微藻：下一个能源巨人-新能源专业论文(1)

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翻新时间：2023-01-27

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微藻：下一个能源巨人-新能源专业论文(1)

杨明德，清华大学化工研究院工程化学研究所副所长；核能与新能源技术研究院教授，研究室主任。主要从事过程工业中有关资源充分利用和废物处理的工程技术研究。

研究内容包括微藻制备液体生物燃料、从微藻提取生物活性物质等。近几年，西方发达国家在微藻能源上投巨资进行研发及产业化的消息不断传来，美国甚至把这一工程称为“微型曼哈顿计划”，为何？因为微藻能源有着广阔的前景：在众多的生物质中，微藻具有生物量大、生长周期短、易培养、含有较多的脂类物质等优点，可直接产生氢气或利用快速热解和直接液化技术生产油品，还附有碳减排的功效，基于此，我们也应该树立这样的战略眼光和意识，对微藻能源予以充分重视。

富油微藻出油率让油菜、麻风树等油料作物相形见绌辽宁日报：在有关报道中，微藻能源被作为未来新能源的一种重要类型，它究竟是一种什么样的能源呢？杨明德：微藻是指一些个体较小的单细胞或群体的藻类。它是低等植物，种类繁多，分布在各种水域内的一个种群，目前有约2万余种吧，像我们知道的绿藻、螺旋藻、小球藻都是其中的一种。

多数微藻都是自养性的，利用光合作用的效率非常高，产生的代谢物种类也很多。比如有些种类的微藻在光合作用过程中，会水解产生氢气，有些在生长繁殖过程中体内能够积累大量的油脂、脂肪酸，有些微藻在次生代谢过程中产生烃类物质，这些产物通过热解、酯交换反应等现代技术手段，就可分别转变为甲烷气、甲醇、烃或燃料油等。

辽宁日报：就是说，它可以成为一种目前经常提到的生物质能源？杨明德：对，我们传统用的木材烧火就是生物质能的利用。工业革命以来，煤炭、石油等化石能源的大规模开采利用取代了木材，但是到了今天，随着化石能源的不断减少及所造成的环境污染的加剧，各国将注意力再次转移到可再生生物能源的开发利用上，希望能替代化石能源。

生物质能源因此受到普遍关注，即利用生物本身的有机物质直接转化为能源物质。大家熟悉的乙醇燃料、各种油料作物制成的生物柴油，就是这种能源形式。

辽宁日报：看来微藻可以“产能”，但是很多植物也可以产油产能，比如您刚才提到油料植物，为什么小小的藻类被单独提起，它可以承担起“替代能源”的重任吗？杨明德：微藻确实很小，通常为单细胞，但可不要小瞧它，地球上的生物每年通过光合作用产生的生物质，其中40%应归功于藻类的光合作用，它直接将太阳能转化为化学能，能量只需一次转化；它繁殖快，培养周期短，可获得大量生物量，单位面积产量是高等植物的数倍；脂类含量比其他油料作物如玉米、油菜、麻风树等要高很多，如葡萄藻、杜氏藻和小球藻等，大多含有30%~50%左右脂类，有的甚至高达80%。也就是说，把它转化为生物质燃料比如燃料油的效率是最高的，进行化学利用是最有价值的。

另外，它生长和繁殖在水域中，不会引起与农业、牧业用地竞争的矛盾。由于以上多方面的优势，微藻被认为是当今最有开发前途的能源之一。

辽宁日报：如果我们想利用微藻产能应该怎么做，能从海洋里湖泊里“捞”出来直接用吗？杨明德：想要有规模、有目的地利用微藻制造能源，必须有针对性地大规模培养，因为微藻的种类很多，各种微藻的含油脂量不同，如果直接从自然水域里获取并利用，各种藻类分离工作很难完成，而混合在一起“炼”油，出油率是很低的。所以，用微藻制取能源物质，必须进行富油微藻的培养。

不仅如此，我们说培养只是一个大的概念，并不是单单指其生长，要想制取能源、获得油品，就要经过选育，筛选、养殖、采收、干燥等一系列过程，就像我们利用木材一样，种树只是其中的重要一步，当然也是关键的一步。辽宁日报：您刚才说选育，就是说要选择出油脂率高的微藻？杨明德：是的，含油率高的优良藻种是生产微藻生物柴油的基础。

多数产油微藻的油脂产率约为细胞干重的20%左右，通过营养胁迫等手段，会变得更高；有几种微藻本身的油脂产率就很高，但是油脂产率高的微藻往往生长周期较长，经常到一定时期就停止细胞分裂，影响生物产量。辽宁日报：就是说含油率和生物量存在矛盾？杨明德：是的，一般来说，油脂产量等于含油率乘以生物量。

但含油率高的生长就相对慢一些，就像树木，粗大的树木出材多，但生长周期往往较长。这就是微藻生物能源化面临的最大技术瓶颈之一。

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