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園林新知

最綠的燃料—藻類生物燃料

發(fā)布時(shí)間：2014/10/21 閱讀：1591 次 I 收藏 I 打印 I 關(guān)閉

        4年前，美國科羅拉多的發(fā)明家吉姆·西爾斯將自己關(guān)在車庫里開始構(gòu)思其大規(guī)模生產(chǎn)生物燃料的設(shè)計(jì)。他用塑料袋做生物反應(yīng)器，用藻類做原料。當(dāng)時(shí)這種思路可能被人看成笑話。

       但是，試驗(yàn)成功了。如今，西爾斯的索里克生物燃料公司已經(jīng)成為幾個(gè)領(lǐng)先的藻類生物燃料企業(yè)之一。用藻類制造燃料的道理很簡單，藻類生長需要水、陽光和二氧化碳。藻類所產(chǎn)出的油可以被人們收獲并轉(zhuǎn)變?yōu)樯锊裼�。藻類中的碳水化合物成分可以被發(fā)酵變成乙醇。這兩種燃料都是比柴油或天然氣更清潔的燃料。但實(shí)際操作卻是復(fù)雜的，藻類生物燃料的造價(jià)也是昂貴的。培養(yǎng)藻類的水溫要?jiǎng)偤眠m合其增殖，而開放的池塘又容易混進(jìn)入侵物種，大氣中的二氧化碳濃度不夠高時(shí)，也不足以刺激藻類呈指數(shù)型生長。為此，索里克公司將藻類裝在一個(gè)封閉的“光生物反應(yīng)器”中。這個(gè)裝置是用聚乙烯薄膜制成的密閉空間，二氧化碳可以被吹進(jìn)這個(gè)系統(tǒng)，這些二氧化碳是發(fā)電廠或其他一些工廠的廢氣。這樣做既能減少工廠的溫室氣體排放，又為藻類生長提供了原料，可謂一舉兩得。

奇跡般的燃料

        藻類農(nóng)場已經(jīng)有50年的歷史，藻類農(nóng)場可以安置在任何地方，無須占用農(nóng)田，在海水中也可以種植藻類，藻類還能吸收下水道和發(fā)電廠的污染物。藻類是世界上生長最快的植物，如果條件適合，藻類一夜之間就可以體積加倍。它不像其他生物燃料的原材料，比如大豆或玉米是按季節(jié)收割的，藻類可日復(fù)一日地收獲。藻類干物質(zhì)中的油含量超過50%,最高可達(dá)70%.而油棕櫚樹，這種當(dāng)今世界上制作生物燃料產(chǎn)油最多的物種，其含油量只有20%.目前乙醇等生物燃料的生產(chǎn)過程是需要用化石燃料的，所以也增加了碳釋放。而藻類生產(chǎn)，只產(chǎn)生很少二氧化碳，而且不和糧食作物爭地。此外，產(chǎn)油高的藻類，另一大好處是可以吸收大量二氧化碳。美國馬薩諸塞州劍橋的綠色*燃料技術(shù)公司正在集中研究同時(shí)能高產(chǎn)柴油和高產(chǎn)乙醇的藻類品種。希望其實(shí)驗(yàn)工廠最初可以達(dá)到每英畝藻類8000加侖生物柴油和5000加侖乙醇的產(chǎn)量。該公司說，現(xiàn)在的問題是如何足夠快和價(jià)格低廉地栽培藻類，這并不容易做到。美國國防部估計(jì)藻類油的價(jià)格是20美元1加侖。萬國油品公司可再生能源部門主任詹尼佛·侯姆格林說，“如果藻類油的價(jià)格能降到2美元1加侖，很多人就會(huì)認(rèn)為其可行了�！�

藻類熱

        利用藻類做替代能源并不是新想法。早在1978年，在意識到最終石油危機(jī)的情況下，卡特zheng府就啟動(dòng)了耗資2500萬美元由美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室運(yùn)作的水生物種項(xiàng)目。當(dāng)年，美國zheng府的科學(xué)家曾在加州、夏威夷和新墨西哥的羅斯威爾的開放池塘中試驗(yàn)栽種藻類。他們發(fā)現(xiàn)，在淺水池塘中建藻類農(nóng)場生產(chǎn)藻類燃料可提供足以替代化石燃料的生物柴油，用于交通和居家取暖。但是，1995年油價(jià)開始下跌，到了1996年石油徘徊在20美元一桶的時(shí)候，克林頓zheng府為了減少財(cái)政預(yù)算，終于關(guān)閉了這一項(xiàng)目。事實(shí)上，即使在油價(jià)屢創(chuàng)新高的今天，藻類還是無法與石油競爭，因?yàn)樵谠孱惸茉吹拿總€(gè)生產(chǎn)階段，都存在著目前難以跨越的障礙。這里面涉及很多問題，比如用地的問題、水分蒸發(fā)和污染其他植物品種的問題，還有到處飛揚(yáng)的孢子以及游泳者的抱怨。這個(gè)項(xiàng)目曾在全世界范圍內(nèi)收集了3000種藻類品種，其中有300種被認(rèn)為是有前途的，這些品種依然在夏威夷大學(xué)被繼續(xù)研究，人們普遍認(rèn)為該項(xiàng)目的成果是啟動(dòng)今日藻類燃料業(yè)的知識產(chǎn)權(quán)支柱。2006年10月，美國能源部實(shí)驗(yàn)室宣布與美國第二石油公司雪佛龍合作，尋找更好的藻類品種。2007年的《能源獨(dú)立和安全法案》包括了促進(jìn)利用藻類制造生物燃料的措辭。如今，從五角大樓到明尼蘇達(dá)，再到新西蘭，各地zheng府和私人公司都在開發(fā)利用藻類生產(chǎn)燃料。將藻油轉(zhuǎn)變?yōu)樯锊裼退玫霓k法與將蔬菜油轉(zhuǎn)變?yōu)樯锊裼鸵粯�，但是其成本卻很難降下來，至今除了在實(shí)驗(yàn)室中，還沒有人完成這種過程。

困境？希望？

        兩年之前，還很少有公司追逐新一波所謂的“池塘綠藻”能源。而今，已有幾十家這樣的公司。去年，美國國防部高級計(jì)劃研究署同意萬國油品公司用670萬美元研究如何讓“第二代”原料或者說非食物性*作物（如藻類）轉(zhuǎn)變?yōu)槊绹哲姷腏P-8和北約戰(zhàn)斗機(jī)的航空燃料。今年5月，空客與捷藍(lán)宣布其目標(biāo)，到2030年將用第二代生物燃料取代30%的航空燃料，而新西蘭航空與KLM荷蘭航空公司也有類似的計(jì)劃。用藻類制造燃料的技術(shù)目前還停留在實(shí)驗(yàn)性*的階段，而任何一家生物燃料公司所面臨的最大挑戰(zhàn)都是成本。藻類的品種多達(dá)10萬，每一種都有各自適應(yīng)的生長環(huán)境、生長速度和出油的比例。今天，很多藻類品系已經(jīng)被改造為轉(zhuǎn)基因的超級植物，這正是生物燃料啟動(dòng)的秘訣。研究人員迫切需要解決的問題是，如何使藻類生長繁茂，如何廉價(jià)地干燥上百萬加侖的藻泥，如何從藻類的細(xì)胞壁內(nèi)獲得綠藻原油并將之裝桶。麥克·威沃是西雅圖一家生物燃料公司的CEO,他說：“這不像運(yùn)轉(zhuǎn)油菜田里的聯(lián)合收割機(jī)那么簡單，機(jī)器一轉(zhuǎn)就得到了油菜籽并可以隨即粉碎這些油菜籽。”他認(rèn)為，在三五年中，藻類燃料很難達(dá)到商業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)水平。不過，已經(jīng)有幾個(gè)領(lǐng)先的工廠計(jì)劃在未來的幾個(gè)月讓人們看到藻類未來的更為精確的藍(lán)圖了。這些實(shí)驗(yàn)工廠將驗(yàn)證注入藻類能產(chǎn)生多少粗油。綠色*燃料公司是藻類工業(yè)的老字號，它已經(jīng)在亞利桑那州開了一家試驗(yàn)工廠，在那里他們用大型的透明塑料袋養(yǎng)殖藻類；索里克將于今年夏天在美國科羅拉多州開設(shè)一家新工廠，打算用長100米、高0.5米的冷藏管放到淺水池中垂直懸浮養(yǎng)殖藻類；其另一個(gè)稍小的陣列，8個(gè)20米長的生物反應(yīng)器也已經(jīng)投產(chǎn)。無論如何，“綠色*圣杯”已經(jīng)榨出了油，藻類原油已經(jīng)從試管走到了裝桶的階段。問題是，要過上多久人們才能用上這種綠色*汽油呢？據(jù)專家估計(jì)：人們要用上這種藻類生物燃料，大概還需要5到10年。因?yàn)椋侥壳盀橹�，人們還沒能找到任何可以選擇的系統(tǒng)，因?yàn)檫@種系統(tǒng)必須非常非常便宜。

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