生物微藻 制取柴油

樂(lè) 章

如果在中國(guó)廣闊的沿海和內(nèi)地水域大規(guī)模種植工程高油藻類(lèi)，生物柴油的生產(chǎn)規(guī)?？梢赃_(dá)到數(shù)千萬(wàn)噸。

微藻制油效益高

目前，海洋專(zhuān)家已經(jīng)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。據(jù)了解，我國(guó)的有機(jī)碳組成中，海洋藻類(lèi)占了1／3，藻類(lèi)是一種數(shù)量巨大的可再生資源，也是未來(lái)提供生物質(zhì)能源的潛在寶庫(kù)。

“在顯微鏡下，海藻就像一個(gè)油葫蘆，比油菜籽、花生的含油量高7～8倍，比玉米高十幾倍?！鄙綎|海洋工程研究院院長(zhǎng)李乃勝介紹，海洋微藻制取生物柴油是目前國(guó)際新能源領(lǐng)域的新方向。

微藻對(duì)環(huán)境的適應(yīng)力很強(qiáng)，在很惡劣的條件下仍能生存，也不會(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。它的光合作用效率高，生長(zhǎng)周期短，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％，是陸地植物遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的，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(shù)能產(chǎn)5950升，而一公頃微藻能產(chǎn)9.5萬(wàn)升。微藻不僅可生產(chǎn)生物柴油或乙醇，還有望成為生產(chǎn)氫氣的新原料。

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(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)每千克33兆焦耳，是木材或農(nóng)作物秸稈的1.6倍。

專(zhuān)家指出，中國(guó)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)的柴油量就可滿(mǎn)足全國(guó)50％的用油需求。

微藻固碳清潔無(wú)害

山東科技大學(xué)教授田原宇表示，“現(xiàn)在被認(rèn)為有效的二氧化碳捕集、封存方法，如海底封存、廢棄煤礦封存、油田封存等，都存在成本高、難操作和可能引起其他環(huán)境災(zāi)難的問(wèn)題。而生物法固定二氧化碳是地球上主要的、有效的固碳方式。與此同時(shí)，能源緊缺是全球性問(wèn)題，發(fā)展低碳排放的可再生能源和生物質(zhì)能源，是解決能源緊缺的重要出路。如果能用二氧化碳生產(chǎn)生物質(zhì)油，將二氧化碳化害為利、變廢為寶，一舉數(shù)得?！?/p>

中國(guó)海洋大學(xué)教授潘克厚說(shuō)，“微藻在生長(zhǎng)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(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(wàn)噸二氧化碳。”

以60萬(wàn)千瓦燃煤發(fā)電廠為例，年排放二氧化碳260TY噸，利用微藻技術(shù)，二氧化碳的捕集封存率為75％，微藻轉(zhuǎn)化率是30％，微藻液化油的收率也是30％。估算可處理二氧化碳195萬(wàn)噸，可收獲物質(zhì)油17.55萬(wàn)噸。

“就這個(gè)項(xiàng)目而言，在封存和利用二氧化碳的同時(shí)，還能產(chǎn)生97.5萬(wàn)噸的氧氣；另外，如果能把這個(gè)項(xiàng)目減排的二氧化碳納入清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)，還能獲得額外收益?！碧镌顚?duì)這項(xiàng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益非常看好。

值得注意的是，地球上的光合作用90％是由藻類(lèi)進(jìn)行的。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(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(méi)有凈增加。

國(guó)外大力開(kāi)發(fā)微藻

美國(guó)從1976年起就啟動(dòng)了微藻能源研究，攻關(guān)以化石燃料產(chǎn)生的廢氣生產(chǎn)高含脂微藻。這一計(jì)劃雖然因經(jīng)費(fèi)精簡(jiǎn)、藻類(lèi)制油成本過(guò)高于1996年終止，但美國(guó)科學(xué)家已經(jīng)培育出了富油的工程小環(huán)藻。這種藻類(lèi)在實(shí)驗(yàn)室條件下的脂質(zhì)含量可達(dá)到60％以上(比自然狀態(tài)下微藻的脂質(zhì)含量提高了3～12倍)，戶(hù)外生產(chǎn)也可增加到4％以上，為后來(lái)的研究提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2006年，美國(guó)兩家企業(yè)建立了可與1040兆瓦電廠煙道氣相連接的商業(yè)化系統(tǒng)，成功地利用煙道氣中的二氧化碳進(jìn)行大規(guī)模光合成培養(yǎng)微藻，并將微藻轉(zhuǎn)化為生物“原油”。2007年，美國(guó)宣布由國(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)微藻制備生物柴油工業(yè)化，各項(xiàng)技術(shù)研發(fā)全面提速。

2007年，以色列一家公司對(duì)外展示了利用海藻吸收二氧化碳，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能的技術(shù)，每5千克藻類(lèi)可生產(chǎn)1升燃料。

此外，在微藻制乙醇方面，美國(guó)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；日本兩家公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)出了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，并投入工業(yè)化生產(chǎn)。

鏈接：

微藻固碳制油的主體設(shè)備是一種適合微藻生長(zhǎng)的塔式立體培養(yǎng)器，將含有二氧化碳的電廠煙氣從塔底分段進(jìn)氣、逐級(jí)溶碳脫氧、分段外排；而含有藻種的養(yǎng)殖液體從塔頂逐級(jí)流到塔底，通過(guò)光合作用完成微藻的一個(gè)生長(zhǎng)周期；塔底微藻與養(yǎng)殖液分離，大部分藻液外排分離微藻和養(yǎng)殖液，小部分藻液作為藻種。回收的養(yǎng)殖液在補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)后，用養(yǎng)殖液泵送回塔頂進(jìn)行再次循環(huán)。通過(guò)微藻連續(xù)養(yǎng)殖和二氧化碳減排偶聯(lián)，最終實(shí)現(xiàn)二氧化碳的固定和資源化利用。這項(xiàng)技術(shù)的配套設(shè)備比較簡(jiǎn)單、投資也不大，微藻高壓濕式法生產(chǎn)液體燃料所需的處理和加工成本低。