作者:郭致廷 / 編輯:歐陽孚、楊卓儒
這次我們要來介紹幾種常用來生產(chǎn)生物質(zhì)燃油的藻種。以供應(yīng)生物質(zhì)燃油原料為目標(biāo)的養(yǎng)殖場在選擇藻種時(shí)通常會(huì)有幾個(gè)考量。第一個(gè)考量為生長速度,生長速度會(huì)直接影響到生物質(zhì)產(chǎn)量,一般而言,藻類大約每6至72小時(shí)生物質(zhì)會(huì)增加一倍,生長速度越快則能采收的頻率越高。第二個(gè)考量為藻體含油量,目前藻類生物質(zhì)燃油仍以生物質(zhì)柴油為主,藻體含油量高就表示會(huì)有較多藻油能被轉(zhuǎn)換為生物質(zhì)柴油。然而藻體含油量高的藻種通常生長速度會(huì)比藻體含油量低的藻種慢,因此生長速度與含油量之間的取舍需考慮到最終燃油產(chǎn)物為何,以選擇較適當(dāng)?shù)脑宸N。第三個(gè)考量為藻類生長環(huán)境,依照預(yù)想的培養(yǎng)環(huán)境選擇藻種。例如在陸地上的養(yǎng)殖場便不適合培養(yǎng)海水藻,因?yàn)榇伺e必須承擔(dān)配制人工海水的額外費(fèi)用。其他還有一些諸如藻體形狀、生活形態(tài)、自養(yǎng)異養(yǎng)(注一)等特性在篩選藻種時(shí)也應(yīng)一并考慮。
螺旋藻 (Spirulina)
螺旋藻就跟它的名字一樣,單一個(gè)體就是螺旋狀長條,大小約為 0.5 毫米(mm)??稍诘跋趟猩L,可進(jìn)行自營及異營作用。螺旋藻是非常常見的培養(yǎng)藻種,因?yàn)樗纳L速度快,大小相對(duì)於其他微藻大得多因此容易收集,適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng),夏威夷、中國大陸南部、美國加州等熱帶地區(qū)皆有養(yǎng)殖廠 。螺旋藻大部份成份為蛋白質(zhì),僅有約10-20%成份為油脂,因此不適合作為生物質(zhì)柴油原料藻種。然而也因?yàn)楦叩鞍踪|(zhì)含量而適合作為營養(yǎng)品或是動(dòng)物飼料。若讀者平時(shí)有留心注意的話,在一般藥局常??梢姷穆菪邋V,即是由這些螺旋藻制成。
小球藻 (Chlorella)
小球藻的大小約在3-10微米(μm)之間,可以在淡咸水甚至土壤中發(fā)現(xiàn)他們的蹤跡。 它與螺旋藻一樣, 可依照環(huán)境進(jìn)行自營或異營作用。適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)環(huán)境為25~35℃的熱帶地區(qū)。小球藻依生長階段不同,油脂含量變化大。在初期快速生長時(shí),僅有約20%的成份為藻油,然而當(dāng)受到環(huán)境壓迫的情況下(例如缺乏營養(yǎng)),油脂成份便開始提高,最高可達(dá)約50%藻體成份為油脂。因此小球藻是目前最廣為應(yīng)用於生物質(zhì)柴油的藻種。但是小球藻體型微小,收集難度較高,因此成本也比培養(yǎng)螺旋藻高。除此之外,常聽到的健康食品綠藻片,通常就是以小球藻制成。
柵藻 (Scenedesmus)
柵藻的名字是來自於它們時(shí)常并排出現(xiàn)的特性,長條形的柵藻會(huì)以偶數(shù)個(gè)體并排,看起來就像柵欄一樣,因此叫柵藻。體型比小球藻大,約10-25微米(μm)。柵藻僅能生活於淡水里,在陸上的湖泊、河流都可以發(fā)現(xiàn)它們的蹤跡。培養(yǎng)柵藻的適當(dāng)溫度比小球藻略低一些,20-30℃最為合適。它們的油脂含量在15-40%之間。因?yàn)槠溥m應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、具備自營與異營的能力,越來越多人開始研究利用柵藻處理廢水來產(chǎn)生生物質(zhì)燃料的技術(shù)。
衣藻 (Chlamydomonas)
衣藻的特徵是具有兩條長長的鞭毛,是少數(shù)可在水中自由活動(dòng)的藻種。在細(xì)胞前端具有眼點(diǎn)(eye spot),可以感應(yīng)光源位置而利用鞭毛移動(dòng)至光源充足的地方。大小約10-30 微米(μm),屬於淡水藻。油脂含量大約是20%。部份種類可在低溫環(huán)境生長。衣藻是目前基因定序最完整的藻種,因此常見於基因改良工程。有許多研究改良吸收光源中心( Light Harvesting Complex),增進(jìn)衣藻的光合作用效率。
葡萄球藻 (Botryococcus)
葡萄球藻是淡水藻,因其形狀以及傾向聚集在一起的特性而得名。大小約為8-15 微米(μm)。葡萄球藻是目前油脂含量最高的藻種,最高可達(dá)86%成份皆為油脂。然而葡萄球藻的數(shù)量大約每72小時(shí)才能成長一倍。相較於小球藻約8小時(shí)成長一倍的速度,葡萄球藻的生長速度可說是非常緩慢。并且經(jīng)過進(jìn)一步研究指出,葡萄球藻的油脂并不適於轉(zhuǎn)脂化制成生物質(zhì)柴油。因此目前越來越少人使用葡萄球藻作為生物質(zhì)燃油之用。
(注一)自養(yǎng)、異養(yǎng):
透過吸收陽光與二氧化碳來產(chǎn)生能量的過程稱為光合作用,而依靠光合作用生長的生物稱為自營(自養(yǎng))生物。相對(duì)於自營生物,需要由外界攝取有機(jī)物以維持生命的生物稱為異營(養(yǎng))生物。所有藻類都具備自營的能力,而部份藻種則同時(shí)具備自營和異營的能力,這種藻類我們稱為混營藻。