海洋微藻有望破解“后石油時(shí)代”能源危機(jī)
14%的鹽堿地種微藻 將滿足50%的柴油需求
    2009-04-01    本報(bào)記者:王海鷹    來源:經(jīng)濟(jì)參考報(bào)

  海藻也能榨取柴油,聽起來匪夷所思,但這決不是天方夜譚!霸陲@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(guó)一半的用油需求

  我國(guó)從1993年起已經(jīng)成為一個(gè)石油進(jìn)口國(guó)。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(guó)家安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
  “從國(guó)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。”中國(guó)海洋大學(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(guó)家能源安全具有深遠(yuǎn)意義。
  據(jù)了解,我國(guó)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(guó)海洋大學(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(guó)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!拔覈(guó)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(guó)50%的用油需求!
  專家們認(rèn)為,我國(guó)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(guó)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(guó)關(guān)注

  美國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)能源部圣地亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室牽頭,美國(guó)國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)家工程

  鑒于微藻的重要能源價(jià)值以及世界各國(guó)能源微藻研究的進(jìn)展,有專家建議,我國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)家對(duì)此應(yīng)加大科技支持力度,使之上升為國(guó)家項(xiàng)目。微藻制油需要國(guó)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。山東匯聚了我國(guó)海洋科技力量的半壁江山,擁有一支海洋科技領(lǐng)域的“國(guó)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。

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