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微藻:生物能源的新来源
  对于生物质能源的原料,人们的目光一直集中在传统的陈化粮、木质素、动物油脂等领域,而对于开发前景同样广阔、属水生植物的藻类却认识不足。事实上,作为一种重要的可再生资源,藻类具有分布广泛、生物量大、光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短、产量高等突出特点,藻类尤其是微型藻类的进一步开发利用,将提供新的资源来源。

  环球能源网认为,微藻作为能源原料的潜力巨大,其细胞中含独特的初级或次级代谢产物,化学成分复杂,太阳能转化效率可达到3.5%,是生产药品、精细化学品和新型燃料的潜在资源。从微藻中得到的脂肪酸可转化成脂肪酸甲酯,即生物柴油;在沸石催化剂的作用下,微藻通过热化学转化可生产出汽油型燃料;生长在海水中的绿藻,能积累大量游离的甘油以平衡环境中的盐浓度,其甘油的含量可占自身干重的85%。

  目前科研人员已逐步认识到,微藻作为生物能源,具有多方面的开发价值:繁殖快且所需养分不多,主要是阳光、水和CO2,不会与农牧业争地;相对于其他植物,藻类含有较高的脂类、可溶性多糖等,可以用来生产生物柴油或乙醇,还可望成为生产氢气的一条新途径;同木质纤维素材料相比,藻类的光合作用效率比树木高;易被粉碎和干燥,预处理成本较低;热解所得生物质燃油热值高,平均高达33MJ/kg,是木材或农作物秸秆的1.6倍;利用光合作用生长繁殖,捕获废气中的CO2,可起到保护环境的作用。

  基于其独特的优点,微藻可用于脱除烟气中的CO2,不过目前尚无工业应用的报道。该领域的研究主要集中在三个方面:一是高效固定CO2的藻种筛选和培养,目前适宜的藻种是蓝藻和绿藻,特别是绿藻中的小球藻;二是微藻固定CO2机理探索,研究重点是了解无机碳的利用形式、CO2浓缩机理以及高浓度CO2对微藻生长的影响;三是微藻培养条件的研究,探索营养、光照、温度、pH值和通气条件等因素的优化,以满足微藻生长的需要,是降低微藻生产成本的有效途径。

  将微藻作为能源资源作物进行开发,主要是用于生产乙醇、生物柴油、燃料油或制氢等。抚顺石化研究院的专家认为,将生物量转化为生物质能的方法有很多种,每一种都有其自身的优缺点,主要是根据生物量的来源及特点、最终转化形式、环境保护需求、经济效益等因素,进行转化方法的合理选择。

  在这一领域,美国已开发出利用一种自由漂浮的单细胞微藻替代糖来发酵生产乙醇的专利,目前还没有工业应用;日本两家公司联合开发出利用微藻将CO2转换成燃料乙醇的新技术,计划在2010年研制出有关设备;采用催化热解技术,已可以将微藻转化成高芳烃含量、高辛烷值的燃料油,新兴的液化法热解技术更是有效地降低了该过程的成本。此外,培养微藻制氢的商业化前景看好,但要使阳光转化为氢气的效率达10%才有经济性,目前仅为0.1%,还有一系列技术问题需要解决。

  藻类的用途很多,在我国主要作为保健食品和药用。事实上,利用藻类生产燃料的研究,无论从环保还是能源角度,都具有重要的意义。2007湖区域蓝藻的大面积爆发,使人们开始思考蓝藻的治理和利用问题,而将藻类转化成燃料油或许是太湖蓝藻变害为宝的良方,但要使其成为经济可行的能源生产方式,还有很多问题要解决。譬如,藻细胞的收获、藻细胞中水分的脱除、灰分的降低、目标产物的分离等。

  环球能源网认为,对于微藻开发利用的研究,主要应该关注细胞内外的含水率、脂类和蛋白质含量、纤维素与木质素含量比率等,以便研究下一步的目标产品。据了解,抚顺石化研究院已经开展了微藻利用的探索,对能够利用CO2并富集油脂的藻类进行筛选和培养,掌握了葡萄藻、小球藻、小环藻等典型藻种的培养条件和生长特性。今后,还将在藻种改良、光反应器,以及油脂、糖类、纤维素等目标产物分离方面进行深入研究。
责任编辑:Mark
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    摘要
    对于生物质能源的原料,人们的目光一直集中在传统的陈化粮、木质素、动物油脂等领域,而对于开发前景同样广阔、属水生植物的藻类却认识不足。事实上,作为一种重要的可再生资源,藻类具有分布广泛、生物量大、光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短、产量高等突出特点,藻类尤其是微型藻类的进一步开发利用,将提供新的资源来源。
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