新能源热点之藻类燃料利用

忘掉玉米和大豆吧，将海藻转换成替代性燃料正在成为能源领域的新热点。

　　藻类在人们的印象中是一种黏糊糊的绿色植物，可以制成一种叫做螺旋藻的营养品。没错，就是这种人们知之甚少的植物，正在成为未来能源领域的新热点。美国很多公司正在利用藻类作为生物燃料的原料，他们相信藻类具有解决能源危机的潜力。据公开资料显示，某些种类的藻类自身富含60％以上的油，而根据来自Valcent公司的数据，玉米每英亩每年只会生产出18加仑(68升)的生物柴油，棕榈达到700-800加仑(2600-3000升)，但是如果是藻类再加上使用开放式的池塘每年每英亩可以生产出2万加仑(7.5万升)的生物柴油。

　　藻类能源最近在能源行业里备受追捧，因为与生物燃料不同，藻类即使是在贫瘠的地区，诸如在地下水咸涩的沙漠地区也能生长，即使是利用已污染或含盐分的水也可以生长，这样就避免了占用良好的土地资源和清洁的水资源。同时，这种单细胞有机体只需要阳光、水和二氧化碳就能生长。在仅仅一天时间里它的数量就能够翻两番。经过处理的藻类可以榨出藻油，藻油除了可做食用油，也能在改良的柴油机上直接使用;藻油还能替代石油精炼出汽油、柴油、航空燃料和民用燃料油，并能精炼出塑料和溶剂等化合物。榨过油的藻泥，其淀粉能被分离出来可发酵为乙醇、甲醇和其他以酒精为基础的燃料。藻类还可以产氢，藻类蛋白质可以变成动物饲料，加工残渣还可以用做建筑材料。美国新罕布什尔州立大学在2004年的报告中就指出，3000万英亩沙漠中生长的藻类转换为藻类燃料可满足美国所有的运输用燃料需求，而这块面积仅占全美种植农作物和养殖牲畜土地面积的3％。

　　因为藻类生长迅速的特性，很多藻类农场都期望能够比其他生物燃料每英亩产生更多的能源。GreenFuel公司的创始人及首席科学顾问埃塞克.伯金(Isaac Berzin)表示，如果藻类能够被证明是一种降低碳排放的节省成本的方式，那么能源行业将会大力发展藻类能源向前发展。现在的生物燃料主要由玉米和大豆等农作物做原料，而近来农产品的价格节节攀升，以大豆为例，大豆的价格在过去两年中大约翻了两番。原料价格的上涨导致以农作物为原料的生物燃料成本一直比常规的化石燃料要高，这种现状导致了人们开始寻找新的非农作物为原料的生物燃料。

　　其实使用藻类来做替代能源并不新奇。在上世纪的70年代，美国国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory，NREL)的科学家们就花费了17年时间进行藻类替代能源的可行性研究。当年，科学家曾在开放池塘中试验培育藻类，发现在浅水池塘中建藻类农场生产藻类燃料可提供足以替代化石燃料的生物柴油，用于交通和家庭取暖。但是在1996年他们中止了这个项目，因为经过计算，他们认为通过藻类生产生物柴油的成本过高。

　　到此时似乎藻类燃料已经成为了一个注定要失败的努力，直到当时还是麻省理工大学博士后的埃塞克.伯金偶然获得了NREL的项目报告。他发现当时负责细胞培育系统的专家，并未坚持给生长藻类的生物反应器进行修整。埃塞克完全沉浸在其中，在原油价格最高涨到每加仑1.66美元的2001年，他创建了GreenFuel公司。

　　GreenFuel公司在2004年获得了210万美元的种子投资，埃塞克马不停蹄地开始着手工作，他在麻省理工大学屋顶上安装的生物反应器引发了人们的好奇。后来的数据显示，此系统吸收了麻省理工大学一个天然气电厂产生的废气中82％的二氧化碳。在2006年，公司又获得了1780万美元的风险投资，2007年初，公司安装了一个比最早试验模型大100倍的生物反应器，系统开始时运转得非常好，藻类比预期生长得更快，但没过多久，藻类生长的速度超过了GreenFuel团队收取它们的速度，此时公司不得不暂时停止了生物反应器的运转。

　目前GreenFuel公司在煤场附近安置GreenFuel系统，以吸收煤场产生的二氧化碳。因为藻类可以自然吸收二氧化碳，所以将煤场纳入到GreenFuel公司系统中就不再需要专门去捕捉和存储二氧化碳。正是利用此重复利用的方式，GreenFuel公司才可以节省大量存储二氧化碳的花费。虽然GreenFuel公司解决了二氧化碳的问题，但同时也还面临其他的挑战。想要获得所有煤场排出的二氧化碳需要放置大批的生物反应器，而这就需要占用上百英亩甚至上千英亩的土地。对人口密集的地区来说，这是及其不现实的。而大规模使用生物反应器的技术可行性也还未被证实。

　　也有专家对GreenFuel公司在生产藻类的过程中使用生物反应器产生了异议。虽然新的封闭循环的生物反应器系统现在可以实现更高的效率，但NREL藻类燃料项目的生物燃料顾问约翰.伯纳曼(John Benemann)认为，GreenFuel公司使用的放在地面上的生物反应器价格非常昂贵。NREL的研究人员更加认可在开放的池塘中培育藻类，就像其他大部分生产可食用藻类的公司所做的那样。

　　从藻类中获取燃料的研究成果目前也引起了大企业的兴趣，去年秋天，雪佛龙公司与美国联邦研究人员组成了伙伴关系，共同进行藻类燃料的研究。11月，荷兰皇家壳牌公司宣布将与位于美国夏威夷的从事海藻生物燃料业务的HR生物石油公司(HR BioPetroleum)合资建立一家名为Cellana的公司，这家公司将通过使用海洋浅塘和日光在10万公顷的地方培育水藻。包括霍尼韦尔、波音和Raytheon公司在内的世界500强公司都在着手研发藻类燃料。在2007年11月，美国国防部高级计划研究署(Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA)发布了一个重要的研究项目，研究如何以非农作物(如藻类)为原料生产出具有成本竞争优势的、可用于美国空军战斗机的航空燃料。此研究项目的主任道格拉斯.柯克帕特里克(Douglas Kirkpatrick)认为在未来的三至五年内，有关藻类燃料的主要技术性问题将全部解决。

　　藻类能源的研究正在不断发展，时刻都有新的想法产生，并正在获得风险投资机构的关注。

　　Aurora生物燃料公司的CEO 马特.卡斯帕瑞(Matt Caspari)表示：“在过去，藻类燃料领域里的很多资金都主要集中在学术研究方面，而现在有越来越多的风险投资机构把资金投入了那些正在应用藻类新技术的公司。”藻类燃料领域的公司已有多家获得了风险投资的支持，Aurora公司在今年6月获得了第二轮2000万美元的投资，总投资额达到2320万美元;LiveFuels公司曾获得1000万美元风投;位于旧金山南部的Solazyme生物科技公司，一直致力于研究如何使藻类能够在单位面积中生产出更多的生物柴油，近期公司也宣布获得了4540万美元资金。

　　目前所有藻类燃料公司所面临的最大挑战都是成本。如何在单位面积里以低廉的成本获得尽量多的藻类，如何降低收取藻类的成本，如何从藻类的细胞壁内获得绿藻原油并将之装桶，如何解决生物反应器技术问题，这些都是未来藻类燃料公司需要急需解决的问题。保守估计人们要用上这种藻类生物燃料，大概还需要5-10年时间。