石油是种****资源,地球上的石油资源总有耗尽的**,到时候怎么办?科学家们在打微藻的主意。研究发现,这种肉眼看不见的单细胞生物能用来提取生物柴油,中科院广州能源研究所的团队已经为此研究了5年之久。生产周期短,含油率高,又不与粮食*地盘,微藻能源在大规模替代化石燃料方面具有前景。不过,至今世界上仍无微藻制成的生物柴油进入市场。
藻类无处不在南极沙漠均能生存
要看见微藻,得借用显微镜。那小球藻来举例,它在显微镜下是一个又一个小圆圈,无数的藻聚集在一起,在玻璃皿上,就可以看到斑点状的物体。在中科院广州能源研究所的三水能源微藻培养基地,一排排容器当中装着绿色的液体,这些液体当中就融化着无数的小球藻。
藻类的生殖系统多为单细胞,能进行光合作用,几乎能存在所有类型的环境,海洋、湖泊、寒冷的南极、干旱的沙漠都能找到它的身影,端上餐桌的海带就是其中一种,而微藻是其中*为“小巧”的一类。
二战期间和二战后,美国和德国即开始研究微藻油脂作为食品和燃料的代用品。近年来石油价格不断攀升,对微藻开发燃料的研究更是趋之若鹜。
为何以微米为单位的单细胞生物可以跟燃料挂钩?中科院广州能源所生物质能生物转化团队博士丰平仲说,进行光合作用时,微藻可以将二氧化碳转化为自身的生物质,从而固定了碳元素,再将其转化成油脂,如果人工加入环境诱导,碳物质将更多向油脂积累的方向转移。
人工“催产”废水也能培养微藻
什么样的微藻适合培养并提取油脂?丰平仲说,这也有讲究,比如产油率高、在外界能适应高温及污染物的侵蚀等。能源所的实验室存储了200多种微藻,经筛选后,几个优势产油藻种就进入了研究员的视野,其中就包括小球藻。
藻类虽然生存能力强,但要快速获得,仍然需要人工“催产”。分离纯化后,小球藻株*先进入培养皿,**增殖后,小球藻越来越多,装它的容器切换成锥形瓶和反应器,加入小球藻9倍体积的营养液。为了催产,还会人工注入二氧化碳,在室内设置灯光照明,并翻搅藻类使得它充分进行光合作用。
几天后,小球藻就可以到户外的大池子里“游泳”了。1周后,通过离心机收集小球藻,并进行分类干燥、油脂提取,*后提炼出生物柴油,就算大功告成了。
目前,在广州能源研究所的微藻培养基地,微藻培养面积约1万平方米。在实验室,微藻的出油率*高可达到60%,但实际培养中,因外在环境因子的影响,目前*高产油率为25%,即1吨的小球藻能获得250公斤的生物柴油。
为了降低成本,用养牛场等农场的废水也是个不错的选择,废水中的氮、磷等营养成分可被微藻吸收,甚至发电厂烟气中的二氧化碳也能被利用。
微藻培养不和粮食*地盘
丰平仲说,玉米、大豆、花生等农作物都是大众熟悉的制油原料,但因为种植周期长,占用耕地,燃料要和粮食*“地盘”是一大弊端。地沟油制备生物柴油亦有成熟的技术,但地沟油却难以收集,资源有限。丰平仲说,与传统产油植物相比,微藻生长周期很短,较高的光合作用效率使其能获得高比例的生物质和油脂产量。值得一提的是,微藻的培养不需要可耕地,不跟粮食竞争,通过培养能获得大批量的微藻原料。
广州能源所从2009年开始研究这一项目,至今也有五年之久。上世纪80年代,美国能源部曾花费5000万美元启动微藻开发燃料的项目,但世界上却仍无微藻制成的生物柴油进入市场。丰平仲称,*关键的原因在于成本。“目前跟石油价格相比,仍然没有优势。”丰平仲说,成本的降低需要从多方面入手,比如继续选育产油率*高的优势藻种,突破废水、废气培养微藻等关键技术等。
微藻提取生物柴油的产业化之路还要多久?丰平仲称,目前还尚未知,但化石燃料的形成需要上**年,石油是一种****资源,“微藻能源产业化仍值得期待。”
1吨小球藻能制250公斤生物柴油
分离纯化,小球藻株进入培养皿,**增殖
小球藻越来越多,容器切换成锥形瓶和反应器,加入营养液,整个液体呈现出漂亮的绿色
为了催产,人工注入二氧化碳,在室内设置灯光照明,让它充分光合作用
几天后,小球藻进入户外大池子“游泳”
1周后,通过离心机收集小球藻,分类干燥,再进行油脂提取,*后提炼出生物柴油
采写:阳广霞谢舜源