“海洋微藻作為‘后石油時(shí)代’有望破解能源危機(jī)的一把鑰匙,，具有產(chǎn)能大、無污染,、可再生等優(yōu)點(diǎn),，發(fā)展前景十分美好。但由于我國(guó)海洋微藻能源研究及應(yīng)用尚處于起步階段,，仍有許多問題難以解決,。因此，海洋微藻能源的發(fā)展可謂喜憂參半,。”中國(guó)科學(xué)院海洋研究所研究員劉建國(guó)對(duì)記者表示,。
未來重要的可再生能源
海洋微藻沒有高等植物的根莖葉等細(xì)胞分化，在缺氮等條件下,，某些單細(xì)胞微藻可積累干重50%以上的油脂,，是最有發(fā)展前景的產(chǎn)油生物之一。
目前,，我國(guó)已經(jīng)成為世界上能源消耗和二氧化碳排放最大的國(guó)家之一,，如何減少和擺脫對(duì)化石資源的依賴，保障能源供給安全,，已經(jīng)成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展急需解決的重大戰(zhàn)略問題,。
劉建國(guó)介紹說，目前國(guó)內(nèi)外掀起了生物質(zhì)能源開發(fā)的熱潮, 其中利用油料作物生產(chǎn)生物柴油和利用產(chǎn)淀粉作物生產(chǎn)乙醇,，成為生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的主流,。巴西利用種植甘蔗和蓖麻來生產(chǎn)乙醇和生物柴油，美國(guó)利用種植玉米和大豆來生產(chǎn)乙醇和生物柴油,，歐洲主要利用種植油菜來生產(chǎn)生物柴油,，這些都受到了國(guó)際上的普遍重視。然而,，這些生物質(zhì)能源開發(fā)技術(shù)主要還是依賴農(nóng)作物，大量糧食和食用油的使用造成了世界糧食的緊張和價(jià)格的上漲,，導(dǎo)致生物質(zhì)能源開發(fā)與人爭(zhēng)土地,、水和糧食資源的被動(dòng)局面。
“我國(guó)人口多,、人均水土資源少的國(guó)情決定了依靠耕地大規(guī)模種植能源植物勢(shì)必與糧食安全發(fā)生沖突,，因此我國(guó)不能效仿國(guó)外的模式來發(fā)展生物質(zhì)能,，必須另辟新徑。”劉建國(guó)說,。
他進(jìn)一步解釋：“利用海藻生產(chǎn)生物質(zhì)能不僅有利于解決能源短缺的問題,，而且將大大推動(dòng)海洋生物資源開發(fā)，構(gòu)建新型農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式,，有利于環(huán)境質(zhì)量的改善,、修復(fù)和保護(hù)。”
據(jù)了解,，山東有十幾個(gè)課題組在從事微藻研究,，已發(fā)現(xiàn)、篩選,、培育了幾十個(gè)富油藻種,，并開始運(yùn)用基因工程技術(shù)改造藻種。還有一些技術(shù)力量正在進(jìn)行微藻生物柴油制備技術(shù)的研究,。
中科院海洋研究所專家韓笑天表示,，海洋微藻產(chǎn)油主要基于微藻細(xì)胞吸收二氧化碳，光合效率高,、生長(zhǎng)繁殖快,，并且在某些條件下可以大量積累油脂，經(jīng)過生物冶煉可開發(fā)生物柴油和優(yōu)質(zhì)航空汽油,，直接應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)和交通領(lǐng)域,，其優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)十分明顯。而且微藻生物能源可以再生,，燃燒后不排放有毒有害物質(zhì),，對(duì)大氣二氧化碳沒有凈增加。
海洋微藻利用天然海水作為培養(yǎng)基,，對(duì)于淡水資源十分缺乏的中國(guó)來說具有獨(dú)特的吸引力,。發(fā)展海洋微藻產(chǎn)業(yè)可以充分利用我國(guó)廣闊的海域、鹽堿灘涂等非耕國(guó)土資源,，不存在與傳統(tǒng)糧食作物爭(zhēng)地的問題,。據(jù)計(jì)算，我國(guó)鹽堿地達(dá)1.5億畝,，如果用1/3的鹽堿地養(yǎng)殖微藻,，所生產(chǎn)的生物柴油就可以滿足全國(guó)的燃油需求。
“微藻是未來重要的可再生能源之一,。”中國(guó)海洋大學(xué)教授潘克厚說,，微藻的光合作用效率高，生長(zhǎng)周期短,，倍增時(shí)間約3～5天,，有的藻種甚至一天可以收獲兩季,，單位面積年產(chǎn)量是糧食的幾十倍乃至上百倍。而且微藻脂類含量在20%～70%,，這是陸地植物遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的,，可用于生產(chǎn)生物柴油或乙醇，還可望成為生產(chǎn)氫氣的一條新途徑,。
海洋微藻能源發(fā)展之憂
劉建國(guó)指出,，我國(guó)海洋微藻能源研究及應(yīng)用尚處于起步階段，存在的突出問題是成本過高,，理論和現(xiàn)實(shí)差距大,，許多關(guān)鍵技術(shù)有待突破，相關(guān)工程技術(shù)需要集成,。
目前,，生長(zhǎng)快的微藻藻種通常含油量只有10%～20%，體積小于10微米的細(xì)胞也不易于收獲,，而含油量大于60%的藻種生長(zhǎng)速度較慢,，因此需要開展工程藻種的良種優(yōu)化，選育細(xì)胞生長(zhǎng)快,、含油量高和易于收獲的藻種?，F(xiàn)在的研究工作多停留在實(shí)驗(yàn)室和小規(guī)模基礎(chǔ)上,，缺少適宜于自然陽光和溫度變化條件下的細(xì)胞高密度原理與培養(yǎng)技術(shù),，如何規(guī)模放大是當(dāng)前的主要瓶頸。此外,，微藻細(xì)胞小,、細(xì)胞壁大多堅(jiān)硬，缺乏經(jīng)濟(jì)有效的藻體收獲和細(xì)胞破壁技術(shù),，也是當(dāng)前面臨的問題,。
劉建國(guó)說，微藻細(xì)胞工程培養(yǎng)存在多種渠道的敵害生物污染,，嚴(yán)重影響培養(yǎng)效率甚至導(dǎo)致徹底失敗,，需要建立敵害生物污染綜合防治技術(shù)。另外,，目前關(guān)鍵培養(yǎng)裝置的規(guī)模在幾百噸,，缺少工業(yè)化培養(yǎng)的大型光生物反應(yīng)器裝置。
建立基地集中攻關(guān)
針對(duì)微藻能源研究和應(yīng)用中存在的主要問題,，中科院海洋所專家建議建立模式平臺(tái)基地,，圍繞本領(lǐng)域上、中,、下游關(guān)鍵技術(shù)問題,，集中開展以下攻關(guān)研究。
在組織管理層面,，成立聯(lián)合開發(fā)組織和管理機(jī)構(gòu),，設(shè)立專門的微藻生物能源開發(fā)基金；制訂優(yōu)惠政策,，加大投資力度并吸引社會(huì)資金,，協(xié)調(diào)相關(guān)部門、機(jī)構(gòu)和單位,，形成產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,。
在國(guó)家層面，集中力量建立工業(yè)化微藻產(chǎn)油技術(shù)集成平臺(tái),，對(duì)限制微藻生物能源開發(fā)的關(guān)鍵理論和應(yīng)用技術(shù)難點(diǎn)開展聯(lián)合攻關(guān),，力爭(zhēng)率先突破關(guān)鍵技術(shù)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)化技術(shù)工藝和流程,，占領(lǐng)國(guó)內(nèi)外微藻生物能源開發(fā)的制高點(diǎn),。
在技術(shù)和應(yīng)用層面，在我國(guó)沿海海域定期開展微藻樣品系統(tǒng)采集,，并借助科學(xué)考察機(jī)會(huì)采集國(guó)外水樣,，分離純化海洋微藻種質(zhì)，篩選高效產(chǎn)油海洋藻株,，同時(shí)對(duì)某些工程微藻進(jìn)行分子改良,；研究有效培養(yǎng)用水氣、肥料和設(shè)備處理的技術(shù),，建立有效的敵害生物聯(lián)防體系和高純度種源的擴(kuò)大培養(yǎng)系統(tǒng),；開展光生物反應(yīng)器放大技術(shù)研究，突破制約規(guī)?；糯蟮募夹g(shù)瓶頸限制,；探討微藻細(xì)胞多級(jí)收獲技術(shù)，建立經(jīng)濟(jì),、高效的微藻收獲工藝體系,。
劉建國(guó)同時(shí)建議，開展微藻長(zhǎng)期?；钛芯?，建立同作物種子長(zhǎng)期儲(chǔ)藏微藻活細(xì)胞的技術(shù)，為微藻細(xì)胞工程大量培養(yǎng)提供所需的良種,；結(jié)合高等植物油脂提取經(jīng)驗(yàn),，探討適宜于微藻油脂提取冶煉生物柴油的技術(shù)工藝。（生物谷Bioon.com）
