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图：微藻生物柴油生产工艺流程示意图。 摄影：记者孟琳达
把绿色的微藻变成航空燃料，这可能吗？当然！5月27日，记者从中科院青岛生物能源与过程研究所（简称“青能所”）了解到，作为第二轮中美战略与经济对话的成果之一，在5月26日举行的“中美可再生能源论坛和生物燃料论坛联合开幕式”上，青能所与波音公司（Boeing Co.）研发中心共同签署了《关于推进藻类可持续航空生物燃料合作备忘录》，他们将在青岛组建可持续航空生物燃料联合实验室，将“微藻变柴油”这一能源技术大规模研发。 创新 绿色微藻成航空燃料 5月27日，记者采访到了青能所所长助理吕雪峰研究员。他告诉记者，近年来，航空燃油价格的波动、上涨与碳总量排放限额是国际航空业面临的两大问题，而藻类可持续航空生物燃料对于解决上述两大问题具有极大潜力。 “微藻能源技术是一种利用微藻光合作用，将太阳能和二氧化碳转化为能源产品的新型生物能源技术。如果发展好了 ，不仅可以增加能源供给、保障能源安全，还可以减排二氧化碳，并实现环境污水的治理。”吕雪峰告诉记者，青能所与美国波音公司合作推进的藻类可持续航空生物燃料是一项“以藻类为生物资源获得微藻油，再经过化学催化、转化成为航空油”的高新技术。这将加快藻类可持续航空生物燃料生产在中美两国和全球范围的实施和扩大。 优势 含油量是大豆的3倍 微藻含油量有多少？和大豆、花生、菜籽等生物能源比有什么优势？对此，青能所研究员刘天中告诉记者，微藻炼油的优势很多，微藻从出生到可制油只需要两周左右，而油料作物要几个月。干藻含油量达百分之五六十，是大豆的几倍。而且，微藻制取燃油不会引起“与人抢粮。” 刘天中说，一般大豆的含油量在20%左右，花生油、芝麻等在40%左右，而微藻的含油量最高能达到60%，至少是大豆的3倍。一般种一亩大豆一年下来最多产油300公斤，而一亩藻类至少能产2到3吨藻油。此外，微藻炼油还能固废减排，如可以用废水、废气养殖等。 记者看到，微藻炼油的过程要经过这样几个步骤：藻种规模培养，然后进行细胞采收，再进行油脂提取，然后把提取出的藻油进行催化转化，最终变成生物柴油和航空燃油。令人称奇的是，经过这些程序，藻油摇身一变，最后的模样和大豆油、花生油看起来差不多。 前景 10年后将实现产业化 “目前的瓶颈在于大规模微藻生物量的获得和大幅度降低生产成本。虽然目前微藻生物柴油的生产成本是石化柴油的几倍甚至几十倍，但技术进步会大大降低其成本，再加上国际油价的上涨，综合利用与减排效益，其综合成本一定可以实现与石化柴油相竞争。预计5年左右可以实现关键技术的重大突破，形成几千吨至万吨级的规模性示范，10年左右可以形成产业化。”刘天中说。 记者采访了解到，青能所已经通过“创新团队国际合作伙伴计划”等人才项目，在微藻生物能源领域聚集了一批一流的科研人员；同时与美国波音公司、英荷壳牌集团等国内外机构合作，建立了国内布局最完整的生物能源领域关键技术研发体系，并已通过获得内类科研经费资助近3400万元。下一步，研究所计划到2015年建设1座中国最大的微藻生物柴油产业化示范系统，并将研究所乃至青岛地区建设成为国内最好的能源微藻研究与应用示范基地。 百名专家研究了两年 “我们所里的100余名研究员用了两年时间进行研究。”刘天中表示，青能所已建立了国内布局最完整的微藻生物能源关键技术研发体系，取得了一批具有国内领先水平的研究成果，包括：筛选了产油微藻藻株100余株，其中2株具有良好的产业化前景；开发了高效、低成本、可规模化的微藻高密度培养工艺，微藻产率和培养密度较传统培养工艺系统分别提高了1.5倍和2.5倍。 “以前从微藻中提油，要先把微藻细胞干燥，然后再用溶剂萃取其中的油。这个过程中的能耗，几乎等于提出的微藻能源产生的能量。而现在有了新的技术，我们已经可以不需对藻细胞进行干燥，直接从湿的显微镜中取油，大大降低能耗与成本。”刘天中说。 利用废水就能养微藻 在中科院青岛生物能源与过程研究所有一套装置在阳光下运转着，这就是微藻培养系统。 刘天中研究员介绍，藻类培养一般有两种方式，一种是用密闭式光反应器，特点是里面的藻细胞生长快浓度高，缺点是设备与运行维持成本高。另一种是跑道式培养池，设备造价低，但培养的微藻密度低、速度慢。 现在他们把这两种方式“杂交”结合起来，形成一种藕联型微藻培养反应系统，结果成本降低三四倍，而微藻细胞的生长速度和培养密度都比跑道式培养池提高了两三倍以上。 每生产一吨微藻生物质，可以吸收2吨二氧化碳，并放出1.5吨氧气，微藻既可以用海水也可以用生活废水培养，环保节能前景广阔。 从出生到制油只需两周 所谓微藻，是指一些需借助显微镜才能观察到的单细胞、群体或丝状的藻类，绿藻 、小球藻 、螺旋藻等都属于“微藻家族”。微藻从出生到可以制油只需两周左右时间，而油料作物要几个月。 “微藻产油一点都不奇怪，石油本身就是亿万年前沧海变桑田过程中由深埋在地球内的微藻转变形成的。”中科院海洋研究所微藻专家刘建国研究员说。
把绿色的微藻变成航空燃料，这可能吗？当然！5月27日，记者从中科院青岛生物能源与过程研究所（简称“青能所”）了解到，作为第二轮中美战略与经济对话的成果之一，在5月26日举行的“中美可再生能源论坛和生物燃料论坛联合开幕式”上，青能所与波音公司（Boeing Co.）研发中心共同签署了《关于推进藻类可持续航空生物燃料合作备忘录》，他们将在青岛组建可持续航空生物燃料联合实验室，将“微藻变柴油”这一能源技术大规模研发。
创新 绿色微藻成航空燃料
5月27日，记者采访到了青能所所长助理吕雪峰研究员。他告诉记者，近年来，航空燃油价格的波动、上涨与碳总量排放限额是国际航空业面临的两大问题，而藻类可持续航空生物燃料对于解决上述两大问题具有极大潜力。
“微藻能源技术是一种利用微藻光合作用，将太阳能和二氧化碳转化为能源产品的新型生物能源技术。如果发展好了 ，不仅可以增加能源供给、保障能源安全，还可以减排二氧化碳，并实现环境污水的治理。”吕雪峰告诉记者，青能所与美国波音公司合作推进的藻类可持续航空生物燃料是一项“以藻类为生物资源获得微藻油，再经过化学催化、转化成为航空油”的高新技术。这将加快藻类可持续航空生物燃料生产在中美两国和全球范围的实施和扩大。
优势 含油量是大豆的3倍
微藻含油量有多少？和大豆、花生、菜籽等生物能源比有什么优势？对此，青能所研究员刘天中告诉记者，微藻炼油的优势很多，微藻从出生到可制油只需要两周左右，而油料作物要几个月。干藻含油量达百分之五六十，是大豆的几倍。而且，微藻制取燃油不会引起“与人抢粮。”
刘天中说，一般大豆的含油量在20%左右，花生油、芝麻等在40%左右，而微藻的含油量最高能达到60%，至少是大豆的3倍。一般种一亩大豆一年下来最多产油300公斤，而一亩藻类至少能产2到3吨藻油。此外，微藻炼油还能固废减排，如可以用废水、废气养殖等。
记者看到，微藻炼油的过程要经过这样几个步骤：藻种规模培养，然后进行细胞采收，再进行油脂提取，然后把提取出的藻油进行催化转化，最终变成生物柴油和航空燃油。令人称奇的是，经过这些程序，藻油摇身一变，最后的模样和大豆油、花生油看起来差不多。
前景 10年后将实现产业化
“目前的瓶颈在于大规模微藻生物量的获得和大幅度降低生产成本。虽然目前微藻生物柴油的生产成本是石化柴油的几倍甚至几十倍，但技术进步会大大降低其成本，再加上国际油价的上涨，综合利用与减排效益，其综合成本一定可以实现与石化柴油相竞争。预计5年左右可以实现关键技术的重大突破，形成几千吨至万吨级的规模性示范，10年左右可以形成产业化。”刘天中说。
记者采访了解到，青能所已经通过“创新团队国际合作伙伴计划”等人才项目，在微藻生物能源领域聚集了一批一流的科研人员；同时与美国波音公司、英荷壳牌集团等国内外机构合作，建立了国内布局最完整的生物能源领域关键技术研发体系，并已通过获得内类科研经费资助近3400万元。下一步，研究所计划到2015年建设1座中国最大的微藻生物柴油产业化示范系统，并将研究所乃至青岛地区建设成为国内最好的能源微藻研究与应用示范基地。
百名专家研究了两年
“我们所里的100余名研究员用了两年时间进行研究。”刘天中表示，青能所已建立了国内布局最完整的微藻生物能源关键技术研发体系，取得了一批具有国内领先水平的研究成果，包括：筛选了产油微藻藻株100余株，其中2株具有良好的产业化前景；开发了高效、低成本、可规模化的微藻高密度培养工艺，微藻产率和培养密度较传统培养工艺系统分别提高了1.5倍和2.5倍。
“以前从微藻中提油，要先把微藻细胞干燥，然后再用溶剂萃取其中的油。这个过程中的能耗，几乎等于提出的微藻能源产生的能量。而现在有了新的技术，我们已经可以不需对藻细胞进行干燥，直接从湿的显微镜中取油，大大降低能耗与成本。”刘天中说。
利用废水就能养微藻
在中科院青岛生物能源与过程研究所有一套装置在阳光下运转着，这就是微藻培养系统。
刘天中研究员介绍，藻类培养一般有两种方式，一种是用密闭式光反应器，特点是里面的藻细胞生长快浓度高，缺点是设备与运行维持成本高。另一种是跑道式培养池，设备造价低，但培养的微藻密度低、速度慢。
现在他们把这两种方式“杂交”结合起来，形成一种藕联型微藻培养反应系统，结果成本降低三四倍，而微藻细胞的生长速度和培养密度都比跑道式培养池提高了两三倍以上。
每生产一吨微藻生物质，可以吸收2吨二氧化碳，并放出1.5吨氧气，微藻既可以用海水也可以用生活废水培养，环保节能前景广阔。
从出生到制油只需两周
所谓微藻，是指一些需借助显微镜才能观察到的单细胞、群体或丝状的藻类，绿藻 、小球藻 、螺旋藻等都属于“微藻家族”。微藻从出生到可以制油只需两周左右时间，而油料作物要几个月。
“微藻产油一点都不奇怪，石油本身就是亿万年前沧海变桑田过程中由深埋在地球内的微藻转变形成的。”中科院海洋研究所微藻专家刘建国研究员说。
