尋找新能源

　　能源是人類生存與發展的生物基礎，傳統的能量有水、木材、石油、天然氣和煤炭等。但是隨著全球經濟的發展，能源的過量消耗，如石油、煤炭等目前大量使用的能源正面臨枯竭的危機，同時新的能源生產供應系統又未能建立，由此產生了在交通運輸、金融等方面的一系列問題。
　　尋找新型能源形式是永恒話題
　　光合作用，為包括人類在內的幾乎所有生物的生存提供了物質來源和能量來源。據估計，地球上的綠色植物每年大約制造五千億噸有機物，遠遠超過了地球上每年工業產品的總產量。所以，人們把地球上的綠色植物比作龐大的“綠色工廠”。不僅如此，煤炭、石油、天然氣等燃料中所含有的能量，歸根到底都是古代的綠色植物通過光合作用儲存起來的。因此，光合作用對于人類乃至整個生物界都具有非常重要的意義。
　　然而，諾貝爾化學獎得主哈特穆特·米歇爾卻指出，植物光合作用僅有不到1%的太陽能會儲存在生物質當中。如果我們完全依賴植物光合作用來生產能源作物，地球上的森林很快就會消失。
　　米歇爾提出：千萬不要依賴光合作用作為能源生產的唯一途徑。這揭示了未來能源發展的趨勢：尋找新型能源形式將是社會實現可持續發展過程中的永恒話題。
　　新型能源- - - 浮游植物、轉基因藻類
　　浮游生物，即在海洋、湖泊及河川等水域中，那些自身完全沒有移動能力，或者有也非常弱，因而不能逆水流而動，而是浮在水面生活一類生物的總稱。
　　浮游植物每年通過光合作用可制造高達360億噸的氧氣，占地球大氣氧含量的70%以上，在進行光合作用的同時產生大量的能量儲存在其體內。浮游植物中的藻類，其數量又占浮游植物數量的60%以上，其生產力占全球總生產力的45%以上，占地球上自養生物年蓄積碳元素量的40%。
　　無論是從儲存能量，還是產生氧氣、清除二氧化碳的能力來看，藻類等浮游植物可算是一大型光轉化與儲存工廠。
　　在大湖泊和海洋中，光合作用幾乎都在真光層內進行。據科學家計算，整個海洋具有光合作用的浮游生物，每年通過光合成的總碳素量估計可達200億甚至250億噸。如果利用基因工程技術對能夠進行光合作用的浮游生物，包括微生物，進行適當的基因工程改造，就能夠使得這些生物的有機物合成效率進一步提高，并且能夠選擇性地為人類合成我們所需要的有機物。
　　要想實現充分利用浮游生物開發新能源的目的，需要建造新型的浮游生物養殖場，建造全方位透明的飼養池以增加單位面積的光照強度和光合作用的效率。
　　藻類生物具有光合效率高、生長周期短、速度快、數量龐大等特點，并有其自身獨特的結構特點- - -結構中有一多半是油脂。以這一系列特點為基礎，針對其潛在的利用價值，美國制定了1978-1996年間完成國家可再生能源實驗室《水生物種計劃- - -藻類生物柴油》計劃以及2007年微型曼哈頓計劃- - -藻類生物原油研究；與此同時于2009發布了《藻類生物燃料技術路線圖》。
　　微藻制油的原理是利用微藻的光合作用，將化工生產過程中產生的二氧化碳轉化為微藻自身的物質從而固定碳元素，再通過誘導反應使微藻自身的碳物質轉化為油脂，然后利用物理或化學方法把微藻細胞內的油脂轉化到細胞外，再進行提煉加工，從而產出生物柴油。
　　值得注意的是，特殊品系微藻類的產油能力可達油脂作物的數倍。藻類生物燃料采用燃燒產熱的方式利用生物質能源，將微藻類的生物質干燥后，像高等植物木材般燃燒產能，此舉也大大提高了藻類生物的利用率。
　　藻類產油日益受到人們的高度重視，但這一新型能源的開發依然存在問題，如大部分藻類的產油量不超過自身重量的10%。為尋找產油量高的藻類，目前美國的多個科技公司和實驗室正在加緊進行轉基因超級藻類的研發。現有公司已經測出了藻類的基因序列，擬通過添加和操縱基因造出高油產量的藻類系列，以期藻類的產油量超過自重的40%。
　　轉基因藻類目標是“馴化藻類，把它變成一種作物”，從而生產出藻類生物原油、藻類生物汽油、藻類天然氣、藻類氫氣等產品，增加自然界光合利用率，緩解能源緊缺問題。在石油價格大幅上升、糧食短缺問題日漸突出的今天，該產業有著廣闊的發展前景。
　　新型能源- - - 微生物發酵
　　隨著科學技術的進步，微生物在新能源開發應用領域有著光明的前景。
　　如微生物與生物柴油。微生物油脂是酵母、霉菌、細菌、藻類等微生物在一定條件下，以碳水化合物、碳氫化合物和普通油脂作為碳源，在菌體內產生的大量油脂，將之規模化生產即可得到生物柴油。此方法污染少、成本低、工藝較為簡便，同時充分利用了玉米秸稈等廢棄物制造綠色能源。通過技術手段突變從而產生高產油菌株，使得生物柴油的生產回報更加豐厚。
　　再比如，微生物制氫。氫能源具有清潔無污染、能量密度高等特點，被認為是未來經濟發展的理想綠色能源之一。生物制氫因其具有低能耗、低成本、無污染和可再生性等優勢，一直是國際研究的熱點。光合細菌可以使有機物分解產生氫氣，且產氫的能量轉化率及氫氣的純度均較高。其中，研究較多的是深紅紅螺菌。它能夠以有機廢料為原料進行光合產氫。據報道，只要在合適的底物和環境條件下，光合細菌就能進行光照放氫的代謝反應，生產出綠色清潔的能源。
　　還比如，微生物與燃料酒精。在微生物作用下，將糖類、谷物淀粉和纖維素等物質通過乙醇發酵生產出燃料級乙醇，從而替代石油作為新型燃料，這是微生物在能源領域的又一應用。該技術具有低污染、低成本、燃燒完全等特點，是當前許多國家應對能源危機的舉措之一。
　　微生物與沼氣運用也是值得關注的技術。沼氣發酵又稱為厭氧消化或厭氧發酵，是指有機物質如人畜家禽糞便、秸稈、雜草等，在一定的水分、溫度和厭氧條件下，通過各類微生物的分解代謝，最終形成甲烷和二氧化碳等可燃性混合氣體- - -沼氣的過程。該技術的研發與應用，不僅有助于減少目前對礦物燃料的依賴，而且在工業、農業、環境改善等諸多方面都有積極作用。
　　重要的是，微生物能源是利用純天然微生物自身發酵產生的能源，其自身燃燒產生的氣體對地球環境的影響將比傳統能源少很多，且賴于其巨大的數量及快速的繁衍速度，人們不用擔心它會迅速枯竭。這些特點預示著這一能源形式將在未來人類發展中具有廣闊前景。
　　清潔能源- - - 生物能
　　清潔能源是指在生產和使用過程中不產生有害物質，或可再生、消耗后可得到恢復，或非再生（如風能、水能、天然氣等）及經潔凈技術處理過的能源（如潔凈煤油等）。其中，生物能是太陽能以化學能形式貯存在生物中的一種能量形式，一種以生物質為載體的能量，它直接或間接地來源于植物的光合作用。
　　生物能具有許多優點，如提供低硫燃料，在某些條件下提供廉價能源，將有機物轉化成燃料從而減少對環境的公害，且與其他非傳統性能源相比較，生物能技術上的難題較少。
　　此外，微藻光合制氫是以太陽能為能源，以水為原料，通過微藻的光合作用及其特有的產氫酶系把水分解為氫氣和氧氣，其顯著特點是生產過程清潔、催化效率高、能量消耗小，是典型的清潔型能源。同樣地，雖然目前微生物制氫反應機理研究不夠透徹，但它毫無疑問是國內外又一生產清潔型能源的方法。
　　能源枯竭與環境污染已經成了世界頭等難題，為緩解常規能源的供給不足，保證能源的可持續性供應以及安全新型能源的開發刻不容緩。有理由相信，浮游藻類、微生物等通過光合作用產生的生物能源，在未來新型能源的發展中，將憑借其自身的優勢發揮重要作