作為傳統(tǒng)的化石能源,,石油和煤炭是地球通過漫長的地質(zhì)運(yùn)動才攢下的“家底”,,正在日漸短缺。生物質(zhì)能因?yàn)榭衫蒙矬w吸收今天的碳(空氣中的二氧化碳)直接合成含碳能源,,相關(guān)技術(shù)廣受關(guān)注,。
而微藻,目前被認(rèn)為是最具潛力的油脂生物質(zhì)資源,。
三位一體的新興產(chǎn)業(yè)
人們希望利用太陽能和二氧化碳,,通過光合作用獲得大量的含油微藻細(xì)胞,將油脂從微藻細(xì)胞中提取分離出來,再通過催化轉(zhuǎn)化過程將藻油制備成生物柴油或航空煤油,。
微藻制油優(yōu)點(diǎn)多多,。首先它不與人爭糧,不與糧爭地,,光合效率高,,可充分利用灘涂、鹽堿地,、沙漠,、山地丘陵進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng),也可利用海水,、苦咸水,、廢水等非農(nóng)用水進(jìn)行培養(yǎng)。其產(chǎn)出率高出傳統(tǒng)作物數(shù)十倍,,可有效解決非糧食可再生生物質(zhì)能源的資源瓶頸,。
微藻油脂含量高。在一定的誘導(dǎo)脅迫條件下,,某些單細(xì)胞微藻可積累相當(dāng)于細(xì)胞干重50%~70%的油脂,,這是其他任何油料作物都無法比擬的。
在利用微藻生產(chǎn)生物柴油的同時(shí),,還可副產(chǎn)大量的藻渣生物質(zhì),,作為進(jìn)一步生產(chǎn)蛋白質(zhì)、多糖,、色素,、碳水化合物等的原料,廣泛用作高值化學(xué)品,、保健品,、食品、飼料,、水產(chǎn)餌料等,。
而且特別重要的是,微藻制油具有二氧化碳減排效應(yīng),。理論上計(jì)算,,每生產(chǎn)培養(yǎng)1噸微藻,可以捕獲1.83噸二氧化碳,。
一些學(xué)者甚至認(rèn)為微藻是解決能源與環(huán)境問題的終極出路,微藻能源產(chǎn)業(yè)被認(rèn)為是集能源生產(chǎn),、固碳減排與農(nóng)業(yè)發(fā)展三位一體的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),。
復(fù)雜的系統(tǒng)工程
不過,“前途光明,道路曲折”,。雖然微藻用于生產(chǎn)生物燃料的優(yōu)勢明顯,,但微藻生物燃料技術(shù)鏈?zhǔn)且粋€復(fù)雜的系統(tǒng)工程,涉及多個科學(xué)與工程技術(shù)問題,。
大規(guī)模微藻生物質(zhì)資源獲得困難和微藻生物能源產(chǎn)品成本過高是目前微藻生物能源技術(shù)面臨的兩大瓶頸,。以目前的技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化,存在大規(guī)模培養(yǎng)占地面積過大,、基礎(chǔ)建設(shè)投資過高,、加工過程能耗物耗過大的問題。
這兩大瓶頸的解決需要從微藻生物能源產(chǎn)業(yè)鏈涉及的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)與突破,。
首先要強(qiáng)化優(yōu)質(zhì)藻種選育技術(shù)的研究,,通過現(xiàn)代生物技術(shù),獲得和構(gòu)建能夠適應(yīng)工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用,、高光效,、高油脂產(chǎn)率和高抗逆的工程微藻株系。
其次要特別加強(qiáng)微藻規(guī)模培養(yǎng)工藝與裝備技術(shù)開發(fā),。目前,,微藻的規(guī)模培養(yǎng)遠(yuǎn)未能充分發(fā)揮其速生高產(chǎn)的優(yōu)勢。因此需要發(fā)展高效低成本可規(guī)?;奈⒃迮囵B(yǎng)創(chuàng)新技術(shù)體系,,建立和發(fā)展廢水和燃廠廢氣CO2利用的微藻生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù),大幅度提高單位面積微藻生物產(chǎn)率,、降低物能消耗,,從根本上解決培養(yǎng)占地和成本瓶頸。
第三要研究開發(fā)高效低能耗的微藻加工轉(zhuǎn)化的工藝,、關(guān)鍵技術(shù)與裝備,,形成和建立以微藻生物柴油、航空煤油等為核心能源產(chǎn)品,,以微藻生物質(zhì)全組分多元化利用為特色的微藻生物煉制技術(shù)體系,。