微藻柴油

微藻是光合效率最高的原始植物之一，與農作物相比，單位面積的產率可高出數十倍。微藻生物柴油技術首先包括微藻的篩選和培育，獲得性狀優良的高含油量藻種，然後在光生物反應器中吸收陽光、CO2 等，生成微藻生物質，最後經過採收、加工，轉化為微藻生物柴油。

基本介紹

• 中文名：微藻柴油
• 外文名：Microalgae diesel
• 定義：由微藻生產的生物柴油
• 基本原理：利用微藻光合作用

基本定義

中文名稱：微藻柴油英文名稱：Microalgae diesel

各種微藻

定義：由微藻（可在水中養殖的光合生物）生產的生物柴油。

基本原理

微藻制油的原理是利用微藻光合作用，將化工生產過程中產生的二氧化碳轉化為微藻自身的生物質從而固定了碳元素，再通過誘導反應使微藻自身的碳物質轉化為油脂，然後利用物理或化學方法把微藻細胞內的油脂轉化到細胞外，再進行提煉加工，從而生產出生物柴油。 即通過藻類的光合作用，將廢水中的營養物質和空氣中的二氧化碳轉化為生物燃料、蛋白質。“這是一個變廢為寶的產業，而且還可以生產更多的下游產品。”在石油價格大幅上升，糧食短缺問題日漸突出的今天，該產業有著廣闊的發展前景。

微藻和微藻汽油

發展前景

如果在我國廣闊的沿海和內地水域大規模種植工程高油藻類，生物柴油的生產規模可以達到數千萬噸。這並非遙不可及。在科研人員的積極探索下，國內在海洋微藻製取生物柴油方面已取得可喜成果，更宏大的項目正在醞釀之中。

中國工程院院士閔恩澤日前在華中科技大學演講時透露，我國將有部分城市銷售含5%微藻生物柴油的“綠色石油”。但受成本和生產條件制約，這種“綠色石油”大力推廣還需時日。

閔恩澤院士算了一筆賬：如果推廣含5%生物柴油的清潔燃油，以我國石油的使用量計算，生物柴油的需求量是600萬噸。這項技術的經濟和生態效益都非常可觀。

微藻柴油可望滿足全國一半用油

“在顯微鏡下，海藻就像一個油葫蘆，比油菜籽、花生的含油量高7～8倍，比玉米高十幾倍。”山東海洋工程研究院院長李乃勝介紹，海洋微藻製取生物柴油是國際新能源領域的新方向。

專家指出，我國鹽鹼地面積達1.5億畝。如果用14%的鹽鹼地培養微藻，在技術成熟的條件下，生產的柴油量就可滿足全國50%的用油需求。

中國海洋大學教授潘克厚說，微藻資源豐富，不會因收穫而破壞生態系統，可大量培養而不占用耕地。另外，它的光合作用效率高，生長周期短，單位面積年產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%，是陸地植物遠遠達不到的，不僅可生產生物柴油或乙醇，還有望成為生產氫氣的新原料。

閔恩澤院士表示，在使用秸稈生產乙醇汽油之後，利用微藻生產生物柴油是現在最新的“綠色”燃油技術，不過技術雖已成熟，但微藻燃油生產系統的投產還需要時間。他認為，要讓普通交通工具都“喝”上微藻生物柴油，還必須跨越三道檻：首先是成本。微藻燃油項目的產業鏈很長，藻類的培養成本很高，製成品的價格是石油的好多倍；其次，微藻生物柴油項目要投產，規模要很大才能做，而各個研究機構的生產規模都很小；再次，難以找到合適的生產場地。在藻類培養中，藻類的密度只能到1%~2%，如果太密藻類就無法吸收陽光。微藻生長對陽光和水的高要求，決定了需要大型的場地。

微藻是潛力很大的生物能源，但規模和成本是開發微藻的兩大瓶頸問題，因此要把微藻生物柴油技術作為一項長遠事業，重視方案和路線選擇。

上海加緊開發微藻制油新技術

由上海市科委立項的微藻制油項目已取得小試階段性成果。科研人員正加緊研發既能產出柴油，又能減排二氧化碳的微藻制油新技術，並準備將成果率先套用於治理燃煤電廠廢氣。

主持藻類制油研究的上海交通大學副教授繆曉玲表示，課題組正在解決品種選擇問題。全世界已知的藻類有近3萬種，其中含油量高的未必長得快，長得快的又未必適應高濃度二氧化碳環境。科研人員希望從中找到最適宜的品種，讓微藻能大量吸收二氧化碳，並通過葉綠素的光合作用製造生長所需的養分，從中提取出油脂，再製備出生物柴油。這種生物柴油與傳統石化柴油的性質和成分相似，某些指標如發動機低溫啟動性能甚至更好。

為實現微藻柴油產業化，課題組計畫開發適合工業化生產的連續採收、能源消耗低的脫水乾燥和微藻制油技術，建立規模化的微藻制油工廠，在大型容器中養殖微藻。按照構想，白天，陽光和工業二氧化碳廢氣將為微藻創造出適宜的生長條件；夜晚，光合作用停止，但依然可以給微藻“餵食”工業廢水，讓它們利用廢水中的糖製造養分；“榨油”之後的微藻殘渣，則可以作為新型生物質能鍋爐的燃料。經過這一輪的綠色循環，微藻柴油能做到讓汽車的碳排放降為零。

上海交大生物質能研究中心主任羅永浩教授認為，上海有很多大型燃煤電廠，其氣體排放組成中有99%是二氧化碳，運用這項技術可使微藻制油在本地循環起來。

據了解，藻類含有大量生物油脂，部分品種含油量達70%。它們的光合作用效率高，生長迅速，最多兩周就可以完成一個生長周期。研究表明，每公頃土地玉米年產油量只有120升，大豆為440升，而藻類可達1.5萬至8萬升。藻類將是非常有潛力的生物柴油來源。殼牌、雪佛龍等石油巨頭以及正致力於新能源開發的微軟董事長比爾·蓋茨，近兩年已投入巨資啟動微藻制油研發。微藻制油需國家立項支持

鑒於微藻的重要能源價值以及世界各國對能源微藻研究不斷深入，有專家建議，我國應立即啟動微藻產乙醇、產油技術的研究，對微藻產氫也要注意動態跟蹤，作好長遠規劃。

我國在能源微藻基礎研究方面擁有很強的研發力量，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資源。目前我國在微藻大規模養殖方面已走在世界前列。

專家建議，利用微藻製取生物柴油，具有重要的政治、經濟、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，鼓勵相關企業開發微藻制油自動化設備，大力促進微藻制油產業化。

已開發國家大力開發微藻制油

美國從1976年起就啟動了微藻能源研究，攻關以化石燃料產生的廢氣生產高含脂微藻。這一計畫雖然因經費精簡、藻類制油成本過高於1996年終止，但美國科學家已經培育出了富油的工程小環藻。這種藻類在實驗室條件下的脂質含量可達到60%以上(比自然狀態下微藻的脂質含量提高了3～12倍)，戶外生產也可增加到40%以上，為後來的研究提供了堅實基礎。

2006年，美國兩家企業建立了可與1040兆瓦電廠煙道氣相連線的商業化系統，成功地利用煙道氣中的二氧化碳進行大規模光合成培養微藻，並將微藻轉化為生物“原油”。2007年，美國宣布由國家能源局支持的微型曼哈頓計畫，計畫在2010年實現微藻製備生物柴油工業化，各項技術研發全面提速。

2007年，以色列一家公司對外展示了利用海藻吸收二氧化碳，將太陽能轉化為生物質能的技術，每5千克藻類可生產1升燃料。

此外，在微藻制乙醇方面，美國已開發出利用微藻替代糖來發酵生產乙醇的專利；日本兩家公司聯合開發出了利用微藻將二氧化碳轉換成燃料乙醇的新技術，計畫在2010年研製出有關設備，並投入工業化生產。