视点

藻类能源——打开未来能源困局的钥匙？
□   本刊记者  任云峰
　　近期，两条关于藻类生物燃料的新闻再度吸引了全球能源、化工行业的目光：一条是荷兰瓦格宁根农业大学两
名科研人员在新近的《科学》杂志上发表的研究报告称，人类有望在10~15年内研发出从藻类中大规模提取生物燃
料的技术，届时整个欧洲使用的矿物燃料将有望被这种新能源取代；另一条是美国能源部发布了《美国藻类生物燃
料技术路线图》，该路线图将用于指导藻类生物燃料领域未来的工作和投资，宣布向三个研究团队提供2400万美元
的资助，以解决藻类生物燃料商业化生产中的关键问题。藻类到底有多大的发展潜力？藻类能源能否成为未来最佳
的替代能源？带着这些问题，让我们一起走近藻类能源……

被看好的第三代生物燃料
　　近年来，“生物燃料”取得了突飞猛进的发展，并已经在燃料市场中占据一个重要地位。但第一代生物燃料(以
玉米、小麦等粮食为原料)由于被担心可能会引发粮食短缺或粮价上涨而饱受争议，而第二代生物燃料(非粮作物乙
醇、纤维素乙醇和生物柴油)虽然已不涉及与人类粮食需求发生冲突的问题，但却面临生物质废料的收集和处理等
新难题。在此情况下，有望弥补前两代生物燃料缺陷的第三代生物燃料应运而生，这就是藻类燃料。
　　在科学家眼里，藻类是地球上石油和天然气的来源，被环保人士和能源生产者视为最环保的物质。有数据表明，
目前每公顷土地种植的油菜籽只能提炼出6000L生物燃料，但是同样面积用于培植藻类却能产生8万L生物燃料，
且每亩藻类可以产生比传统的乙醇来源（如玉米）高15倍的能源。
　　从绿藻等藻类植物中提炼油不仅产油效率高、工艺简便，而且整个产油过程非常清洁。藻类作为能源开发还有
另外一些备受追捧的优点：第一，藻类生长环境广阔。无论是在贫瘠的地区如地下水咸涩的沙漠地区，还是利用已
污染或含盐分的水源，藻类都能生长，这样就避免了占用良好的土地资源和清洁的水资源；第二，藻类生长迅速。
这种单细胞有机体只需要阳光、水和二氧化碳就能生长。在仅仅一天时间里它的数量就能够翻两番。玉米需要100
天左右才能成熟，但藻类可在短短1周内完成生长与收获的过程，每年可收获50次，低廉的成本将使藻类种植保
持较高的收益；第三，藻类植物可通过现有炼油设备产油，提炼成各种油品。经过处理的藻类可以榨出藻油，藻油
除了可做食用油，也能在改良的柴油机上直接使用，藻油还能替代石油精炼出汽油、柴油、航空燃料和民用燃料油，
并能精炼出塑料和溶剂等化合物。榨过油的藻泥，其淀粉能被分离出来发酵为乙醇、甲醇和其他以酒精为基础的燃
料。值得一提的是，使用藻类生物燃料无须改变目前市场上汽车发动机的现有基础结构，且使用中排碳量低；第四，
藻类植物还能捕获电厂废气中的二氧化碳，有助于控制温室气体排放。

各国发展方兴未艾
    藻类生物燃料展现出巨大的市场前景，目前全球多个沿海国家已经开始对藻类生物燃料种植、转化和应用等进
行全面研究，藻类生物燃料将在未来能源结构中占据重要地位。
    今年春季，挪威专业研发海藻能源的SES公司首次为其现代化装置申请专利，该装置是一种海藻栽培载体，能
够使海藻在更深、更广阔的水域中生长，从而在海水中大规模栽培海藻。SES表示，如果海藻能在0.05%的欧洲沿
海海域生长，每年生产的海藻将达到7500万t，可以生产32亿L乙醇，相当于2008 年全球乙醇产量的4.7%。
    2010年3月，美国能源部高级研究项目署与杜邦公司达成投资协议，拨款900万美元用于杜邦的用海藻中的
糖类生产下一代生物燃料异丁醇的研究，该项目将在美国南加利福尼亚州兴建大型海藻养殖厂、优化生产工艺、降
低生产成本。
    2010年6月，EADS、欧洲直升机公司和阿根廷一家生物燃料公司在巴西宣布达成一项协议，将合作开发商业
规模藻类生物燃料项目，在经过数据评估和可行性研究之后，将在巴西进行航空生物燃料工业化生产。
    此外，亚洲各国也相继开展了各自的藻类发展计划。在我国，中国科学院生物能源与过程研究所与美国波音公
司研发中心于5月份共同签署了推进藻类可持续航空生物燃料的合作备忘录，将建立联合实验室，启动微藻航空生
物燃油这一技术的大规模开发。日前，中石化科技开发部召开中石化-中科院微藻战略联盟课题组会议，宣布与中
科院联合开发微藻制油技术，力争到2012年建成中试示范装置，到2015年完成万吨级工业生产装置。国内民营能
源巨头新奥集团在内蒙古达旗的微藻生态基地2013年将达到280公顷，2014年将正式产业化。在日本，丰田汽车、
日立、日本石油、出光兴产等41家公司已经加入由日本筑波大学领导的以微细绿藻为原料生产燃料、化妆品、化
学品和食品的项目组。菲律宾政府也将规划100公顷土地并投资500万美元，开发从海藻中提取乙醇燃料项目，该
项目将在吕宋岛和薄荷岛建设，目前正在寻找合作。据韩国能源部门官员证实，韩国将在未来10年内开发8.6万
英亩海藻种植区域，到2020年使海藻生物乙醇替代韩国13%的石油。

发展障碍和机遇同在
    藻类能源的前景十分看好，但其大规模工业化还面临着诸多问题：
    高成本仍是最大瓶颈  目前从藻类中提取生物燃料的成本还相当高，价格高出原油、柴油数倍，商业吸引力较
弱。如何在单位面积里以低廉的成本获得尽量多的藻类，如何降低收取藻类的成本都是迫切需要解决的问题。
    发展技术期待突破  如何通过基因工程改造，让海藻生产更多的碳氢化合物、让海藻的分子更接近于精炼汽油，
如何从藻类的细胞壁内获得绿藻原油并将之装桶，如何解决生物反应器技术问题等，都是制约藻类燃料快速工业化
的技术难题。
    前期需要资金和政策上的支持  培植水藻需要大量资金，而且还需要将二氧化碳直接灌入藻类培植场，这些都
需要大批的资金投入。藻类能源化涉及到许多环节，包括多学科技术和多行业参与，是一个大的系统工程。发展这
样的工程，首先需要国家和政府着眼未来，合理规划，建立规模示范项目，寻找出一套好的产业模式来。比如，将
藻类能源化项目与海水淡化工程配套，因为海水淡化工程都建在海边，其剩余的海水在盐分、温度等方面都非常适
合某些微藻的生长；或建在化工厂附近，直接利用二氧化碳等。
    藻类生物燃料的技术成熟度和商业化可行性一直以来都是备受争议的话题，但不可否认是在争议声中其发展的
脚步一刻也没有停滞。去年，埃森克美孚、英国石油等公司都斥巨资投向藻类生物燃料研发。这次美国能源部发布
的“国家微藻生物能源技术路线图”也展现了人们对于未来发展微藻生物燃料技术商业化前景的信心，或许不久的
将来人们真的能大规模使用上这种“绿色原油”。