微藻制油

李乃胜:关于发展海藻生物能源的认识与建议
 
生物质能源是地球上最普遍的一种可再生能源,它是通过植物光合作用,将太阳能以化学能的形式贮存在生物体内的一种能量形式,被称为绿能源。就我国生物燃料资源来说,18亿亩耕地生产的粮食、60亿亩山林草场生产的树木杂草、300万平方公里(折合45亿亩)海域生产的海藻大致各占三分之一。我国的渤海、黄海、东海、南海,按自然疆界可达473万平方公里,向外海延伸至国际公共海域,可以说蕴含着可供开发的海量的生物燃料资源。
 
就全球来说,藻类也是一种数量巨大的可再生资源,也是生物燃料的重要来源。地球上生物每年通过光合作用可固定8×1010吨碳,生产14.6×1010吨生物质,其中一半以上应归功于藻类光合作用。
 
关于美国的微型曼哈顿计划
 
二次世界大战期间,美国完成了研制的曼哈顿计划。2007年,又推出微型曼哈顿计划,其宗旨是向海洋藻类要能源,以帮助美国摆脱严重依赖进口石油的窘境。能以“微型曼哈顿计划”命名,其重要性可见一斑。
 
微型曼哈顿计划由美国点燃燃料公司倡导发起,以美国国家实验室和科学家的联盟为主体,到2010年实现藻类产油的工业化,达到每天生产百万桶生物原油的目标。为此,美国能源部以圣地亚国家实验室牵头,组织十几家科研机构的上百位专家参与这一宏伟工程。
 
理论上说,如果种植2000万至4000万英亩的藻类,它们产生的生物原油总量可以达到目前美国原油进口数量,也就是说,可以真正起到替代进口的作用。微型曼哈顿计划的目标就是要将这一设想变成现实。根据计划,一部分科学家将寻并培育产油率高的藻类植物;一部分科学家将致力于研究如何降低藻类植物的收获成本;另一部分人则研究如何从藻类
植物中提取油脂。
 
微型曼哈顿计划的出台带动了藻类生物燃料开发热潮。目前除了“点燃燃料”公司之外,科罗拉多州的索力克生物燃料公司也正在开发类似的藻类制油工艺。尤他州州立大学的科学家也宣布利用一种全新技术从藻类中提取出了油,正在将其转化为生物柴油,他们期望到2009年能生产出在价格上有竞争力的藻类生物柴油。
 
这一计划重新燃起了美国新一轮的藻类生物“原油”研发热潮。实际上,有关藻类作为一种生物燃料的研究已开展多年。20年前,美国国家再生能源实验室曾对此进行了研究,只不过由于当时油价太低,藻类制油的成本没有竞争力,使研究计划于1996年中止。
 
当前,新的能源和环保形势,重新激起了人们开发藻类生物燃料的兴趣,特别是高油价使
得藻类制油的成本具有竞争力;新的基因和蛋白质技术使人们能够更深入地了解藻类植物产油的机理,让它们产出更多的“原油”。另外,藻类植物又能有效地吸附二氧化碳等温室气体。所以,美国的一些藻类生物燃料开发公司正在投巨资开发这方面的新技术,与此同时,一些大型的研究项目也开始启动,它们的近期目标,是要让藻类生物燃料在2010年能替代上百万加仑的化石燃料。
 
我国发展海藻生物能源的意义
 
藻类是最低等、最古老的一类植物,虽然结构简单,但却能产出相当于石油的“生物原油”。这种“生物原油”可用来提炼汽油、柴油、航空燃油,以及作为塑料制品和药物的原料。同时,多数藻类植物还能制造出大量的碳水化合物等中间产品,这些产品经过发酵处理可以转化为乙醇燃料。
 
利用藻类,特别是微藻,发展“生物原油”有许多其他陆地植物不具备的特殊意义。
 
第一,生长环境要求简单。微型藻类几乎能适应各种生长环境。不管是海水、淡水,室内、室外,还是一些荒芜的滩涂盐碱地、废弃的沼泽、鱼塘、盐池等都可以种植微藻。第二,微藻产量非常高。一般陆地能源植物一年只能收获一到两季,而微藻几天就可收获一代,而且不因收获而破坏生态系统,就单位面积产量来说比玉米高几十倍。第三,不占用可耕地。藻类可以长在海洋、生长在露天池塘。可利用不同类型水资源、开拓荒山丘陵和盐碱滩涂等非耕作水土资源,具有不与传统农业争地的优势。第四,产油率极高。微藻含有很高的脂类(20%70%)、可溶性多糖等,1公顷土地的年油脂产量是玉米的552倍、大豆的213倍、油菜籽的80倍。第五,加工工艺相对简单。微藻光合作用效率高(倍增时间约35天),没有叶、茎、根,不产生无用生物量,易于被粉碎和干燥,预处理成本比较低微。而且微藻热解所得生物质燃油热值高,是木材或农作物秸秆的1.6倍。第六,有利于环境保护。藻类植物能捕获空气中的二氧化碳,有助于控制温室气体排放。微藻种植可与CO2的处理和减排相结合(占地1平方公里的养藻场可年处理5万吨CO2),而且微藻不含硫,燃烧时不排放有毒有害气体,整个产油过程非常清洁。

本文发布于:2024-09-21 13:28:52,感谢您对本站的认可!

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