對(duì)于生物質(zhì)能源的原料,人們的目光一直集中在傳統(tǒng)的陳化糧、木質(zhì)素、動(dòng)物油脂等領(lǐng)域,,而對(duì)于開發(fā)前景同樣廣闊、屬水生植物的藻類卻認(rèn)識(shí)不足,。事實(shí)上,,作為一種重要的可再生資源,藻類具有分布廣泛,、生物量大,、光合作用效率高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng),、生長(zhǎng)周期短,、產(chǎn)量高等突出特點(diǎn),藻類尤其是微型藻類的進(jìn)一步開發(fā)利用,,將提供新的資源來(lái)源,。
環(huán)球能源網(wǎng)認(rèn)為,微藻作為能源原料的潛力巨大,,其細(xì)胞中含獨(dú)特的初級(jí)或次級(jí)代謝產(chǎn)物,,化學(xué)成分復(fù)雜,太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化效率可達(dá)到3.5%,,是生產(chǎn)藥品,、精細(xì)化學(xué)品和新型燃料的潛在資源。從微藻中得到的脂肪酸可轉(zhuǎn)化成脂肪酸甲酯,,即生物柴油,;在沸石催化劑的作用下,,微藻通過(guò)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化可生產(chǎn)出汽油型燃料;生長(zhǎng)在海水中的綠藻,,能積累大量游離的甘油以平衡環(huán)境中的鹽濃度,,其甘油的含量可占自身干重的85%。
目前科研人員已逐步認(rèn)識(shí)到,,微藻作為生物能源,,具有多方面的開發(fā)價(jià)值:繁殖快且所需養(yǎng)分不多,主要是陽(yáng)光,、水和CO2,,不會(huì)與農(nóng)牧業(yè)爭(zhēng)地;相對(duì)于其他植物,,藻類含有較高的脂類、可溶性多糖等,,可以用來(lái)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;同木質(zhì)纖維素材料相比,,藻類的光合作用效率比樹木高,;易被粉碎和干燥,預(yù)處理成本較低,;熱解所得生物質(zhì)燃油熱值高,,平均高達(dá)33MJ/kg,是木材或農(nóng)作物秸稈的1.6倍,;利用光合作用生長(zhǎng)繁殖,,捕獲廢氣中的CO2,可起到保護(hù)環(huán)境的作用,。
基于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),,微藻可用于脫除煙氣中的CO2,不過(guò)目前尚無(wú)工業(yè)應(yīng)用的報(bào)道,。該領(lǐng)域的研究主要集中在三個(gè)方面:一是高效固定CO2的藻種篩選和培養(yǎng),,目前適宜的藻種是藍(lán)藻和綠藻,特別是綠藻中的小球藻,;二是微藻固定CO2機(jī)理探索,,研究重點(diǎn)是了解無(wú)機(jī)碳的利用形式、CO2濃縮機(jī)理以及高濃度CO2對(duì)微藻生長(zhǎng)的影響,;三是微藻培養(yǎng)條件的研究,,探索營(yíng)養(yǎng)、光照,、溫度,、pH值和通氣條件等因素的優(yōu)化,,以滿足微藻生長(zhǎng)的需要,是降低微藻生產(chǎn)成本的有效途徑,。
將微藻作為能源資源作物進(jìn)行開發(fā),,主要是用于生產(chǎn)乙醇、生物柴油,、燃料油或制氫等,。撫順石化研究院的專家認(rèn)為,將生物量轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能的方法有很多種,,每一種都有其自身的優(yōu)缺點(diǎn),,主要是根據(jù)生物量的來(lái)源及特點(diǎn)、最終轉(zhuǎn)化形式,、環(huán)境保護(hù)需求,、經(jīng)濟(jì)效益等因素,進(jìn)行轉(zhuǎn)化方法的合理選擇,。
在這一領(lǐng)域,,美國(guó)已開發(fā)出利用一種自由漂浮的單細(xì)胞微藻替代糖來(lái)發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的專利,目前還沒(méi)有工業(yè)應(yīng)用,;日本兩家公司聯(lián)合開發(fā)出利用微藻將CO2轉(zhuǎn)換成燃料乙醇的新技術(shù),,計(jì)劃在2010年研制出有關(guān)設(shè)備;采用催化熱解技術(shù),,已可以將微藻轉(zhuǎn)化成高芳烴含量,、高辛烷值的燃料油,新興的液化法熱解技術(shù)更是有效地降低了該過(guò)程的成本,。此外,,培養(yǎng)微藻制氫的商業(yè)化前景看好,但要使陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為氫氣的效率達(dá)10%才有經(jīng)濟(jì)性,,目前僅為0.1%,,還有一系列技術(shù)問(wèn)題需要解決。
藻類的用途很多,,在我國(guó)主要作為保健食品和藥用,。事實(shí)上,利用藻類生產(chǎn)燃料的研究,,無(wú)論從環(huán)保還是能源角度,,都具有重要的意義。2007湖區(qū)域藍(lán)藻的大面積爆發(fā),,使人們開始思考藍(lán)藻的治理和利用問(wèn)題,,而將藻類轉(zhuǎn)化成燃料油或許是太湖藍(lán)藻變害為寶的良方,但要使其成為經(jīng)濟(jì)可行的能源生產(chǎn)方式,,還有很多問(wèn)題要解決,。譬如,,藻細(xì)胞的收獲、藻細(xì)胞中水分的脫除,、灰分的降低,、目標(biāo)產(chǎn)物的分離等。
環(huán)球能源網(wǎng)認(rèn)為,,對(duì)于微藻開發(fā)利用的研究,,主要應(yīng)該關(guān)注細(xì)胞內(nèi)外的含水率、脂類和蛋白質(zhì)含量,、纖維素與木質(zhì)素含量比率等,,以便研究下一步的目標(biāo)產(chǎn)品。據(jù)了解,,撫順石化研究院已經(jīng)開展了微藻利用的探索,,對(duì)能夠利用CO2并富集油脂的藻類進(jìn)行篩選和培養(yǎng),掌握了葡萄藻,、小球藻,、小環(huán)藻等典型藻種的培養(yǎng)條件和生長(zhǎng)特性。今后,,還將在藻種改良、光反應(yīng)器,,以及油脂,、糖類、纖維素等目標(biāo)產(chǎn)物分離方面進(jìn)行深入研究,。