一種嶄新的能源:水藻油

文|盧曙火

一種嶄新的能源:水藻油

文|盧曙火

一個偶爾獲得的信息，使塞爾斯對水藻煉油產生了興趣。他設計了一種大塑料袋，在里面裝滿水，再種上水藻。長成之后水藻就被送往煉油廠生產并轉化成生物燃油……

浩瀚的沙漠地區，荒涼、沉寂，沒有一點綠色，似乎只有空氣在那里嗡嗡作響。有一天，人們在沙漠上鋪上一只只裝滿水的巨大塑料袋，在袋里種植水藻，荒涼的沙漠變成一片水波蕩漾的綠洲。種植的水藻被運到附近的煉油廠，不久便提煉出一桶桶水藻油，絡繹不絕地運往世界各地。

這不是神話，在不久的將來它就會變成現實，況且目前部分試驗已獲得了成功。

能源是經濟和社會發展的重要物質基礎。工業革命以來，世界能源消費劇增，煤炭、石油、天然氣等化石能源消耗迅速，生態環境不斷惡化，特別是溫室氣體排放導致日益嚴峻的全球氣候變化，人類社會可持續發展受到嚴重威脅。

2011年3月11日，日本東部大地震引發的福島第一核電站一系列事故，使人們原本寄予厚望的核電卻變成談“核”色變。已有25年核電發展歷史的德國，成為首個宣布放棄核電的國家?，F實使人們探尋新能源的目光再次投向綠色環?？稍偕茉?，因而水藻煉油也就引起了國際社會的廣泛重視。

在宣布棄核的同時，德國執政聯盟公布了一份雄心勃勃的新能源計劃，將投入330~400億歐元用于開發水藻油等可再生能源。

水藻煉油是怎樣被發現的

可再生能源包括水能、生物質能、風能、太陽能、地熱能和海洋能等，資源潛力大，環境污染少，可永續利用，是有利于人與自然和諧發展的重要能源。

20世紀70年代以來，可持續發展思想逐步成為國際社會的共識，可再生能源開發利用受到世界各國的高度重視，許多國家將開發利用可再生能源作為能源戰略的重要組成部分，提出了明確的可再生能源發展目標，制定了鼓勵可再生能源發展的法律和政策，可再生能源得到迅速發展。

科學家很早就提出用植物來提煉燃油的設想，比如從油菜籽和大豆中提煉燃油，不過很少會想到用水藻來提煉燃油。但目前這種綠色植物卻異軍突起，成為最有力的“競爭者”，因為它有許多品質是其他植物所不具備的。

水藻煉油的設想源于1978年，當時的美國總統卡特制定了一個“水生植物計劃”（ASP），希望能從水藻中提取潔凈的生物柴油代替汽油。根據卡特總統的要求，美國一些科學家開始研究這種技術，可是用了十多年時間、花費了2500萬美元，研究小組也未能從水藻中提取出具有使用價值的油料，因此1996年這個計劃被克林頓政府取消了。

但是“ASP”這一項目并非一無所獲，他們在部分領域已獲得了突破性的成果。ASP項目科學家認為，十多年研究時間不能白花，他們對自己的工作進行了總結，寫出了詳細報告，并把報告發表在美國能源部的網站上。

美國吉姆·塞爾斯是一名工程師，一個偶然的機會，他在網上看到了那份被他稱為“水藻圣經”的ASP報告。經過認真研究，他發現研究ASP項目的科學家已找到了一種能產油的水藻，但他們把這種水藻種在了露天池塘里，野生水藻迅速入侵這些露天池塘，把科學家選出的特種水藻殺死了。

這一偶爾獲得的信息使塞爾斯對水藻煉油產生了興趣，他不斷投入資金進行進一步研究，終于找到了一種解決辦法。他設計了一種大塑料袋，在里面裝滿水，再在袋里種植水藻，這樣既能讓充足的光線進入，又能防止其他種類的水藻入侵。水藻一旦長成，就被送到煉油廠提取油料，然后再轉化成生物柴油。

他創辦了專門研究用水藻生產生物柴油的索利克斯生物柴油公司。他把種植水藻的大塑料袋戲稱為“水藻反應堆”。目前，索利克斯生物柴油公司已將用大塑料袋種植水藻的技術申請了國際發明專利。

用水藻煉油的優勢

用水藻煉油之所以引起世界各國的重視，是因為用水藻煉油具有許多優勢。首先，水藻是由簡單的水生有機體組成的，通過光合作用儲存光能，水藻幾乎不需要特別的養分，需要的只是陽光、水和二氧化碳。水藻可分解為糖、蛋白質和油脂等，水藻油可提煉為生物燃料；糖可提煉乙醇。

其次，水藻可以種植在任何地方，且能夠迅速繁殖，特別是可以種植在不適宜耕作的土地上，比如只要提供水源就可以種植在沙漠中；也可以采取立體種植方法，可有效利用的面積比率是最高的。

最后，水藻既能生產綠色油料，也可以吸收大量的二氧化碳，凈化空氣。如果把它種植在火力發電廠附近，就可以吸收發電所產生的二氧化碳。美國麻省理工大學的綠色油料公司正在進行這方面的實驗。小規模的實驗發現這是可行的。

據科學家估計，與其它油料作物相比，水藻的產油量更高。每英畝水藻每年能生產2000加侖燃料，而棕櫚樹只能生產650加侖，甘蔗只能生產450加侖，玉米僅僅能生產250加侖。很多科學家認為，通過水藻將大量二氧化碳變成生物燃料是一舉數得。

擔當重任尚需時日

目前要想讓水藻成為“產能大戶”，需要解決的問題還很多；如選擇哪一種水藻品種用來生產生物燃油。水藻種類有數千種，能選到產油量最高的品種十分重要。水藻生長的速度極快，如何科學種植需作進一步研究，比如水藻繁殖太快了，陽光就會不夠用，會造成大批死亡；而如果繁殖太慢，就缺少效能。要解決這個問題，可能需要借助計算機來控制水藻的生長速度。

水藻會產生油，但它們不會主動將油噴出來。即使人們成功收獲了水藻，還面臨著另一個難題，那就是如何把油提煉出來。從大豆、油菜等植物中提取油用冷壓法，但水藻中沒有那么多的纖維，標準的榨油方法提取不了水藻中包含著的油。

有的科學家設想，用生物工程技術培育產油高、取油容易的轉基因單細胞水藻，大面積種植這種經特殊改造的轉基因水藻，就能解決種植和生物油的提煉問題。

有的科學家認為，從水藻中提煉油并沒有想象的那么難，從技術上來講，藻類油屬于甘油三酸酯，其中包含碳、氫和氧原子，需要去除氧原子，留下純碳氫化合物就可以獲得所需的生物燃油?？茖W家設想，在綠色的水藻中加入化學添加劑提煉出油，相對來說既有效又節省成本。但令人擔心的是，采用這種方法可能使用水量過大，甚至會產生污水。

科學家估計，大規模生產水藻油，讓水藻油在很大程度上成功地分擔化石能源所擔負的重任，大約還需5~10年?？犊拇笞匀粸槿祟愄峁┝素S富的資源，人類所做的就是用慧眼去發現、開發和利用這些還被視為無用的資源，變廢為寶。