海藻也能榨取柴油,聽(tīng)起來(lái)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(cháng)、山東海洋工程研究院院長(cháng)李乃勝說(shuō)。 目前,駐魯的海洋專(zhuān)家已經(jīng)在實(shí)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)達到68%,并在此基礎上制取生物柴油。有專(zhuān)家認為,海洋微藻的能源化利用,有望成為“后石油時(shí)代”破解能源危機的一把鑰匙。 據了解,山東有十幾個(gè)課題組在從事微藻研究,已發(fā)現、篩選、培育幾十個(gè)富油藻種,并開(kāi)始運用基因工程技術(shù)來(lái)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(mǎn)足全國一半的用油需求
我國從1993年起已經(jīng)成為一個(gè)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定的中東地區進(jìn)口,一旦有突發(fā)事件發(fā)生,就會(huì )造成石油供應減少或中斷,將嚴重威脅國家安全和國民經(jīng)濟的發(fā)展。 “從國家發(fā)展的戰略高度考慮,尋找可再生資源已成為當務(wù)之急!敝袊Q蟠髮W(xué)教授管斌認為,利用藻類(lèi)生物質(zhì)生產(chǎn)液體燃料,對緩解人類(lèi)面臨的糧食、能源、環(huán)境三大危機,有著(zhù)巨大的潛力,對于減少對石油的依賴(lài)、保證國家能源安全具有深遠意義。 據了解,我國的有機碳組成中,海洋藻類(lèi)占了1/3,藻類(lèi)是一種數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(lèi)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(zhuān)家韓笑天說(shuō),利用微藻生產(chǎn)生物能源具有潛在的應用前景。微藻能夠有效地利用太陽(yáng)能,通過(guò)光合作用固定二氧化碳,將無(wú)機物轉化為氫、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(méi)有凈增加。 “微藻是未來(lái)重要的可再生能源之一!敝袊Q蟠髮W(xué)教授潘克厚說(shuō),微藻的種質(zhì)資源豐富,不會(huì )因收獲而破壞生態(tài)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(cháng)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(lèi)含量在20%至70%,這是陸地植物遠遠達不到的,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)油效率相當高,在一年的生長(cháng)期內,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(shù)能產(chǎn)5950升,而一公頃的微藻能產(chǎn)生物質(zhì)燃油95000升。 據專(zhuān)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(lái)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33MJ/kg,是木材或農作物秸稈的1.6倍。 潘克厚說(shuō),微藻在生長(cháng)過(guò)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合,國外已經(jīng)有利用發(fā)電廠(chǎng)排放的廢棄二氧化碳生產(chǎn)微藻的嘗試,占地1平方公里的養藻場(chǎng)一年可以處理5萬(wàn)噸二氧化碳。 中科院青島生物能源與過(guò)程研究所生物制氫團隊負責人郭榮波說(shuō),微藻比植物有更高的光能轉化效率,據估計,微藻生物質(zhì)產(chǎn)量可達到陸地植物的300倍。而且微藻生長(cháng)的適應性強,海水、淡水都可以養殖,微藻農場(chǎng)可設于任何地點(diǎn),可以在鹽堿地、粘土地、灘涂以及淺海、湖泊養殖,不與糧爭地,不與人爭糧!拔覈}堿地面積達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(mǎn)足全國50%的用油需求! 專(zhuān)家們認為,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)一噸酒精需要3噸糧食作為原料。如果每年生產(chǎn)一千萬(wàn)噸酒精,就需要三千萬(wàn)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(zhù)可利用的土地不斷減少,在世界范圍內,糧食供給越來(lái)越成為影響人類(lèi)生存的大問(wèn)題,如果每年生產(chǎn)幾千萬(wàn)噸酒精,都以糧食為原料,顯然是不可能的,而利用微藻來(lái)制取酒精和生物柴油,顯然是“一舉數得”。
微藻制油已為日美等國關(guān)注
美國從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。這一計劃因為研究經(jīng)費精減、藻類(lèi)制油成本過(guò)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(lèi)在實(shí)驗室條件下脂質(zhì)含量可達到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(hù)外生產(chǎn)也可增加到40%以上。這為未來(lái)研究提供了堅實(shí)基礎。 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(chǎng)煙道氣相連接的商業(yè)化系統,成功地利用煙道氣的二氧化碳,大規模光合成培養微藻,并將微藻轉化為生物“原油”,其產(chǎn)率可達到每年每英畝提供5000至10000加侖生物柴油和相當量生物乙醇的水平。 2007年,由美國能源部圣地亞國家實(shí)驗室牽頭,美國國內十幾家實(shí)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(shí)現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至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,轉化太陽(yáng)能為生物質(zhì)能的技術(shù),在離電廠(chǎng)煙囪幾百米處的跑道池中規模培養海藻,并將其轉化為燃料,每5公斤藻可產(chǎn)1升燃料。 據中國海洋大學(xué)教授潘克厚等海洋專(zhuān)家介紹,在微藻產(chǎn)乙醇方面,美國也已開(kāi)發(fā)出利用微藻替代糖來(lái)發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的專(zhuān)利,目前還沒(méi)有工業(yè)應用;日本兩家公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)出利用微藻將二氧化碳轉換成燃料乙醇的新技術(shù),計劃在2010年研制出有關(guān)設備。
微藻制油應列為國家工程
鑒于微藻的重要能源價(jià)值以及世界各國能源微藻研究的進(jìn)展,有專(zhuān)家建議,我國應立即啟動(dòng)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(dòng)態(tài),作好長(cháng)遠計劃。 我國在能源微藻基礎研究方面有很強的力量:南北眾多高校和科研院所承擔了多項國家及省部級微藻分類(lèi)、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;我國在微藻大規模養殖方面走在世界前列,養殖的微藻種類(lèi)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(zhuān)家建議,利用微藻制取生物柴油,具有重要的政治、經(jīng)濟、科學(xué)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(fā)改委、財政部、能源局等部委在科技立項時(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家重點(diǎn)實(shí)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(gè)海洋院所的科研力量,形成一個(gè)技術(shù)平臺,爭取在藻種篩選、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。 |