為減緩全球變暖，人們需要一種不與農業爭地爭水的全新燃料源。近日在上海召開的“2008水産科技論壇”上，科學家介紹了一種來自海洋的新型生物燃料。

    人類必須開發石油的替代品，這已成為共識。糧食可以製造生物燃料，但全世界在2007年使用玉米僅生産了75億加侖酒精，且飼料、玉米的價格已飚升為過去的2倍。從長遠來看，酒精生産並不能減少溫室氣體的大量排放。為減緩全球變暖，人們需要一種全新的燃料源，不與農業爭地爭水，不需要耕作準備，也不使用有害化學製品。於是，更多科學家把目光投向了海洋，水生微藻養殖正是這樣一種燃料源。

    今年9月底在上海召開的“2008水産科技論壇”上，中國水産養殖工程學會首任主席、美國國家工程院院士王兆凱向大家介紹了來自海洋的一種新型生物燃料——硅藻。

    成本是最重要因素

    據王兆凱介紹，在替代石油的候選燃料源中，微藻處於領導地位，特別是硅藻。世界上有近10萬種硅藻。硅藻含有多種脂質，含有固醇、蠟、酰基脂質等化合物，一些硅藻的脂質含量高達70%%—85%%。通過改變生長條件，能提高不同種硅藻的脂質含量。全球石油俱樂部評估，1公頃微藻1年能生産96000升生物柴油，而1公頃油椰子只能生産5950升，1公頃大豆只能生産446升。

    美國早在1978年就開始了一項名為“水生種類計劃”的研究，證實用微藻製造生物柴油，是現在石油、柴油燃料的2倍多。日本這方面的研究集中在封閉系統上，非常昂貴，比如應用光纖視覺光發射機。他們獲得了高生産率，但仍然不能滿足可接受的操作成本要求。

    “目前最需要什麼技術？”王兆凱説，“是運行經濟、能保持特定微藻優勢的、開放的生産系統。我們目前採用海洋硅藻——角毛藻作為研發模型。當然其他品種的硅藻和其他種的微藻也可以考慮。從硅藻培養、分離到提取油脂和脂肪酸，整個過程都要符合經濟性。現在的生産系統，是一種基於開放型微藻培養系統的生物燃料生産系統，不僅能同時捕獲二氧化碳，在成本上也具有競爭力。”

    傳統上，水産養殖專家在封閉系統中培養微藻，這樣可以防止開放系統中不可避免的污染，但是管理困難，成本和能耗都很高。

    “我們從20世紀90年代末開始，已經建立了一個小型的商業系統並且成功運行，在開放系統中培養海洋硅藻——角毛藻，2004年申請了專利。”王兆凱説，目前現有的開放系統仍處於中試規模，並局限于幾種海洋硅藻，還需要做很多工作，將該系統延伸到淡水微藻品種，並且提高生産效率。

    燃料制取需要關鍵技術

    “微藻的收穫、提高光生物反應效率、油脂的提取、用硅藻油脂生産燃料是其中的關鍵技術。”王兆凱説。首先，將微藻從它們的生長介質中分離出來需要強烈的能量。常規分離方法，如離心分離、過濾或絮凝，操作困難並且需要在分離過程中添加化學品。比如角毛藻，它表面有一種活化物質，使我們可以用一種泡沫分離方法來集中微藻。應用泡沫分離方法，能夠從角毛藻養殖介質中分離90%%的角毛藻，而後，角毛藻再生。

    提高光生物反應效率，需要設計一個生産系統，使反應器中藻細胞濃度總是保持最優。由於硅藻體有一個硅酸鹽細胞壁，防護能力特別強，給油脂提取帶來了難度，常規方法如機械、化學或酶處理，都不是很有效。高溫分解技術需要輸入大量的能量，這會降低成本效率。現有一種HPQR替代方法，將硅藻從高壓區快速轉變為低壓，能使細胞破裂，在分離脂肪酸的過程中不需要進行過濾。對HPQR以及其他油脂提取方法的研究，將進一步推進微藻生物柴油向商業化邁進。將硅藻油脂轉變為生物柴油，要了解微藻的各種構成和油脂含量，開發合適的燃料生産方法，使産量最大化。同時，還必須掌握檢驗原料中油脂含量的可靠方法。

    海洋微藻生産優勢明顯

    王兆凱還告訴記者，最近一份研究報告指出，用微藻來生産生物柴油已經比礦物油具有價格競爭力。10—20年後，當容易開採的石油接近耗盡，全球變暖加劇，微藻生物柴油相對昂貴的石油替代品，如頁巖油和瀝青砂油，將具有更大的價格競爭力。而且，人們可以從微藻中提取出更多的生物製品和副産品，進一步提高微藻培養的經濟性。潛在的生物製品包括特效有機物，如食品級β胡蘿蔔素、醫藥品、色素以及多種通用的化合物，如多聚糖、碳水化合物、表面活化劑和生物氣體等發酵産品，還有高價值的油脂，可用於動物飼料。

    除此之外，微藻還可用於處理農業或市政廢水、提取其中廢棄營養獲得的潛在價值、減少溫室氣體排放的價值等。一家美國公司的研究報告指出，通過培養微藻，能減排柴油發電機廢氣中高達92%%的CO2，並能減少氧化氮的排放。

    産量高、需水少、肥料效率高，微藻的潛在産量超過陸地農作物産量的30倍，海洋微藻的生産優勢，加上燃料制取技術的不斷進步，廣闊的海洋正在成為我們新能源的希望。（記者 范建 常麗君）