轉基因藻類生物制油技術在美國誕生

■ 林 清

地球上有一種神奇而普遍存在的生物——藻類。藻類有著極強的繁殖力，通過光合作用，不僅僅可以將二氧化碳轉化為淀粉，其體內還能夠產生脂類——生物油。藻類中的脂質，提取加工后，可以轉變成汽油、柴油、航空燃油、乙醇等物質。

出于對化石能源枯竭和污染的擔憂，人類對石油替代品的追求從未停止。

2017年6月，美國第一大石油公司埃克森美孚（Exxonobil）和合成基因組公司（Synthetic Genomics）聯(lián)合發(fā)布消息，稱兩家公司聯(lián)合研究的轉基因藻類生物制油技術取得歷史性突破。

通過應用Synthetic Genomics先進的細胞工程技術，兩家公司組成的研究團隊對藻株的基因進行了修改，使得藻株內的油含量從20%提高到了40%。

倘若大量水藻變成油

藻類制油，是一項研究歷時超過70年的技術，美國曾試圖利用藻類制油替代石油。美國對藻類制油技術研究，幾乎和對頁巖油氣開采技術的研究同時啟動，足見其當年對這一技術的期望。

有研究曾指出，藻類每單位面積的產油量是傳統(tǒng)生物制油的10～100倍。但其成本極其昂貴，全球都在致力研究降低這一制油過程的成本。美國國家能源部曾估計，如果藻類制油要替代美國所有的石油燃料，需要大約3.9萬平方千米的面積用以養(yǎng)殖。3.9萬平方千米，相當于兩個大慶市的面積。

利用藻類進行生物制油被視為最有潛力的能源技術之一，但在過去幾十年時間當中，相關技術研究并不順利。因為研究者始終無法同時實現(xiàn)藻類中含油量和藻類生長速度的同時提高。藻類實現(xiàn)快速生長往往會造成含油量的降低。而對于商業(yè)化應用來講，這兩個指標又是極為關鍵的。

限制對藻類營養(yǎng)物質（諸如氮化物）的供應，可以增加藻類中油的含量，但這會抑制甚至是完全阻斷藻類進行光合作用，從而阻礙藻類數(shù)量的增加，減少生物油的總產量。

所以埃克森美孚和Synthetic Genomics合作的一個關鍵目標，便是在不影響藻類生長速度的前提下，實現(xiàn)將藻類的淀粉和蛋白質減少，轉而增加脂類物質的含量。

藻類中有控制其將碳轉化為油的基因開關，Synthetic Genomics公司的研究人員發(fā)現(xiàn)了調整這種基因開關的新方法。通過調整基因開關，可以增加藻類的產油量。只要有二氧化碳和陽光，向光性藻類就可以生產出油。

在不抑制藻類生長速度的情況下，實現(xiàn)藻類中油含量的增加，可謂歷史性突破。

投資6000萬美元研發(fā)

同傳統(tǒng)的生物制油技術相比，藻類有諸多的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的生物制油是通過對玉米和豆類等產物的降解制油，但種植這些作物需要肥料、淡水。而藻類可以在環(huán)境極其惡劣的地方生長，發(fā)展這一生物制油技術，不會受制于肥料和淡水供給壓力。

埃克森美孚指出，藻類生產的生物油，未來有潛力在傳統(tǒng)煉油設備當中進行煉制，其生產出的柴油和傳統(tǒng)石油煉制的柴油無區(qū)別。這種生物油，未來還有可能應用于化學品的生產。

人類基因組測序先驅、Synthetic Genomics公司總裁J. Craig Venter表示，據(jù)他了解，目前還沒有任何其他的轉基因藻類，其制油含量能達到如此水平。

從2009年開始，埃克森美孚宣布投資6000萬美元，同Synthetic Genomics開始合作，研究藻類生物制油。在合作之初，埃克森美孚稱，在十年之內，藻類生物制油技術將誕生。

但在2013年，埃克森美孚前總裁蒂勒森曾稱，藻類制油要生產出足夠工業(yè)化應用的生物油，需要至少再過25年時間。埃克森美孚目前也表示，這一生物制油技術，離完全商業(yè)化應用還需要數(shù)年時間。