水藻“變”油：擺脫石油依賴

劉　霞

近日，石油巨頭埃森克美孚公司宣稱，將投入3億美元用于生物燃料的研發(fā)，這可能是迄今為止對生物燃料的最大投入，如果一切進(jìn)展順利，可能會再追加3億美元。

這塊“大餡餅”砸中的是美國合成基因公司。美國頗具傳奇色彩的生物學(xué)家和創(chuàng)業(yè)家克雷格·文特爾是該公司的共同創(chuàng)立者，但這筆錢并不是砸向某人或細(xì)菌，而是水藻?？茖W(xué)家樂觀地預(yù)測，只需種水藻提煉燃油，就能讓人類擺脫對天然石油的依賴。然而，水藻變油還面臨著成本和技術(shù)方面的問題。

便宜豐富讓水藻脫穎而出

科學(xué)家很早就提出用植物來提煉燃油，比如從油菜籽和大豆中提煉燃油。不過，最近在制造生物燃料的角逐中，水藻因其獨特的品質(zhì)脫穎而出。

水藻由簡單的水生有機體組成，通過光合作用儲存光能，生產(chǎn)植物汕。而植物油可以被轉(zhuǎn)化成“生物柴油”，為任何柴油發(fā)動機提供動力。

另外，水藻可以種植在任何地方，能夠迅速繁殖。幾乎不需要特別的養(yǎng)分，只需要陽光、水和二氧化碳。而且，水藻可分解為醣、蛋白質(zhì)與油脂等，海藻油可提煉為生物燃料；醣可提煉乙醇。

除此之外，埃森克美孚公司估計，相比較而言，水藻的產(chǎn)油量更高。每英畝水藻每年能生產(chǎn)2000加侖燃料，而棕櫚樹只能生產(chǎn)650加侖，甘蔗只能生產(chǎn)450加侖，玉米僅僅能生產(chǎn)250加侖。因此，很多科學(xué)家認(rèn)為，通過水藻將大量二氧化碳變成生物燃料是一舉數(shù)得。美國能源部實驗室和加利福尼亞州的LiveFuels公司正在開展合作項目，從水藻中提煉原油。

據(jù)報道，美國陶氏化學(xué)公司和總部設(shè)在加州的生物燃料公司Algenol正在合作建設(shè)一座“水藻農(nóng)場”，利用水藻把二氧化碳轉(zhuǎn)化為作為汽車燃料或者塑料制品原材料的乙醇。

Algenol公司首席執(zhí)行官保羅·伍茲說，生產(chǎn)過程產(chǎn)生的氧氣可提供給電廠，電廠產(chǎn)生的廢氣二氧化碳可以用來培植更多的水藻。在二氧化碳進(jìn)入空氣之前將其捕獲，對于緩解氣候變暖也大有好處。

各出奇招讓水藻產(chǎn)油

Algenol公司在“生物反應(yīng)器”中培植水藻，裝滿鹽水的水槽上面覆蓋著富有彈性的塑料薄膜。水中充滿二氧化碳，水藻通過光合作用，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔镆掖?、氧氣和水?/p>

文特爾提出采用工業(yè)化的方式大規(guī)模培植(他稱之為生物制造，而不是農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖)轉(zhuǎn)基因單細(xì)胞水藻，以便生產(chǎn)出可用作燃料的碳?xì)浠衔铩Ｗ钪匾氖亲屗鍖⑻細(xì)浠衔锓置诘剿鼈冑囈陨L的培養(yǎng)基中。

許多水藻會產(chǎn)生油，然而它們不會主動將油噴出來。其他公司正在研究如何分解富含油的水藻細(xì)胞來得到油。而文特爾成功設(shè)計出了一條從另一種生物體通往實驗水藻內(nèi)部的分泌途徑?，F(xiàn)在，這些水藻可以釋放出漂浮在培養(yǎng)容器表面的藻類油。

另一個想法是調(diào)整生成藻類油的生化途徑，因為，從技術(shù)上來講，藻類油屬于甘油三酸酯，其中包含碳、氫和氧原子，需要除去氧原子，留下純碳?xì)浠衔铩榇?，研究人員需要對數(shù)千種藻類進(jìn)行精挑細(xì)選，選出最適合的水藻，埃森克美孚公司也準(zhǔn)備投入資金進(jìn)行相應(yīng)的研發(fā)工作。

理想的水藻要能經(jīng)受住強烈的照明(光越強，意味著光合作用越快)以及熱(陽光越充足，溫度越高)，而且還需要卓越的抗病毒能力，因為病毒對如此集中規(guī)模的同種生物體群是一個巨大的威脅。如果沒有合適的物種，研究人員將從幾種藻類中選取理想的特性，制造出新水藻。

據(jù)報道，陶氏化學(xué)公司所有的一塊24英畝的土地上有3100個生物反應(yīng)器。該公司目前面臨的問題是如何將氧氣和水從乙醇中分離出來，該公司想出了一些辦法，但都不盡如人意，需要改進(jìn)，現(xiàn)在公司已經(jīng)申請了美國能源部刺激法案的資助。

美國佐治亞理工學(xué)院以及膜技術(shù)研究公司都在進(jìn)行相關(guān)研究，美國國家可再生能源實驗室將研究二氧化碳的來源及其對水藻的影響。