有二氧化碳減排效應。理論上計算，每生產培養1噸微藻，可以捕獲1.83噸二氧化碳。
一些學者甚至認為微藻是解決能源與環境問題的終極出路，微藻能源產業被認為是集能源生產、固碳減排與農業發展三位一體的戰略性新興產業。
復雜的系統工程
不過，“前途光明，道路曲折”。雖然微藻用於生產生物燃料的優勢明顯，但微藻生物燃料技術鏈是一個復雜的系統工程，涉及多個科學與工程技術問題。
大規模微藻生物質資源獲得困難和微藻生物能源產品成本過高是目前微藻生物能源技術面臨的兩大瓶頸。以目前的技術進行產業化，存在大規模培養占地面積過大、基礎建設投資過高、加工過程能耗物耗過大的問題。
這兩大瓶頸的解決需要從微藻生物能源產業鏈涉及的各個環節進行技術攻關與突破。
首先要強化優質藻種選育技術的研究，通過現代生物技術，獲得和構建能夠適應工業化大規模應用、高光效、高油脂產率和高抗逆的工程微藻株系。
其次要特別加強微藻規模培養工藝與裝備技術開發。目前，微藻的規模培養遠未能充分發揮其速生高產的優勢。因此需要發展高效低成本可規模化的微藻培養創新技術體系，建立和發展廢水和燃廠廢氣CO2利用的微藻生態養殖技術，大幅度提高單位面積微藻生物產率、降低物能消耗，從根本上解決培養占地和成本瓶頸。
第三要研究開發高效低能耗的微藻加工轉化的工藝、關鍵技術與裝備，形成和建立以微藻生物柴油、航空煤油等為核心能源產品，以微藻生物質全組分多元化利用為特色的微藻生物煉制技術體系。
國外的研發競賽
國外的微藻制油技術研發曾經歷起伏。受第一次石油危機的影響，美國於1978年啟動了耗資2500萬美元的水生物種項目，旨在利用微藻生產生物柴油。科研人員篩選出300余株產油藻種，重點開發適於微藻生物柴油生產的培養系統和制備工藝。
上世紀90年代，日本國際貿易和工業部也曾資助一項“地球研究更新技術計劃”。該項目著力開發密閉光合生物反應器技術，利用微藻吸收火力發電廠煙氣中的二氧化碳來生產生物質能源，10年間共投資約25億美元。篩選出多株耐受高二氧化碳濃度、生長速度快、能形成高細胞密度的藻種，建立了光合生物反應器的技術平臺以及微藻生物質能源開發的技術方案。但由於90年代後期油價大幅降低，而微藻制油的關鍵技術未獲突破，成本過高，相關技術研究處於停滯狀態。
進入21世紀，石油價格一度大幅上揚，人們對未來化石能源供應短缺普遍感到擔憂，再加上“使用化石能源導致全球氣候變暖”的普遍認知，微藻能源技術重新受到高度關註，多國政府、研究機構、高校與大公司等都紛紛投入巨資，以期占領戰略制高點和實現技術壟斷。
2007年10月，國際能源公司宣布開發微藻生物燃料技術。同年12月，Shell公司宣布與HR Biopetroleum公司組建Cellena公司，投資70億美元在夏威夷開展微藻生物柴油技術研究。美國第二大石油公司Chevron則於當年底宣布，與美國能源部可再生能源實驗室協作研究微藻生物柴油技術。荷蘭AlgaeLink公司也於當年宣布開發成功新型微藻光生物反應器系統，開始向全球銷售其反應器，並提供技術支持。2008年，英國碳基金公司啟動項目，計劃耗資2600萬英鎊於2020年前實現利用藻類生產運輸燃料。
奧巴馬政府上臺後，美國啟動了綠色能源拉動經濟增長的新計劃，20億美元的投入中有12億美元用於微藻生物能源技術研發。此外，美國Exxon Mobil公司宣布投資給Synthetic Genomics公司6億美元發展相關技術。
值得關註的是，繼波音公司在美國西雅圖完成微藻生物燃油的飛機首航，造成巨大的轟動效應以後；2009年11月23日，法航和荷航的一架747客機搭載約40名特殊乘客從阿姆斯特丹起飛，這是歐洲第一架使用微藻生物燃料驅動升空的民航客機。
中國的技術現狀
我國在藻種篩選、生理生態學等上遊工作方面已有較多積累，如中科院水生生物所、中國海洋大學都建立了相當規模的海水、淡水藻種資源庫，擁有一批具有自主知識產權的產油藻株。但對工業化藻株的篩選改造和評價還不夠深入。
我國的經濟微藻商業化生產處於世界前列。在以保健品和餌料應用為目的的小球藻、螺旋藻生產方面，我國的產量占全球的50%以上。通過小球藻、螺旋藻等的規模培養，我國建立起了良好的微藻規模培養技術基礎。
我國自“十一五”開始布局以生物能源生產為目標的微藻能源研究。以中科院海洋所、過程工程所、青島生物能源與過程所，清華大學、華東理工大學等為代表的眾多科研單位相繼開展了高產油藻種的選育與改造、高效微藻光反應器、高密度培養、高效加工等技術研究工作，形成了如微藻光合—發酵誘導耦合培養技術、高效低成本雜交式反應器技術、高效薄層開放池培養技術、高效CO2補碳技術、高效低成本濕藻油脂直接提取技術、高效生物柴油催化轉化技術等一批特色創新技術。
此外，中石油、中石化、新奧燃氣集團等企業也進入微藻生物能源技術領域。如新奧集團建成了國內規模最大的11000升多層管道式立體培養反應器。
目前，我國相關技術總體水平與國外同步，部分領域研究思路和進展甚至領先，但大規模的系統建設、過程優化、工藝評價與國外仍有一定差距；須進一步推動自主知識產權的藻種選育與改造、規模化培養與加工關鍵技術的創新，建立全流程集成的中試示範體系，為2020年左右形成萬噸級產業化示範奠定基礎。
筆者相信，隨著技術的成熟與完善，碳匯和化石能源資源的短缺，微藻生物能源終將實現與傳統能源的競爭，成為全社會重要的能源解決方案和供應體系。
http://www.china5e.com/show.php?contentid=154511
微藻制油,香港稱為海藻油.
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狗仔卡
發表於 2011-2-11 15:16:47
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發表於 2011-2-14 11:55:15
