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微藻生物柴油：标新立异中孕育立异

时间：2015-01-04 泉源：中国科学报

微藻作育池

微藻生物柴油作为一项涉及生物能源、碳碱排和农业生产三位一体的战略性手艺，，，，，吸引了全天下众多研究机构、大学和企业加入研发。。不过，，，，，现有的微藻生物柴油手艺还很不经济，，，，，投资大、本钱高、占地多，，，，，这些是待解问题。。

从微藻中提油，，，，，听起来匪夷所思，，，，，但现在许多科学家正在打它的主意。。

微藻生物柴油作为一项涉及生物能源、碳碱排和农业生产三位一体的战略性手艺，，，，，吸引了全天下众多研究机构、大学和企业加入研发。。国际上已将其作为先进生物燃料的主要生长手艺蹊径之一。。

正如中国工程院院士曹湘洪所说：“随着手艺前进及情形要求提高，，，，，微藻生物柴油手艺会体现出竞争力。。”

石油替换手艺的主角

上世纪70年月到90年月的三次石油�；；；�，，，，，促使高度依赖石油资源的美国等西方蓬勃国家最先重视可一连的石油替换能源手艺的研究。。
“微藻生物能源手艺成为这场手艺开发的主角。。”中科院青岛生物能源与历程研究所研究员刘天中先容说，，，，，微藻作为一类单细胞低等植物，，，，，理论面积产率可达每年每公顷250吨，，，，，远高于任何陆上植物；；；并且藻细胞中积累高达50%~70%的油脂，，，，，很是易于催化转化成生物柴油，，，，，甚至航空燃料。。

美国能源部于1976年最先一项历时20年的“水生生物物种妄想”，，，，，其主要目的就是要解决产油微藻的大规模生产手艺。。日本、加拿大、英国等也相继将微藻生物柴油手艺列入重大研究妄想。。2000年后，，，，，全球碳减排的一致行动再次点燃了微藻生物柴油手艺研究的热潮。。
“我国自‘十一五’末期，，，，，特殊是在‘十二五’最先较量集中的研究。。”中科院青岛生物能源与历程研究所副所长吕雪峰研究员说，，，，，科技部先后安排了多项项目支持，，，，，包括中科院、中国海洋大学、华东理工大学等鼎力大举开展了相关手艺研究。。其中，，，，，中科院青岛能源所系统建设了藻种选育、规模作育、加工使用等微藻能源全手艺链的研发步队，，，，，在微藻生物能源的基础研究、共性要害手艺以及中试放大方面开展了系统性研究。。

刘天中体现，，，，，这几年，，，，，我国在遗传育种、功效基因与代谢物组学、基因工程刷新、规模作育与装备手艺以及生物柴油与航空生物燃料转化方面取得了长足前进，，，，，总体水平与外洋相当，，，，，部别离艺甚至领先。。

选育丝状产油藻对抗“吃货”

不过，，，，，两院院士闵膏泽直言，，，，，开发微藻生物柴油尚有很浩劫度，，，，，要大规模工业化生产，，，，，尚有漫长、艰难的路要走。。

“由于微生物侵染和爆发性原生动物呑噬导致的微藻作育污染，，，，，是在产油微藻作育中经常爆发的故事。。”刘天中告诉记者，，，，，微藻培育是微藻生物柴油生长的基础，，，，，但当他们试图举行大规模高密度作育时，，，，，种种各样的“吃货”都会簇拥而至。。

事实上，，，，，美国“水生生物物种妄想”研究最终未能建设起商业化的微藻生物能源系统，，，，，最主要的缘故原由之一就是未能解决微藻规模作育中的污染问题。。

刘天中向导团队，，，，，调酸、调碱、杀虫剂……通常能想到的要领都用上了，，，，，也没什么效果。。

突然有一天，，，，，刘天中受到鱼类养殖的启发：小鱼苗必需投喂高营养小颗粒的饵料，，，，，所谓“蚂蚁不可吞大象”。。同时，，，，，他注重到，，，，，现在只有螺旋藻形成了真正意义的大规模商业化作育，，，，，作育历程很少爆发严重污染。。最可能的缘故原由之一就是远大于轮虫尺寸的丝状体螺旋藻倒运于原生动物的呑噬。。

于是，，，，，刘天中的团队筛选了5株黄丝藻在实验室举行作育生长和油脂评价。。效果发明，，，，，其在12天作育后总油脂含量均可达51%~63%，，，，，其中可作为生物柴油的中性脂占总脂的80%以上，，，，，总脂和中性脂甚至比古板的单细胞产油藻还高，，，，，生长也相当快。。更主要的是其在开放池中试放大系统中经由一年数十个批次的规模作育，，，，，没有爆发轮虫等原生动物的污染。。

现在，，，，，他们已从海内多个生境中获得了多株高产油丝状藻，，，，，并举行了包括淡水和海水的其他丝状藻的作育评价。。这为解决能源微藻大规模作育的污染与网络问题提供了一条全新的途径。。

规模与本钱仍是瓶颈

“现有的微藻生物柴油手艺还很不经济，，，，，投资大、本钱高、占地多。。”闵膏泽举了个例子：一座3万吨/年管式光反应器工业树模装置的反应器就长达10.6万米，，，，，占地面积17万平方米，，，，，氮、钾、钙需求和耗电量惊人。。

这也成为现在微藻能源手艺工业化的主要障碍。。

“多年来研究者试图从作育工艺、装备结构上举行刷新，，，，，但提升效果都很是有限。。”对此，，，，，刘天中提出了微藻“生物膜贴壁作育”看法，，，，，即将藻细胞接种在人工介质外貌形成生长膜，，，，，提供少量作育基坚持膜外貌润湿，，，，，在光照和二氧化碳情形中作育。。这样，，，，，光可以直接照到细胞外貌而不像古板的悬浮作育时爆发在水体中的衰减，，，，，并且可以直接刮取藻泥，，，，，网络本钱大大降低。。

同时，，，，，刘天中又从大棚蔬菜的立体莳植中获得启示：把这些微藻生物膜以一定的方法立体排列，，，，，将过强的太阳光稀释到更着述育面积上，，，，，一方面可以解决强光对藻的光抑制，，，，，另一方面可以提高太阳光能的使用率，，，，，从而提高作育面积产量。。

“这较古板的微藻液体作育模式产量提高了3~5倍，，，，，是现在文献报道的最高水平。。”刘天中说，，，，，他们现在已完成了200平方米的中试放大，，，，，这一全新的作育模式也已成为微藻作育手艺的研究热门。。

“从全球看，，，，，微藻能源仍然处于研发树模阶段。。”吕雪峰以为，，，，，要实现微藻生物柴油的工业化，，，，，规模与本钱仍然是需要鼎力大举解决的瓶颈问题。。

刘天中体现，，，，，未来的研发目的一方面是要增强微藻生物学基础理论的研究，，，，，增强具工业应用性状的特色藻种的选育与刷新，，，，，另一方面是要增强微藻规模作育立异要领和装备手艺的研发，，，，，解决效率、本钱和规模放大问题。。

“在继续致力于微藻能源要害手艺与装备研究的同时，，，，，我们将接纳‘基础研究与应用开发相连系、高值化学品与能源产品相并行’的研发思绪，，，，，推动微藻工业的形成与生长。。”吕雪峰说。。

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