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圖：微藻生物柴油生產工藝流程示意圖。 攝影：記者孟琳達
把綠色的微藻變成航空燃料，這可能嗎？當然！5月27日，記者從中科院青島生物能源與過程研究所（簡稱“青能所”）了解到，作為第二輪中美戰略與經濟對話的成果之一，在5月26日舉行的“中美可再生能源論壇和生物燃料論壇聯合開幕式”上，青能所與波音公司（Boeing Co.）研發中心共同簽署了《關于推進藻類可持續航空生物燃料合作備忘錄》，他們將在青島組建可持續航空生物燃料聯合實驗室，將“微藻變柴油”這一能源技術大規模研發。 創新 綠色微藻成航空燃料 5月27日，記者采訪到了青能所所長助理呂雪峰研究員。他告訴記者，近年來，航空燃油價格的波動、上漲與碳總量排放限額是國際航空業面臨的兩大問題，而藻類可持續航空生物燃料對于解決上述兩大問題具有極大潛力。 “微藻能源技術是一種利用微藻光合作用，將太陽能和二氧化碳轉化為能源產品的新型生物能源技術。如果發展好了 ，不僅可以增加能源供給、保障能源安全，還可以減排二氧化碳，并實現環境污水的治理。”呂雪峰告訴記者，青能所與美國波音公司合作推進的藻類可持續航空生物燃料是一項“以藻類為生物資源獲得微藻油，再經過化學催化、轉化成為航空油”的高新技術。這將加快藻類可持續航空生物燃料生產在中美兩國和全球范圍的實施和擴大。 優勢 含油量是大豆的3倍 微藻含油量有多少？和大豆、花生、菜籽等生物能源比有什么優勢？對此，青能所研究員劉天中告訴記者，微藻煉油的優勢很多，微藻從出生到可制油只需要兩周左右，而油料作物要幾個月。干藻含油量達百分之五六十，是大豆的幾倍。而且，微藻制取燃油不會引起“與人搶糧。” 劉天中說，一般大豆的含油量在20%左右，花生油、芝麻等在40%左右，而微藻的含油量最高能達到60%，至少是大豆的3倍。一般種一畝大豆一年下來最多產油300公斤，而一畝藻類至少能產2到3噸藻油。此外，微藻煉油還能固廢減排，如可以用廢水、廢氣養殖等。 記者看到，微藻煉油的過程要經過這樣幾個步驟：藻種規模培養，然后進行細胞采收，再進行油脂提取，然后把提取出的藻油進行催化轉化，最終變成生物柴油和航空燃油。令人稱奇的是，經過這些程序，藻油搖身一變，最后的模樣和大豆油、花生油看起來差不多。 前景 10年后將實現產業化 “目前的瓶頸在于大規模微藻生物量的獲得和大幅度降低生產成本。雖然目前微藻生物柴油的生產成本是石化柴油的幾倍甚至幾十倍，但技術進步會大大降低其成本，再加上國際油價的上漲，綜合利用與減排效益，其綜合成本一定可以實現與石化柴油相競爭。預計5年左右可以實現關鍵技術的重大突破，形成幾千噸至萬噸級的規模性示范，10年左右可以形成產業化。”劉天中說。 記者采訪了解到，青能所已經通過“創新團隊國際合作伙伴計劃”等人才項目，在微藻生物能源領域聚集了一批一流的科研人員；同時與美國波音公司、英荷殼牌集團等國內外機構合作，建立了國內布局最完整的生物能源領域關鍵技術研發體系，并已通過獲得內類科研經費資助近3400萬元。下一步，研究所計劃到2015年建設1座中國最大的微藻生物柴油產業化示范系統，并將研究所乃至青島地區建設成為國內最好的能源微藻研究與應用示范基地。 百名專家研究了兩年 “我們所里的100余名研究員用了兩年時間進行研究。”劉天中表示，青能所已建立了國內布局最完整的微藻生物能源關鍵技術研發體系，取得了一批具有國內領先水平的研究成果，包括：篩選了產油微藻藻株100余株，其中2株具有良好的產業化前景；開發了高效、低成本、可規模化的微藻高密度培養工藝，微藻產率和培養密度較傳統培養工藝系統分別提高了1.5倍和2.5倍。 “以前從微藻中提油，要先把微藻細胞干燥，然后再用溶劑萃取其中的油。這個過程中的能耗，幾乎等于提出的微藻能源產生的能量。而現在有了新的技術，我們已經可以不需對藻細胞進行干燥，直接從濕的顯微鏡中取油，大大降低能耗與成本。”劉天中說。 利用廢水就能養微藻 在中科院青島生物能源與過程研究所有一套裝置在陽光下運轉著，這就是微藻培養系統。 劉天中研究員介紹，藻類培養一般有兩種方式，一種是用密閉式光反應器，特點是里面的藻細胞生長快濃度高，缺點是設備與運行維持成本高。另一種是跑道式培養池，設備造價低，但培養的微藻密度低、速度慢。 現在他們把這兩種方式“雜交”結合起來，形成一種藕聯型微藻培養反應系統，結果成本降低三四倍，而微藻細胞的生長速度和培養密度都比跑道式培養池提高了兩三倍以上。 每生產一噸微藻生物質，可以吸收2噸二氧化碳，并放出1.5噸氧氣，微藻既可以用海水也可以用生活廢水培養，環保節能前景廣闊。 從出生到制油只需兩周 所謂微藻，是指一些需借助顯微鏡才能觀察到的單細胞、群體或絲狀的藻類，綠藻 、小球藻 、螺旋藻等都屬于“微藻家族”。微藻從出生到可以制油只需兩周左右時間，而油料作物要幾個月。 “微藻產油一點都不奇怪，石油本身就是億萬年前滄海變桑田過程中由深埋在地球內的微藻轉變形成的。”中科院海洋研究所微藻專家劉建國研究員說。 ?
把綠色的微藻變成航空燃料，這可能嗎？當然！5月27日，記者從中科院青島生物能源與過程研究所（簡稱“青能所”）了解到，作為第二輪中美戰略與經濟對話的成果之一，在5月26日舉行的“中美可再生能源論壇和生物燃料論壇聯合開幕式”上，青能所與波音公司（Boeing Co.）研發中心共同簽署了《關于推進藻類可持續航空生物燃料合作備忘錄》，他們將在青島組建可持續航空生物燃料聯合實驗室，將“微藻變柴油”這一能源技術大規模研發。
創新 綠色微藻成航空燃料
5月27日，記者采訪到了青能所所長助理呂雪峰研究員。他告訴記者，近年來，航空燃油價格的波動、上漲與碳總量排放限額是國際航空業面臨的兩大問題，而藻類可持續航空生物燃料對于解決上述兩大問題具有極大潛力。
“微藻能源技術是一種利用微藻光合作用，將太陽能和二氧化碳轉化為能源產品的新型生物能源技術。如果發展好了 ，不僅可以增加能源供給、保障能源安全，還可以減排二氧化碳，并實現環境污水的治理。”呂雪峰告訴記者，青能所與美國波音公司合作推進的藻類可持續航空生物燃料是一項“以藻類為生物資源獲得微藻油，再經過化學催化、轉化成為航空油”的高新技術。這將加快藻類可持續航空生物燃料生產在中美兩國和全球范圍的實施和擴大。
優勢 含油量是大豆的3倍
微藻含油量有多少？和大豆、花生、菜籽等生物能源比有什么優勢？對此，青能所研究員劉天中告訴記者，微藻煉油的優勢很多，微藻從出生到可制油只需要兩周左右，而油料作物要幾個月。干藻含油量達百分之五六十，是大豆的幾倍。而且，微藻制取燃油不會引起“與人搶糧。”
劉天中說，一般大豆的含油量在20%左右，花生油、芝麻等在40%左右，而微藻的含油量最高能達到60%，至少是大豆的3倍。一般種一畝大豆一年下來最多產油300公斤，而一畝藻類至少能產2到3噸藻油。此外，微藻煉油還能固廢減排，如可以用廢水、廢氣養殖等。
記者看到，微藻煉油的過程要經過這樣幾個步驟：藻種規模培養，然后進行細胞采收，再進行油脂提取，然后把提取出的藻油進行催化轉化，最終變成生物柴油和航空燃油。令人稱奇的是，經過這些程序，藻油搖身一變，最后的模樣和大豆油、花生油看起來差不多。
前景 10年后將實現產業化
“目前的瓶頸在于大規模微藻生物量的獲得和大幅度降低生產成本。雖然目前微藻生物柴油的生產成本是石化柴油的幾倍甚至幾十倍，但技術進步會大大降低其成本，再加上國際油價的上漲，綜合利用與減排效益，其綜合成本一定可以實現與石化柴油相競爭。預計5年左右可以實現關鍵技術的重大突破，形成幾千噸至萬噸級的規模性示范，10年左右可以形成產業化。”劉天中說。
記者采訪了解到，青能所已經通過“創新團隊國際合作伙伴計劃”等人才項目，在微藻生物能源領域聚集了一批一流的科研人員；同時與美國波音公司、英荷殼牌集團等國內外機構合作，建立了國內布局最完整的生物能源領域關鍵技術研發體系，并已通過獲得內類科研經費資助近3400萬元。下一步，研究所計劃到2015年建設1座中國最大的微藻生物柴油產業化示范系統，并將研究所乃至青島地區建設成為國內最好的能源微藻研究與應用示范基地。
百名專家研究了兩年
“我們所里的100余名研究員用了兩年時間進行研究。”劉天中表示，青能所已建立了國內布局最完整的微藻生物能源關鍵技術研發體系，取得了一批具有國內領先水平的研究成果，包括：篩選了產油微藻藻株100余株，其中2株具有良好的產業化前景；開發了高效、低成本、可規模化的微藻高密度培養工藝，微藻產率和培養密度較傳統培養工藝系統分別提高了1.5倍和2.5倍。
“以前從微藻中提油，要先把微藻細胞干燥，然后再用溶劑萃取其中的油。這個過程中的能耗，幾乎等于提出的微藻能源產生的能量。而現在有了新的技術，我們已經可以不需對藻細胞進行干燥，直接從濕的顯微鏡中取油，大大降低能耗與成本。”劉天中說。
利用廢水就能養微藻
在中科院青島生物能源與過程研究所有一套裝置在陽光下運轉著，這就是微藻培養系統。
劉天中研究員介紹，藻類培養一般有兩種方式，一種是用密閉式光反應器，特點是里面的藻細胞生長快濃度高，缺點是設備與運行維持成本高。另一種是跑道式培養池，設備造價低，但培養的微藻密度低、速度慢。
現在他們把這兩種方式“雜交”結合起來，形成一種藕聯型微藻培養反應系統，結果成本降低三四倍，而微藻細胞的生長速度和培養密度都比跑道式培養池提高了兩三倍以上。
每生產一噸微藻生物質，可以吸收2噸二氧化碳，并放出1.5噸氧氣，微藻既可以用海水也可以用生活廢水培養，環保節能前景廣闊。
從出生到制油只需兩周
所謂微藻，是指一些需借助顯微鏡才能觀察到的單細胞、群體或絲狀的藻類，綠藻 、小球藻 、螺旋藻等都屬于“微藻家族”。微藻從出生到可以制油只需兩周左右時間，而油料作物要幾個月。
“微藻產油一點都不奇怪，石油本身就是億萬年前滄海變桑田過程中由深埋在地球內的微藻轉變形成的。”中科院海洋研究所微藻專家劉建國研究員說。
