更高效、環(huán)保的“產油大王”
微藻是遍布全球水體的浮游植物,，每年由微藻光合作用固定的二氧化碳占全球二氧化碳固定量的40%以上,，在能量轉化和碳元素循環(huán)中起到舉足輕重的作用。有些微藻把光合作用產物轉化成油貯藏起來,，在細胞內形成油滴,。從這些微藻提取的油通過轉酯化后可轉變?yōu)橹舅峒柞ィ瓷锊裼?。還有一些微藻能夠合成長鏈烯烴,，也具有發(fā)展生物燃料的潛力,。微藻和高等植物的油屬三酰基甘油酯,，都可作為生物柴油的生產原料,。
與柴油相比，生物柴油除了具有較好的燃料性能,、潤滑性能和安全性能,，還具有二氧化硫和硫化物排放低、不含芳香族烷烴等環(huán)保特性,。
與一些產油植物相比，利用微藻生產生物柴油的優(yōu)勢在于以下幾個方面：首先,，微藻單位面積的產率高出高等植物數(shù)十倍,；其次，微藻沒有高等植物的根莖葉等器官分化,，在缺氮等條件下,，某些單細胞微藻可大量積累油脂，含油量可高達70％,；再次,，微藻可利用灘涂、鹽堿地,、荒漠進行大規(guī)模培養(yǎng),，可利用海水、鹽堿水和荒漠地區(qū)地下水進行培養(yǎng),，因此微藻可以不與農作物爭地,、爭水；最后,，微藻的培養(yǎng)可利用工業(yè)廢氣中的二氧化碳,，緩解溫室氣體的排放，也可以吸收工業(yè)廢氣中的氮氧化合物,，減少環(huán)境污染,。
高成本是目前障礙
利用高等植物和微藻生產生物燃料，其能量都來自于太陽光,。地球上單位面積,、單位時間內接受到的太陽光能是在限定范圍內的，要生產巨大量的生物燃料,，依賴于巨大的植物或微藻生產占地面積,，從巨大的面積上把生物量收集起來才能進行工業(yè)化加工。生產,、收集和運輸生物量所耗費的能量與生物質可產出的能量之間的關系,，是決定生物能源產業(yè)發(fā)展的關鍵問題,。微藻在單位面積上的高能量密度產出是相對于高等植物產油的關鍵優(yōu)勢。但是,，以目前的技術水平,，微藻培養(yǎng)也存在單位面積生產能耗大、投入成本高的問題,，微藻生物柴油要真正成為一種替代能源,，降低微藻的生產能耗和成本至關重要。
微藻的大量培養(yǎng)主要有開放池和密閉反應器兩類培養(yǎng)方式,。開放池培養(yǎng)成本相對較低,，但藻類生長所達到的細胞密度較低，某些情況下易于被當?shù)仄渌⒃迩秩?，水蒸發(fā)量大,。密閉培養(yǎng)可達到較高的藻細胞密度，不易被雜藻侵染,，水蒸發(fā)量小,，但反應器造價和運轉成本較高，因而需要發(fā)展出集二者優(yōu)點而回避其缺點的新型培養(yǎng)方式,。
另外,，微藻培養(yǎng)液中細胞只占很小一部分，絕大部分是水,，需要發(fā)展出低能耗的收集細胞并循環(huán)使用培養(yǎng)液的技術,。
目前，從微藻中提油的方法主要有溶劑萃取,、機械壓榨,、超臨界二氧化碳萃取等方法，都存在能耗大或溶劑損失代價高的問題,，發(fā)展低能耗的,、經濟的提油技術也是面臨的問題之一。
這些問題的解決,，一方面需要各環(huán)節(jié)技術的突破,，另一方面也都依賴于優(yōu)良藻種的篩選和遺傳改造。
世界各國都摩拳擦掌
世界上以發(fā)展生物柴油產業(yè)為目的進行較大規(guī)模的微藻產油研究始于上世紀70年代末,。1978年,，美國能源部國家可再生能源實驗室（NREL）啟動了一項利用微藻生產生物柴油的水生生物種計劃，研究人員經過10多年的努力,，從美國西部,、西北、西南部和夏威夷采集分離到了3000株微藻,，并篩選出其中300余株具備潛力的產油藻種,。該研究計劃還對其中生長速度快,、油含量高的微藻采用開放池系統(tǒng)進行室外培養(yǎng)試驗。
從1990年到2000年,，日本國際貿易和工業(yè)部曾資助了一項名為“地球研究更新技術計劃”的項目,。該項目利用微藻來生物固定二氧化碳, 并著力開發(fā)密閉光合生物反應器技術，通過微藻吸收火力發(fā)電廠煙氣中的二氧化碳來生產生物質能源,。該項計劃共有大約20多個私人公司和政府的研究機構參與,，10年間共投資約25億美元，篩選出多株耐受高二氧化碳濃度,、生長速度快,、能形成高細胞密度的藻種，建立起了光合生物反應器的技術平臺以及微藻生物質能源開發(fā)的技術方案,。
進入21世紀,，石油價格一度大幅上揚，刺激了微藻生物柴油技術的研究,。2007年10月，國際能源公司宣布開發(fā)以微藻為原料生產生物燃料的新技術,；12月,，Shell公司宣布與美國從事生物燃料業(yè)務的HR Biopetroleum公司組建Cellena合資公司，投資70億美元開展微藻生物柴油技術的研究,。美國第二大石油公司Chevron于2007年底宣布與美國能源部可再生能源實驗室協(xié)作研究微藻生物柴油技術,。美國PetroSun Drilling公司不斷完善其開放池系統(tǒng)，宣布3年內將達到500萬噸/年的生產規(guī)模,。荷蘭AlgaeLink公司2007年10月宣布開發(fā)成功新型微藻光生物反應器系統(tǒng),，開始向全球銷售其反應器，并提供相關技術支持,。其他如Solazyme,、Valcent、Vertigro,、CEHMM等多家公司都在積極開展相關技術研發(fā),。
隨著生物柴油開發(fā)的興起，我國一些科研機構及企業(yè)也開始關注產油微藻的研究和開發(fā),。譬如,，有人利用異養(yǎng)生長（利用外加的葡萄糖生長）的產油小球藻進行了密閉培養(yǎng)、提油和生物柴油加工研究,，在技術上證明是可行的,。中國科學院所屬相關單位曾經承擔過多項國家及省部級微藻育種和生產的研究，培養(yǎng)了一支經驗豐富的微藻生物技術研發(fā)隊伍,。在產油微藻的研究方面,，目前已有水生生物所,、武漢植物園、過程工程研究所,、南海海洋所,、青島海洋所等單位開展了選種、育種,、大量培養(yǎng),、收集和提油等研究，并積極開展與我國大型石油化工企業(yè)的合作,，試圖開辟適合我國國情的微藻生物柴油產業(yè)化道路,。（生物谷Bioon.com）
