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微藻生产生物燃料——欲罢不能的话题
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2009年11月在珠海举行的中国藻类学会议上，利用微藻生产生物能源的研究十分抢眼。从会议报告来看，许多学者的研究甚至达到了一定的深度。而其中微藻大规模快速培养技术的研究发展得更是十分迅速。从研究规模和投入看，目前已有中国科学院水生生物所、中国科学院武汉植物园、过程工程研究所、中国科学院南海海洋所、中国科学院青岛海洋所等单位开展了选种、育种、大量培养、收集和提油等研究，并积极开展与我国大型石油化工企业的合作。
不仅中国如此，世界各国都在摩拳擦掌。1978年，美国能源部国家可再生能源实验室（NREL）最早启动了这项利用微藻生产生物柴油的水生生物种计划。从1990年到2000年，日本国际贸易和工业部曾资助了一项名为“地球研究更新技术计划”的项目，该项目利用微藻来生物固定二氧化碳, 并着力开发密闭光合生物反应器技术，通过微藻吸收火力发电厂烟气中的二氧化碳来生产生物质能源。2009年日本再次启动利用微藻生产生物能源的计划。进入21世纪，石油价格一度大幅上扬，刺激了微藻生物柴油技术的研究。目前各国的总投入达到数百亿美元。
从目前的研究进展和热衷程度看，一个能够替代石油的新能源似乎已经被找到，利用微藻生产生物燃料的产业化道路也似乎已经被开辟，让我们相信一个高效、清洁、环保的新能源时代已经到来。
利用微藻生产生物燃料的产业化道路真的被开辟了吗？一个新能源的时代真的如此清晰地展现在我们面前了吗？如果冷静下来，我们将会发现，至少目前阶段，利用微藻生产生物燃料还只是一个欲罢不能的话题，那个时代还很遥远。
微藻就是浮游植物，遍布全球各种水体。其类群繁多，种类丰富。作为生态系统中初级生产者，在能量转化和碳元素循环中起到举足轻重的作用。微藻能够把光合作用产物转化成油贮藏起来，在细胞内形成油滴，如葡萄藻、小球藻。有些藻类在缺氮等条件下，可大量积累油脂，含油量可高达70％。首先通过萃取、热裂解等方法从这些微藻中将油提取出来，再通过转酯化后可转变为脂肪酸甲酯，即生物柴油。因此，微藻确实能够生产生物能源。
由于微藻的生物量大，可利用滩涂、盐碱地、荒漠进行大规模培养，可利用海水、盐碱水和荒漠地区地下水进行培养，不与农作物争地、争水。微藻培养还可利用工业废气中的二氧化碳和氮氧化合物，缓解温室气体的排放，减少环境污染。此外，与柴油相比，生物柴油除了具有较好的燃料性能、润滑性能和安全性能，还具有二氧化硫和硫化物排放低、不含芳香族烷烃等环保特性。因此利用微藻生产生物能源确实是一个高效、清洁、环保的新能源途径，具有广阔的发展的潜力和优势。
然而，现阶段，高成本是利用微藻生产生物能源的主要障碍，使得利用微藻生产生物燃料成为一个欲罢不能的话题。高成本主要体现在两大技术方面，即大规模迅速培养和采收技术、油脂提取技术。目前，微藻的大规模迅速培养主要采用开放池和密闭反应器两类培养方式。前者易污染、占地、密度低、易受天气影响、培养效率低。后者造价高、运行成本高、不宜清洁。据资料，无论哪种方式，微藻光自养培养的成本都高，最易培养的螺旋藻也不低于2万元/吨，小球藻则高达到5万元/吨。此外微藻的采收、干燥成本也达到0.5万元/吨。
迄今为止，国内外还没有利用微藻生产生物能源的完整中试实验数据，这也为产业化发展增加了众多不明朗的因素。
降低成本应该是今后利用微藻生产生物能源的一个主要方向。降低成本的几条可能途径：一是通过技术的集成创新、系统优化来促进技术进步，降低绝对成本；二是利用微藻对CO2等废气废水的吸收特性，整合碳减排技术，降低相对成本；三是产物的多元利用，降低相对成本；四是整合湖泊藻华去除收集技术，加强藻华利用，摊薄藻华去除和打捞费用，降低相对成本。
日趋严重的富营养化现象使内陆水体蓝藻水华大量暴发，并在水体表面大量堆积，严重影响水体景观，而且其释放的藻毒素和异味物质严重损害水质，危及人类的健康和社会的可持续发展。因此，收集水体中的水华蓝藻并进行资源化利用，不仅利于减少水中的营养负荷、防止水质恶化，又能产生经济效益。利用藻类的高蛋白含量而将其用作饵料或饲料时，往往因为藻毒素的存在，受到诸多限制，但利用藻类生物量来生产生物能源是比较理想的利用途径，不受藻毒素存在的影响，而且可以摊薄藻华去除和打捞成本。
位于云南昆明的滇池是重富营养化湖泊，常年发生微囊藻水华，伴随束丝藻水华，且蓝藻浓度异常高，某些区域叶绿素a含量达到2.147mg/L以上。研究表明，滇池水华蓝藻的平均干重为10.7 g /L，其总酯含量占蓝藻干重的5-10 %，平均含量为7.21 %，滇池水华蓝藻生物能(烃类) 含量为1.77-2.07g/L，平均为1.95g/L。滇池水容量为15.7 亿m3，可以推算滇池水华蓝藻富含的生物能( 烃类) 含量为277.4万-324.5万吨，平均为305.4万吨。以微藻油脂的产油率为56 %计算，滇池水华蓝藻的生物柴油产能为15514万～17117万吨，平均为17111万吨。估算结果表明，利用水华蓝藻提取生物燃料具有广阔的应用前景，也符合现实水环境治理的需要。
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