海藻產油不是夢

1900年的巴黎世博會，柴油機的發明者德國工程師魯道夫·狄塞耳的雄心絕不止于內燃機的更新換代，他更希望能同時帶給世界一場空前的燃料革命。在展示臺上，狄塞耳向柴油機里加入的燃料是一種可再生能源——花生油。1912年，在世人矚目的眼光中，狄塞耳做出了如下預言：“植物油作為引擎燃料，今天看起來可能不值一提，但隨著時間的推移，它總有一天會和石油一樣重要”。

歷史證明，狄賽爾不僅是偉大的發明家，也是偉大的預言家。一百余年后的2011年，美國能源部長朱棣文宣布，美國已在新一代生物燃料研發上取得了新的突破，研究人員已成功利用生物技術直接從植物纖維素中提取出了異丁醇，無論從燃燒效率還是從生產和使用成本來看，這種生物燃料都比乙醇更適合作汽油的替代品。

如果將玉米、高粱等糧食作物生產的乙醇作為第一代生物燃料，朱棣文提出的下一代生物燃料又在何方呢?

人們充滿期冀的目光投向了一團小小的綠意——藻類。

藻類能源研究史

把藻類作為能源作物的構想起源于二十世紀中葉，當時的一系列實驗證明，在周圍環境缺少氮元素或硅元素等必須的礦物質時，某些藻類會在這種“饑餓”狀態下產生大量脂質，最終在細胞內形成油滴。雖然缺乏養分能刺激藻類產油，但養分太過貧乏時，又會造成藻類抑制細胞分裂，生長速度緩慢，總產油量將不升反降。因此，要讓藻類大量產油，礦物質的含量控制必須十分精確。興味索然的研究者們并沒有花費太多力氣繼續挖掘促使藻類產油的最優條件，隨后，這方面的研究不得不被擱置了二十余年。

直到七十年代早期的石油禁運導致油價一路高企時，美國政府才猛然警覺到自己對化石燃料的過度依賴的現象已十分嚴重。這場危機最終促使美國能源部開始著手進行水生物種的研究計劃。最初的研究是用藻類的生物質進行厭氧分解，以產生甲烷(沼氣)與氫氣。1978年前后的一系列實驗也成功地把產氣的成本控制在一個合理的范圍內。后來隨著部分能大量產油的藻類品系被發現，脂類燃料，即俗稱的“生物柴油”才成為研究重心。例如硅藻類的一種隱秘小環藻就是許多研究者共同矚目的品種，它的細胞壁合成需要硅，在缺硅環境下即可大量產油，它內含的三酸甘油酯可占到藻類干重的60％以上。

從1978到1996年，美國能源部下屬的國家可再生能源實驗室一直支持著這項研究計劃，十八年間總計投資高達2500萬美元。研究者們從美國各地收集了三千多種藻類，測試它們在溫度、鹽度、酸堿度各異的水體中的產油能力，并最終篩選出三百多種產油能力最大的綠藻和硅藻。

但煉油總成本依然是個問題。據了解，1995年的石油價格是每桶20美元，而同期的藻類柴油成本則控制在每桶59到186美元之間。與化石燃料相比，藻類柴油實在太不劃算了。1996年，因削減預算，水生物種計劃被最終喊停。當時的研究計劃領導者之一，當前在明尼蘇達雙城大學任教的約翰·希恩回想往事時發出了這樣的感嘆：“藻類并非解決能源危機的王牌。”

脫穎而出的新一代藻類柴油

“藻類就是解決之道，就是最終答案。”辛西婭·華納斬釘截鐵地說。

2008年1月，陰郁的烏云籠罩著倫敦。當時還身為英國石油公司(BP)煉油部門高管的辛西婭在她寬敞的辦公室中會見了藍寶石能源公司的CE0杰森·派爾，藍寶石能源公司是藻類柴油公司中的領軍者之一，他們剛剛獲得了大筆風險投資，連比爾蓋茨的瀑布投資公司也在他們身上投下了一億美元。

起初辛西婭只把此次會談看成了一次禮節性的會談，但隨著杰森充滿熱情的介紹，她的興趣也被逐漸喚起了。他們從中午12：30開始，一連談了七個小時，最后辛西婭完全被杰森說服了。2008年底，49歲的辛西婭從英國石油公司辭職，離開了她服務了二十多年的石油業，舉家橫越大西洋，從倫敦搬到了加州。不再每日指揮來自五大洲的一萬多下屬，轉而成為了藍寶石能源這家僅有百余名雇員的新創公司總裁。“我承認放棄石油業的起初，確實有點令我動搖。”辛西婭表示，“但當我了解藻類技術的潛能后，猛然發現決不能將這個大好機會拱手讓人。”筆者認為，任何能源要有效替代化石燃料，都必須克服產量、成本兩大難關。而與其他燃料作物相比，藻類在這兩點上都有著過人之處：

首先，藻類的單位產量極高。藻類作為地球上長得最快的生命體之一，只要在適宜的培養條件下，它的質量就可以在數小時內倍增，這是讓其他植物望塵莫及的。同時，與其他作物的季節性產出不同，藻類可以不斷生長、持續收割。美國能源部今年5月提供的一份《藻類生物燃料路線圖》報告中提及，目前特定藻類的出油量已經達到了大豆的60倍。研究更顯示未來每英畝藻類最高可年產6500加侖的油(每平米年產6升)，這個產量是傳統燃料作物油棕櫚的十倍，葵花的六十倍，大豆的一百三十五倍。

其次，在耕地面積有限的情況下，能利用各種水質和水體的藻類，無疑就擁有了淡水、半鹽水、海水等廣泛的種植空間，甚至連油田采出水、工業污水等原本無法利用的貧瘠土地都可以成為藻類成長的樂土。

再次，藻類生產的油類蘊含著巨大的燃燒熱能。乙醇作為來自玉米、甘蔗的第一代生物燃料，每單位供給的能量大約只有汽油的三分之二。伊利諾伊大學芝加哥分校的化工教授約翰雷加爾布托曾在科學雜志上撰文表示，乙醇要取代石油的致命弱點就在其于生產成本高

而能量密度不足。而藻類可以產出十六碳甚至更長的烴類分子，單位能量比起四碳到十二碳等混合汽油來說，更是有過之而無不及。

轉基因藻類的“潘多拉之盒”

在美國總統奧巴馬今年七月召開的生物倫理委員會會議上，俄亥俄州大學的生態學家阿利森·斯諾就描繪出了一幅糟糕的末日情形：具有各種農藥抗性的轉基因藻類會逃逸到環境中大量繁殖，產生毒素，消耗殆盡水體中的氧氣，造成水中其他生物的大量死亡，生態平衡被嚴重破壞……

然而，這一極端可能性存在的幾率并不高。研究者們普遍認為，適應實驗室中培養條件的“嬌生慣養”轉基因藻類一旦到了大自然中，絕不是它們“天然表親們”的對手。其實，就在1998年羅斯威爾的露天藻類種植試驗中，池塘里就發生了一次外來藻類的入侵事件。結果是產油低而繁殖快的野生型藻類占盡競爭優勢，在養殖池中大獲全勝，此外，在過去的十五年間，就發生了數起因疏忽而造成的轉基因藻類外流事件，但最終從沒造成嚴重的環境后果。

這方面的權威、合成生物學家克雷格·文特爾曾表示，雖然理論上最好給轉基因藻類設計一個“自殺基因”以策萬全，但他認為現階段的轉基因藻類還是非常安全的。克雷格在科學界聲譽卓著，他曾共同領導完成人類基因組測序，更在今年造出了史上第一個人造生命。而他目前的研究重點之一，正是能生產生物柴油的轉基因藻類。

從2004年開始，克雷格就駕著可以安然在各種極端天氣下航行的特制帆船在全世界各大洋上自由航行，他用船上裝備的拖網捕撈各種微生物和藻類，然后再把它們帶回實驗室進行基因改良工作。

2010年，克雷格與石油巨擘埃克森美孚公司聯合宣布，將投入6億美金開展如何通過轉基因藻類直接把二氧化碳轉化為石油的專項研究。面對蜂擁而來的記者，文特爾躊躇滿志地表示：“當年的人類基因組測序工作和如今的挑戰相比，簡直不值一提。全球每年消耗300億桶石油，30億噸煤炭，而如果我們可找出能替代這一切的燃料，不但能在未來十到二十年間停止消耗石油，而且還能讓大氣中的二氧化碳開始下降。”

產業化還有多遠?

燃燒海藻的飛機聽起來像是天方夜譚，但現實中的研究已經小有起色。據了解，目前藍寶石能源公司就已與美國大陸航空和日本航空公司合作測試了燃料。盡管如此，許多人依然用警惕的雙眼打量著藻類柴油。來自航空環境聯合會的杰夫·伽扎德則指出，目前的飛機引擎都是為石油來源的航空煤油而設計的，生物柴油一旦凝結，就會對飛機內部結構燃料系統中的零部件造成損害，潛在的安全隱患也會隨之而來。

美國最大的玉米乙醇生產商PoetLLC總裁馬克·斯托爾斯也表示了相同的顧慮，“石油是由兩千多種分子組成的混合物，我不認為科學家可以模擬出全部的兩千種分子，從而制造出我們今天使用的汽油。”

“他們還不能從藻類中直接生產汽油，具體成本也不清楚。此外，尾氣排放帶來的影響也還是一個未知數。馬克說：“與之相比，乙醇是一個已經被廣泛應用了三十年以上的燃料，而且已被確切地證明有助于減少尾氣排放，提高燃料品質。”

但現實的情況是，人們需要藻類。2009年，美國可再生燃料的產量是兩億六千萬桶(110億加侖)，美國計劃到2022年時，把可再生燃料的年產量提高到八億六千萬桶(360億加侖)，預計其中的三億六千萬桶將來自玉米產生的乙醇，而還有五億桶的缺口待補。

就連美國軍方也倒向了藻類。隸屬五角大樓的美國國防高級研究項目署(DARPA)今年2月宣稱，他們已經把從藻類中提煉油的成本降至2美元一加侖，就算需要進一步精加工成噴氣機燃料，總成本也在每加侖3美元以內，屆時，美國空軍將再不受缺油的困擾：美軍飛機引擎中燃燒的燃料有一半將最終來源于石油，而另一半則來自包括藻類的其他資源。

藻類，這團小小的綠意，究竟是不是未來能源的希望所在?也許在不遠的將來，此刻心中疑慮與期冀并存的人們就會知道最終的答案。當然，信奉“人有多大膽，藻有多大產”的研究者們也并非無所畏懼，克雷格在2010年的美國國會聽證會上保證他會小心行事，“你我此刻呼吸的氧氣中有四成來自海洋藻類，藻類必將成為我們日常生活中息息相關的新型能源之一，藻類開發工作任重而道遠。”