山東省成功探索海洋微藻制取生物柴油

　　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、山東海洋工程研究院院長李乃勝說。

　　日前，駐魯科研單位已經(jīng)在實驗室取得了初步成果，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代破解能源危機(jī)的一把鑰匙。

　　據(jù)悉，和現(xiàn)已初步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的玉米等糧食作物制取生物柴油的方式相比，海洋微藻產(chǎn)量高，單位面積產(chǎn)量是糧食的幾十倍，生長周期短、繁殖快，還不占用耕地。同時，微藻個體小、木素含量很低，易粉碎干燥，用藻類來生產(chǎn)液體燃料所需處理和加工條件相對較低，生產(chǎn)成本較低。此外，微藻生長又可以消耗大量的二氧化碳，從微藻到油的生產(chǎn)過程也可以實現(xiàn)零排放，具有良好的環(huán)保效益。

　　利用藻類生物質(zhì)生產(chǎn)液體燃料對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。專家指出，我國鹽堿地面積達(dá)1.5億畝，如果用14%的鹽堿地培養(yǎng)微藻，在技術(shù)成熟的條件下，生產(chǎn)的柴油量可滿足全國50%的用油需求。

　　由于種種原因，在世界范圍內(nèi)這項技術(shù)還沒有實現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用。山東省科技廳副廳長、山東海洋工程研究院院長李乃勝表示，在海洋領(lǐng)域，山東匯聚了一支國家級的科研力量，而海洋微藻制取生物柴油，是目前國際新能源領(lǐng)域的新方向，駐魯科研單位目前已經(jīng)在實驗室階段取得一定科研成果。

　　海工院在組織不同科研單位之間的交流和合作的同時，推動企業(yè)界了解科研動向和潛在的市場價值，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合和技術(shù)集成。

　　在科學(xué)家看來，海洋是能源寶庫，除了富油微藻生產(chǎn)生物柴油這一路徑外，研究發(fā)現(xiàn)，有的微藻種類還能通過光合作用產(chǎn)氫，而氫是一種完全潔凈高效的能源。專家認(rèn)為，這也有可能成為一個重要的新能源方向。

　　目前，駐魯?shù)暮Ｑ髮＜乙呀?jīng)在實驗室取得了初步成果，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“后石油時代”破解能源危機(jī)的一把鑰匙。

　　據(jù)了解，山東有十幾個課題組在從事微藻研究，已發(fā)現(xiàn)、篩選、培育幾十個富油藻種，并開始運用基因工程技術(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�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，對于減少對石油的依賴、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�海洋大學(xué)教授潘克厚說，微藻的種質(zhì)資源豐富，不會因收獲而破壞生態(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，生長周期短，倍增時間約3-5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。微藻脂類含量在20%-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，在一年的生長期內(nèi)，1公頃玉米能產(chǎn)172升生物質(zhì)燃油；1公頃大豆能產(chǎn)446升；1公頃油菜籽能產(chǎn)1190升；1公頃棕櫚樹能產(chǎn)5950升；而1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，微藻生物質(zhì)產(chǎn)量可達(dá)到陸地植物的300倍。微藻生長的適應(yīng)性強(qiáng)，海水、淡水都可以養(yǎng)殖，微藻農(nóng)場可設(shè)于任何地點，可以在鹽堿地、粘土地、灘涂以及淺海、湖泊養(yǎng)殖，不與糧爭地，不與人爭糧�！拔覈�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。”

　　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)1噸酒精需要3噸糧食作為原料。如果每年生產(chǎn)1千萬噸酒精，就需要3千萬噸玉米，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”。

　　微藻制油已被日美等國關(guān)注

　　美國從1976年起就啟動了微藻能源研究，研究以化石燃料產(chǎn)生的廢氣生產(chǎn)高含脂微藻。這一計劃因為研究經(jīng)費精減、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，這種藻類在實驗室條件下脂質(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實基礎(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5000-10000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驗室牽頭，美國十幾家實驗室和上百位科學(xué)家組成的聯(lián)盟宣布了由國家能源局支持的“微型曼哈頓計劃”，計劃在2010年實現(xiàn)微藻制備生物柴油的工業(yè)化。美國能源局計劃在各項技術(shù)全面進(jìn)展的前提下，將微藻產(chǎn)油的成本于2015年降至2-3美元/加侖。

　　2007年3月，以色列一家公司對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)，計劃在2010年研制出有關(guān)設(shè)備。

    我國“微藻生物柴油成套技術(shù)”項目啟動

　　2月28日上午，中國科學(xué)院與中國石油化工股份有限公司聯(lián)合召開了“微藻生物柴油成套技術(shù)”項目啟動會。中國石化方面出席會議的有閔恩澤院士、曹湘洪院士、楊元一副總工程師及中國石化科技開發(fā)部、發(fā)展計劃部、石油化工科學(xué)研究院等有關(guān)單位領(lǐng)導(dǎo)和專家。中國科學(xué)院副院長李靜海、高技術(shù)局副局長肖云漢、生物局和高技術(shù)局管理人員以及相關(guān)專家參加了會議。雙方就項目有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了討論評議。

　　微藻生物柴油成套技術(shù)項目倡議人閔恩澤院士介紹了項目的組織過程。他指出，從微藻轉(zhuǎn)化為生物柴油的過程中，微藻是基礎(chǔ)，光反應(yīng)器是轉(zhuǎn)化關(guān)鍵，要自始至終加強(qiáng)戰(zhàn)略研究。中國科學(xué)院與中國石油合作開發(fā)微藻生物柴油技術(shù)，近期要完成小試研究；2015年前后實現(xiàn)戶外中試裝置研發(fā)；遠(yuǎn)期將建設(shè)萬噸級工業(yè)示范裝置。

　　李靜海強(qiáng)調(diào)，微藻是潛力很大的生物能源，但規(guī)模和成本是目前開發(fā)微藻的兩大瓶頸問題，因此要把微藻生物柴油技術(shù)作為一項長遠(yuǎn)事業(yè)，重視方案和路線選擇。中科院與中國石化在微藻生物柴油這一前瞻性領(lǐng)域從一開始就以產(chǎn)業(yè)為導(dǎo)向緊密合作，為學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的合作提供了很好的示范，具有重要意義。中科院目前正在實施太陽能行動計劃中，微藻生物能源也是其中重要組成部分。

　　曹湘洪院士指出，在項目技術(shù)經(jīng)濟(jì)性方面，目光要放長遠(yuǎn)，堅持長期做戰(zhàn)，隨著技術(shù)進(jìn)步及環(huán)境要求提高，微藻生物柴油技術(shù)會體現(xiàn)出競爭力。要充分發(fā)揮合作雙方優(yōu)勢，形成優(yōu)勢互補，爭取產(chǎn)出高水平的科學(xué)技術(shù)成果，形成技術(shù)的自由運作權(quán)。

　　楊元一副總工程師總結(jié)指出，此次合作是強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，并具備完整的產(chǎn)業(yè)鏈，合作雙方應(yīng)充分利用國家政策，爭取國家支持。他要求項目成立領(lǐng)導(dǎo)小組和工作小組，加強(qiáng)項目組織管理，并且要將孤立的評價體系升華為關(guān)于微藻生物柴油的總評價體系，自始至終進(jìn)行微藻生物柴油技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境評價體系的建立與完善。

　　在《中國石化集團(tuán)公司與中國科學(xué)院全面戰(zhàn)略合作協(xié)議》框架下，中國石化科技開發(fā)部、中科院高技術(shù)局和生物局聯(lián)合調(diào)研后決定共同開展微藻生物柴油技術(shù)項目合作。雙方將在近期簽署項目合作協(xié)議。

　　微藻制油應(yīng)列為國家工程

　　鑒于微藻的重要能源價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)立即啟動微藻產(chǎn)乙醇、產(chǎn)油技術(shù)的研究，對微藻產(chǎn)氫也要注意跟蹤動態(tài)，作好長遠(yuǎn)計劃。

　　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)了多項國家及省部級微藻分類、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，國家對此應(yīng)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(fā)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。

　　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實驗室。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”。近期山東打算整合幾個海洋院所的科研力量，形成一個技術(shù)平臺，爭取在藻種篩選、培育上有所突破，建立一個富油藻種庫。

　　第三，動員感興趣的企業(yè)研究微藻制油的自動化設(shè)備，對愿意利用微藻生產(chǎn)柴油的企業(yè)，出臺鼓勵政策，盡快促成微藻制油的產(chǎn)業(yè)化。

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