水藻,最綠的燃料

我們對藻類的認識多來自一種風靡一時的健康食品——螺旋藻。如今，這種微小單細胞生物搖身一變，成了新一代的能源之星。它可以在淡水、咸水或處理過的污水里生長，不會與糧食作物爭地，還可以吸收二氧化碳的水藻，將成為未來生物能源的最佳選擇之一。經過處理的水藻能榨出藻油，藻油可以直接在改良的柴油機上使用；藻油還能替代石油精煉出汽油、柴油、航空燃料和民用燃料油等。榨過油的藻泥，其淀粉能被分離出來發酵制造乙醇、甲醇和其他以酒精為基礎的燃料，藻類蛋白質可以變成動物飼料，加工殘渣還可以用作建筑材料。可以說，藻類渾身是寶。

水藻是世界上生長最快的植物之一，如果條件適合，水藻一夜之間就可以體積加倍。它不像其他生物燃料，比如大豆或甘蔗是按季節收割的，水藻可以日復一日地收獲。水藻干物質中的油含量最高可達70％。而油棕櫚樹，這種當今世界上制作生物燃料產油最多的物種，其含油量卻只有20％。而且，水藻可以養殖在任何地方，在海水中也可以種植水藻，無須占用農田，不和糧食作物爭地。

利用水藻替代能源并不是新想法。早在1978年，在意識到最終石油危機的情況下，美國就啟動了耗資2500萬美元由美國國家可再生能源實驗室運作的水生物種項目。當年，美國政府的科學家曾在加州、夏威夷和新墨西哥的羅斯威爾的開放池塘中試驗栽種藻類。但是，1995年，油價開始下跌，到了1996年，石油徘徊在20美元一桶的時候，克林頓政府為了減少財政預算，關閉了這一項目。

產能是大豆的30倍

美國國家可再生能源實驗室曾在全世界范圍內收集了3000種藻類品種，其中有300種被認為是有前途的，這些品種依然在夏威夷大學繼續研究。科學家最早寄希望于傳統的小球藻，它的含油量很高。但是種植幾天以后，發現水池被另外一種藻類侵占了，那是一種柵藻，這種本地藻類雖然含油量不怎么樣，但蘊含了30％可發酵的糖分，正可用來制造生物乙醇。

與陸地植物相比，水藻絕對是占盡先機。水藻的優勢在于它們占地面積少，回報大。理論上，水藻是循環二氧化碳的最佳途徑。像所有的植物一樣，它們以光為能量來固定二氧化碳。但與植物不同，這些微生物的質量每24小時幾乎就能翻上一番。據估算，微藻每公頃的生物燃料產量將是現在用于制造生物柴油的植物(大豆、油菜、油棕)的30倍。第一個難點在于要盡力避免其他微生物感染種植池，因此要對種植池進行不間斷的監控。經過兩三天的種植后，可以用水泵抽掉水然后濾出水藻。隨后加入絮凝劑使它們黏合在一起，然后把它們放到離心機脫水。根據選用水藻種類的個頭大小，必須重復這道工序兩到三次，甚至更多，以最終獲取濃度20％的水藻糊。這些步驟目前能耗都非常高。制造生物乙醇不需要干燥水藻糊，只要混合一些化學品就可獲得糖漿。為了提取糖漿中的糖分，它們首先要通過離心機，然后使用反滲透過濾系統過濾。獲得的糖將被注入到放了酵母的發酵桶里，從而轉化成乙醇。據估算，1公頃的種植池可以產出7.2噸的生物乙醇。作為比較，同樣面積的蔗田只能生產4.5噸的生物乙醇。這種生物乙醇可以按照5％～95％的比例混入汽油。

能否替代石油燃料?

用藻類制造燃料的技術目前還停留在實驗階段，而任何家生物燃料公司所面臨的最大挑戰都是成本。如果錢不成問題的話，任何人都可以栽種藻類。將藻油轉變為生物柴油所用的辦法與將蔬菜油轉變為生物柴油一樣，很多藻類公司已經做了很多工作，但是其成本卻很難降下來，因為至今除了在試驗中，還沒有人完成這種過程。

研究人員正在競相培育高效的藻類品種，并在努力研發如何更為高效地從微藻中榨油。今天，很多藻類品系已經被改造為轉基因的超級植物，這正是生物燃料啟動的秘訣。現在，水藻原油已經從試管走到了裝桶的階段。綠色燃料公司是藻類工業的老字號，已經在亞利桑那州開了一家試驗工廠，在那里他們用大型的透明塑料袋養殖藻類。問題是，要過上多久人們才能用上這種綠色汽油呢?現在最大的問題是把成本降下來，美國國防部估計藻類油的價格是20美元1加侖。如果藻類油的價格能降到2美元1加侖，很多人就會認為其可行了。專家預測，人們要用上這種藻類生物燃料，大概還需10年時間。