微藻-水中生物柴油”制造厂“ 石油价格直接影响经济运行成本。工业化国家对石油的需求有增无减，发展中国家对石油的需求也不断扩大，有限的石油储量和递增的市场需求的矛盾导致了石油价格会稳步趋升。除非发现大量的能够为现有工业体制所广泛接受的替代能源，否则石油价格的长期升势很难改变。为了减少对石油的依赖，不少国家都在开发各种替代能源技术，生物柴油就是一种普遍认知的替代能源。 1 微藻制油引人注目 目前生物柴油的主要原料是从豆类，玉米，菜籽，油棕榈等容易种植的植物中提取的植物油。除了这些谷类或纤维类植物外，还有一类植物尤其值得关注：那就是藻类（Algae）。从海洋到湖泊，从大的河流到小的污水沟，藻类广泛地生存于自然界的各处。由于人类污水排放的增加，使得有些以此为食物的藻类迅速大量繁殖，甚至造成一种污染。可用来作替代能源的藻类主要是微藻（Micro Algae，本文统称微藻），这种简单细胞生物在理想状态下，不到一天甚至只用几个小时就可以生长成熟进行收获，而玉米，大豆等等则需要至少几个月的生长周期，再加上有些微藻的含油率可以达到自重的50%，因此藻类的产油率非常高。从单位面积出油率看：藻类每公顷的出油率理论上可以达到95，000 升（79，832 公斤），远远高于玉米的172升（145公斤）， 大豆的446 升（375公斤）以及棕榈树的5950升（5000公斤） 美国能源部从1978年至1996年耗资两千五百多万美元委托多个科研院所对微藻进行研究。其主要的研究成果被汇总在一本名为“A Look Back at the U.S. Department of Energy’s Aquatic Species Program: Biodiesel from Algae” 的报告上并对外公布。该报告对用微藻提炼合成生物柴油的原理，选材，生产，工艺以及经济可行性等都作了分析和总结。虽然这份报告指出用微藻提炼生物柴油在经济上不是很可行，但是我们必须注意到，这份报告的经济可行性是在十年前即石油价格不到30 美元一桶的大环境下完成的，而今年石油已经到过100美元一桶。 为了重新评估经济可行性，让我们先简单来看一下微藻提炼生物柴油的全过程。微藻吸收二氧化碳，通过光合作用，将二氧化碳转化为糖分进一步转化为体内的天然油脂。这种油脂可以用来合成生物柴油。藻类油脂合成生物柴油和从其它材料得到的油脂合成生物柴油类似，这个项目的成功主要取决于是否能够养殖出足够多的高油微藻作为原料。 2. 微藻的养殖 微藻的繁殖，受到品种，光线，温度，水源，二氧化碳及其他营养元素等条件的影响。微藻的种类繁多，含油高的微藻未必是自然条件下生存能力最强的。当我们用传统露天池塘养殖的方式来生产微藻时，一个种群污染的问题就会出现。其他藻类的孢子可以通过水源或空气传播进入养殖池塘，利用自身生存能力强迅速夺取养料，使得高油微藻种群的生长受到抑制，从而达不到理想的产量。另外，每种微藻都有最适宜的生长温度，高于或低于这个温度，微藻的生长都达不到最佳状态，而在露天池塘里，由于昼夜交替，四季更迭，水温很难控制。 为了防止产油低的微藻进入，应尽可能地保证养殖区域微藻品种的纯洁。解决方法之一就是在生物发生器（Photo Bio Reactor）里进行微藻的繁殖生产。简单地说就是完全仿照实验室的环境，利用封闭透明容器，使微藻在可控制的封闭环境下生产。由于进入生物发生器的水源和空气可以过滤，所以有效防止了其他藻类的进入，从而提高了产油微藻的产量。生物发生器可以是封闭的无色透明管道或是槽缸，这些大型的生物发生器是微藻炼油的重要固定资产支出，往往需要很大的投资。如果想要节省这一部分的资本投入，可以考虑开发用垂直悬挂的透明塑料袋为容器的生物发生器，这方面已有先例。 为了把温度尽可能地控制在理想状态， 就需要建暖房。暖房透明度要好，使微藻充分接收到阳光。如果希望微藻昼夜繁殖，就需要配备照明和供暖设备, 暖房等是藻类制油的另一个主要资金支出。 微藻生长离不开水，二氧化碳，氮，钙，钾，镁等养料。大量的水源需求会增加生产成本。经营者需要建滤水净水的设施来保证水可以循环使用。沿海地区可以研发用海水来取代淡水。充足的二氧化碳可以提高微藻的产量，理想的地方是在火力发电厂附近建微藻生产场，利用热电厂大量排出的二氧化碳废气来生产微藻，既提高了藻类产量，又可大大减少二氧化碳的排放。 3. 微藻的其他盈利点 用微藻制造生物柴油项目的盈利点首先是生物柴油。但除此之外，微藻还有其他的盈利空间。微藻的主要成分是天然油脂，碳水化合物和蛋白质。被榨掉油脂的微藻可以用来做乙醇的生产原料，还可以被用来做渔业养殖的饲料。由于微藻特殊的细胞壁结构，它们一般不能被禽，畜类的消化系统所消化。近年来由于越来越多的耕地被各国用来种植油类或经济类作物，使得粮食及禽畜养殖业饲料的价格不断上升。如果能够组织科研攻关开发工艺，利用超声波，电击，磁化等等科技手段处理榨油剩下的微藻，使其营养能够被禽畜类吸收，使之进入广阔的禽畜饲料市场，利润还可以进一步提升。 4. 微藻制油的优势与劣势 同其他生物柴油项目相比，微藻制油的优势在于：占用土地少，而且不需要用农耕林地，产量高，消耗二氧化碳多，利润有提高空间。微藻制油的劣势在于：设备和技术含量要求高，先期资本投入大，设备供应商以及市场上可以借鉴的模式少。以美国为例，统计显示：到2007年6月，在美国投入商业运营的各类生物柴油项目厂商共有148家，没有一家是以藻类为榨油原料的。 5. 微藻制油未来可期 2007年下半年，至少有两家企业分别从欧洲和美洲率先推出了他们的藻类制油成套设备。可以预期在未来五年，世界范围内会有更多的生物柴油厂商尝试微藻制油，经济可行性将受到检验，相关技术和设备将不断完善并提升经济竞争力。在未来五到十年，微藻制油将会快速发展，成为像今天的玉米豆类制油一样普及的主要生物柴油制造方式，市场不断扩大，行业领袖也将随之产生。 微藻制油是个崭新的生物柴油项目，这也给了发展中国家和西方工业国家站在同一起跑线上的机会。而且，由于项目资本投入大这一特点，反倒使土地，原材料和劳动力价格较低的发展中国家具备了成本优势。以墨西哥和加拿大为例作比较，建同样的暖房，墨西哥的价格就只是加拿大价格的几分之一，而且墨西哥的自然环境温度高，更适合藻类的繁殖。这些综合因素最终会使得在发展中国家立项的经济回报很可能会高于发达国家。有理由相信，如果有政策引导和扶持，加大研发力度，克服技术设备难关，中国，印度等发展中国家将有可能在这类新兴能源项目发展中占优势。 Seaborn Jan 08, 2008 Vancouver 注：本文资料和数据搜集整理自网上公开的报告，论文及文章。特此向所有作者尤其是下列报告，论文以及网站的链接资料文章图片作者表示衷心感谢。 A look Back at the U.S. Department of Energy’s Aquatic Species Program: Biodiesel from Algae Photo Bio Reactor, Dr. Gary Anderson, Anil Kommareddy Widescale Biodiesel Production from Algae, Michael Briggs www.oilgae.com etc. 发表于2008 年“中国生物柴油” 钱老先生安息！
