随着化石能源的短缺日益凸显,以分布广泛、环境适应能力强、油脂含量高、生长周期短的藻类制备生物燃料显示出了广阔的发展前景。甚至有学者认为微藻是解决环境与能源问题的终极出路,微藻能源产业被认为是集固碳减排、能源生产与农业发展三位一体的战略性新兴产业。
着眼于藻类生物燃料的广阔前景,我国从“十一五”就已经开始布局以生物能源生产为目标的微藻能源研究。以中科院过程工程所、海洋所、青岛生物能源与过程所,华东理工大学、清华大学等为代表的众多科研单位相继开展了高产油藻种的改造与选育、高效微藻光反应器、高效加工、高密度培养等技术研究工作,形成了如微藻光合发酵诱导耦合培养技术、高效薄层开放池培养技术、高效低成本杂交式反应器技术、高效二氧化碳补碳技术、高效生物柴油催化转化技术、高效低成本湿藻油脂直接提取技术等一系列特色创新技术。
与传统的生物燃料相比,藻类生物燃料具有如下优势:一是环境适应性强。藻类对环境的适应能力远远优于其他油料作物。二是生长速度快。藻类是世界上生长最快的植物,可以日复一日地收获。三是含油量高。藻类干物质的含油量超过一半,最高可达70个百分点。四是产品附加值高。大部分藻类在产油的同时,会生产EPA、DHA、虾青素、胡萝卜素、藻蓝蛋白、饲料蛋白等高附加值产品,这些高附加值产品的综合利用可以大大加快藻类生物质能源的产业化进程。五是占用耕地少。藻类占海洋生物资源的一半,因而开发藻类生物燃料可利用广阔的海洋,节省陆地资源。而且特别重要的是,微藻制油具有二氧化碳减排效应。从理论上计算,每生产培养1吨微藻,可以捕获1.83吨CO2。
早在2年前,上海就开始着手研究利用藻类吸收工业排放的CO2,并制造生物柴油的新技术。如果将制油同CO2处理结合起来,则是非常重要的研究方向。
去年在上海世博园中国馆,新奥集团展示了国家“863”项目CO2-微藻-生物柴油关键技术研究取得的最新进展。该项目通过培养的微藻吸收CO2,并进行光合作用,最终形成类胡萝卜素、生物柴油等衍生品,可将CO2变废为宝。新奥计划用3~5年时间,让“微藻制油”走出实验室,实现产业化。
2011年1月份,山东省科学院生物所培育的高含油量海水微藻被山东省科技厅鉴定为国际先进水平。科研人员在实验室条件下,利用培育的微藻制取生物柴油的成本,折合成原油价格大约为100美元/桶,达到国际同类技术的先进水平;规模化培养之后这一成本还有望降低,从而为规模化生产创造条件。
目前我国藻类生物燃料相关技术总体水平与国外同步,部分领域研究思路和进展甚至处于领先地位,但大规模的过程优化、工艺评价、系统建设仍与国外有一定差距。今后我国应进一步推动自主知识产权的藻种选育与改造、规模化培养与加工关键技术的创新,建立全流程集成的中试示范体系,为2020年左右形成万吨级产业化示范奠定基础。 (责任编辑:杨莹莹)