與其他植物相比（玉米、大豆等），微藻的生長速率更快，單位土地面積所產(chǎn)出的生物量更多。同時(shí)，微藻在生長過程中吸收大量的氮、磷等無機(jī)元素。

因此，微藻可以作為食物，固碳、凈化空氣及處理廢水。

合成生物活性物質(zhì)，微藻除了能合成蛋白質(zhì)等大眾化的營養(yǎng)物質(zhì)外，還能合成很多獨(dú)特的生物活性物質(zhì)、如 不飽和脂肪酸（DHA、EPA、AA等）、類胡蘿卜素（β-胡蘿卜素、蝦青素、葉黃素、玉米黃質(zhì)等）、色素-蛋白復(fù)合體（藻藍(lán)蛋白、藻紅蛋白等）、多糖、活性多肽 等。

細(xì)菌在自然界的角色是分解者，將大分子有機(jī)物分解成小分子或者二氧化碳。微藻是在自然界的角色是生產(chǎn)者，通過光合作用利用二氧化碳和水在葉綠體里面把光能量儲存在大分子有機(jī)物，并釋放氧氣。

1、微藻光合作用固定二氧化碳的原理

光合作用的公式里面

這里面微藻細(xì)胞是相當(dāng)于光合作用的工廠

光能、水和二氧化碳是工廠生產(chǎn)所需電力和原材料，減少；

葉綠體和各種細(xì)胞器是生產(chǎn)設(shè)備，不增加不減少；

氧氣和有機(jī)物是工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品和利潤，增加

所有微藻工廠只要原材料和能源充足，那么生產(chǎn)就會源源不斷進(jìn)行。氧氣和有機(jī)物源源不斷被制造出來。這個(gè)過程必然是減排利用二氧化碳的，符合碳中和概念的。

當(dāng)然微藻工廠本身為了追求更大效益會消耗少部分的產(chǎn)品和利潤進(jìn)行再投資，分裂更多的微藻細(xì)胞工廠進(jìn)行更多的光合作用，這個(gè)過程也是負(fù)碳的。也有部分微藻細(xì)胞老化進(jìn)行分解（倒閉清算）。

以上階段微藻都是以液體形式存在，葉綠體和細(xì)胞工廠僅僅作為一個(gè)催化劑和載體參與光合作用并不增加也不減少。

這里面存在一個(gè)誤區(qū)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)認(rèn)為微藻就是做成藻粉一個(gè)方法，而一噸藻液對應(yīng)1公斤左右的藻粉，需要消耗大量的能量去采收，蒸發(fā)干燥999公斤的水分，這過程會排放大量二氧化碳，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于微藻細(xì)胞本身那些干物質(zhì)所固定的二氧化碳

微藻的產(chǎn)品形式不是只有藻粉一種?情況。

做藻粉的過程去計(jì)算碳足跡的時(shí)候，相當(dāng)于不去計(jì)算微藻細(xì)胞整個(gè)生命周期固定二氧化碳制造產(chǎn)品和利潤的價(jià)值，而是只計(jì)算這個(gè)工廠的葉綠素和各種細(xì)胞器這些生產(chǎn)設(shè)備有多少價(jià)值了。任何一家工廠生產(chǎn)出來的產(chǎn)品都將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于固定資產(chǎn)的價(jià)值，否則就沒人投資建工廠了，微藻這個(gè)物種早被生態(tài)系統(tǒng)淘汰了，只要生產(chǎn)不產(chǎn)生利潤，工廠立馬關(guān)門。

即使這么計(jì)算微藻藻粉，得到相同質(zhì)量的微藻蛋白質(zhì)和牛肉蛋白質(zhì)，微藻所排放出來的二氧化碳仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于牛肉。

2、微藻光合作用固定二氧化碳的優(yōu)勢

2-1光合作用效率高。相對于其他高等植物細(xì)胞的葉綠體，微藻比表面積更大，個(gè)體更小，葉綠素利用光照的效率越高。

2-2自帶碳濃縮機(jī)制。計(jì)算微藻固定多少二氧化碳應(yīng)該站在全生命周期去計(jì)算，同時(shí)相對于其他方法，微藻自帶碳濃縮機(jī)制，不需要把二氧化碳濃縮到99%以上的濃度也能利用，可以利用0.02-80%濃度范圍內(nèi)的自然界二氧化碳。大多數(shù)的工業(yè)二氧化碳濃縮工藝都是大量消耗能量，排放二氧化碳的，包括人工合成淀粉蛋白質(zhì)等技術(shù)中用的高濃度高純度二氧化碳。

2-3投入成本低。即使不去維護(hù)不去添加營養(yǎng)鹽，自然界各個(gè)區(qū)域都遍布各種微藻，生生不息，自然演替，比很多高純無菌培養(yǎng)的物種更具優(yōu)勢。不同地區(qū)有不同的微藻品種，因地制宜，屬地性的特點(diǎn)讓他們適應(yīng)沙漠，高原，缺水等各種極端環(huán)境。

3、微藻光合作用固定二氧化碳的施行策略

基于以上觀點(diǎn)，利用微藻進(jìn)行碳中和的策略如下：

3-1、養(yǎng)殖更多面積的微藻，在可以接受到光照的地方，包括各種山坡、土地和水面培養(yǎng)微藻，微藻可以通過食物鏈被水生生物或者陸生生物再利用。水產(chǎn)養(yǎng)殖對微藻的需求是天量的，近幾年微藻在農(nóng)業(yè)種植和畜牧業(yè)領(lǐng)域的拓展也有目共睹，產(chǎn)業(yè)鏈不斷延伸，利用微藻之后的作物根系更發(fā)達(dá)，產(chǎn)量和品質(zhì)都得到提高。

3-2、對于無法當(dāng)?shù)乩孟奈⒃?，開發(fā)更節(jié)能的采收干燥技術(shù)，制作成飼料、食品、化妝品、保健品、藥品、天然產(chǎn)物的原料。相比于其他碳水化合物、蛋白質(zhì)和油脂，相同質(zhì)量微藻碳排放更少。

3-3、研究更科學(xué)的計(jì)算方法評價(jià)微藻細(xì)胞全生命周期的固碳量，把農(nóng)業(yè)水產(chǎn)（貝類全生命階段都吃藻、大水面不投餌養(yǎng)魚、濾食的浮游動物輪蟲、鹵蟲都是需要微藻做食物長大后才能給魚苗蝦苗吃。）和種植（添加微藻前后的產(chǎn)量差別和土壤生物多樣性改善，增加土壤碳匯）所涉及到的微藻固碳合理分配一部分到微藻產(chǎn)業(yè)中，強(qiáng)化信心和投資微藻養(yǎng)殖面積的力度

3-4、合成生物學(xué)開發(fā)更多以光合作用微藻作為底盤生物的技術(shù)，批量制造高價(jià)值的有機(jī)物。

3-5、探索微藻在光合作用過程后的碳足跡，除了氧氣和碳水化合物之外，其他一些產(chǎn)物是否以氣體或者其他有機(jī)物形式存在，比如香味、溶于水不被檢測發(fā)現(xiàn)的小分子有機(jī)物、色素等等。

從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度，沒有一家工廠會把全部利潤和錢都投入到這個(gè)工廠的固定資產(chǎn)和生產(chǎn)設(shè)備中，錢和利潤需要投資到更多領(lǐng)域，需要消費(fèi)更多其他產(chǎn)品。

一只老鼠一生偷吃的食物和運(yùn)動消耗的能量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于被抓住燒掉后那點(diǎn)灰燼的重量。

微藻在光合作用固定的二氧化碳遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于藻粉對應(yīng)的二氧化碳，多養(yǎng)藻固碳這個(gè)觀點(diǎn)我們深信不疑。

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（文中來源于網(wǎng)絡(luò)或他人的圖片，版權(quán)歸原作者所有，本文僅用于科普宣傳，不涉及任何商業(yè)利益，本系列所有前篇及后篇均遵守此規(guī)則，他人如有轉(zhuǎn)引，敬請尊準(zhǔn)?。?/span>

今天的段子，是來蹭熱點(diǎn)的！

一、碳中和

“碳達(dá)峰、碳中和”這個(gè)說法，早幾年有不同的名字，叫“碳減排”、“碳匯”之類，不過事情，始終是同一個(gè)事情，就是提高能源和物資的利用效率，降低二氧化碳的排放。

十多年前因?yàn)樵痛鬂q價(jià)而觸發(fā)的新能源熱潮中，微藻新能源是熱潮中的一個(gè)小潮，但幾乎席卷了全世界所有上得了臺面的國家，國內(nèi)很多微藻行業(yè)的專家和企業(yè)都親身經(jīng)歷了這個(gè)過程，潮水退了也還沒幾天，沙灘上都還濕著。

當(dāng)時(shí)跟微藻能源（生物柴油）生產(chǎn)相耦合的一個(gè)內(nèi)容就是微藻對二氧化碳的利用（減排），這塊的研究當(dāng)時(shí)有大把的科研論文誕生。所有的研究基于一個(gè)基本事實(shí)：微藻生物質(zhì)中含有碳元素，有文獻(xiàn)分析微藻中的碳元素含量，計(jì)算出每養(yǎng)殖1噸微藻干粉，約等于固定1.8噸二氧化碳；不同藻種或具體的藻粉產(chǎn)品這個(gè)比值會略有偏差，但是只要最后的藻粉產(chǎn)品中碳元素含量定了，固定多少二氧化碳也就定了。

所以，不管這二氧化碳是從空氣中吸收來的，還是在藻液里額外注入二氧化碳，或者利用的有機(jī)碳或碳酸鹽類物質(zhì)，也不管用什么養(yǎng)殖設(shè)施，也不管你生產(chǎn)效率，或者什么生產(chǎn)成本，固定多少二氧化碳只跟產(chǎn)量有關(guān)?。?！

所以，“碳中和”這個(gè)熱點(diǎn)，如果微藻要蹭的話，原理很簡單、門檻也很低，不過要上臺面就有難度，相對于我國百億噸為單位的二氧化碳排放量來說，一年得出多少噸產(chǎn)量，才有加座上桌的資格？

所以，想靠賣碳配額賺錢，想想就算了，微藻還是得回歸到微藻本身來?。。?/span>

二、人造肉

定義先上升到“肉”的概念。

“肉”，除卻美食的概念，核心還是蛋白。如畜牧和水產(chǎn)養(yǎng)殖所述的，養(yǎng)殖的本質(zhì)是為了將低質(zhì)量、低附加值的（動物/植物等來源的）蛋白利用動物體轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)（以及美味）的動物蛋白。

而所謂“人造肉”，說白了就是利用非肉類蛋白制作的類肉產(chǎn)品，用以替代傳統(tǒng)的肉類蛋白。非肉類蛋白可以是植物蛋白、細(xì)胞肉（肌肉細(xì)胞）、菌體蛋白。

以菌體蛋白來說，若干年前有次細(xì)胞蛋白開發(fā)的熱潮，主要目標(biāo)和方向是想發(fā)酵生產(chǎn)細(xì)菌真菌等微生物，開發(fā)菌體蛋白源。某次開會聽到一個(gè)前輩說，這個(gè)項(xiàng)目沒下文的原因是菌體核酸含量太高，開發(fā)食品有難度。

細(xì)胞肉簡單說就是將各類動物的肌肉細(xì)胞利用細(xì)胞培養(yǎng)的方法，繁殖出“肉”細(xì)胞來（這個(gè)成本，做過細(xì)胞培養(yǎng)的朋友應(yīng)該有所體會）。

目前在市場上買到的“人造肉”基本都是植物肉：主要是將豆類蛋白經(jīng)過系列加工流程，使植物蛋白得到類似肌肉纖維的口感，并用色素、調(diào)料等模擬出肉類的顏色、風(fēng)味與肉汁等特性。（原始版的植物肉不就是素雞、豆腐干么……）

三、蛋白與螺旋藻

淀粉、油脂和蛋白是喂養(yǎng)人類的三大物質(zhì)。就目前的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式來說，三大物質(zhì)中較短的這塊板是蛋白。

當(dāng)前人類食物中蛋白的來源，主要是動物蛋白和植物蛋白兩種，動物蛋白如畜禽的豬牛羊雞鴨鵝和水產(chǎn)的魚蝦貝（藻呢？藻呢？？藻呢？？？），植物蛋白除了幾種主糧中含有外，主要是豆類，尤其是大豆來提供。另外，畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)動物蛋白只是一個(gè)蛋白的轉(zhuǎn)化過程，并非蛋白的最初來源，飼料中，主要蛋白來源還是大豆（同時(shí)也是油脂的主要來源之一），可以說一顆大豆在很辛苦的撐那塊短板。

（1）2020年，中國大豆播種面積為1.48億畝，產(chǎn)量1960萬噸，單產(chǎn)為132公斤/畝；

（2）海關(guān)總署數(shù)據(jù)顯示，中國2020年進(jìn)口大豆10032.7萬噸；

（3）2020/2021年度（當(dāng)年9月至次年7月），世界大豆產(chǎn)量預(yù)計(jì)為3.6億噸。

注：國產(chǎn)大豆主要用于直接食用（豆制品），進(jìn)口大豆主要用于榨油而豆粕用于飼料。

情況多嚴(yán)重就不用多說了！

誰來幫一把大豆，補(bǔ)足那塊短板？

擴(kuò)大種植面積？就看兩個(gè)數(shù)據(jù)，一個(gè)是大家熟聽的十八億畝紅線，再一個(gè)就是上面提到的1.48億畝，要實(shí)現(xiàn)10032+1960（萬噸）的完全自給，按上述的單產(chǎn)數(shù)據(jù)，得9億畝耕地，一半耕地用來種大豆？表面是豆，背后還是耕地的問題。

菌體蛋白？菌體蛋白的開發(fā)，核酸含量高或許是個(gè)問題，還能依靠技術(shù)突破去解決（酵母核酸含量3-15%，大腸桿菌核酸含量7%左右），發(fā)酵所需的背后還有發(fā)酵的高能耗和高污染的問題，這里暫不討論。單獨(dú)說發(fā)酵所需要的碳源，蔗糖、甜菜糖、玉米或者土豆淀粉做的葡萄糖，哪個(gè)不需要靠地種出來，哪個(gè)不需要優(yōu)質(zhì)的耕地？

總結(jié)一下，糧食問題最終都是歸結(jié)到土地、水、二氧化碳和太陽能等幾個(gè)要素，在中國，糧食問題最大的制約，還是土地，尤其是可耕地的問題。

所以不談技術(shù)和成本，單單微藻不挑地，就是依靠微藻來解決蛋白自給最大的資源依仗。

目前微藻能實(shí)現(xiàn)規(guī)模培養(yǎng)，而且蛋白含量高的，就螺旋藻和小球藻兩種。兩種相比，能扮演主角的，只能是螺旋藻：（1）成本不到小球藻一半甚至三分之一，單產(chǎn)能耗較低；（2）單產(chǎn)耗水低，水資源充分利用，消耗的只是蒸發(fā)量，沒有污水外排的問題；（3）化學(xué)肥料幾乎沒有浪費(fèi)。

單產(chǎn)上相比，純光養(yǎng)的螺旋藻跟能利用乙酸兼養(yǎng)的小球藻相比，確實(shí)沒有優(yōu)勢，但是，反正不挑地?。∵€有想提小球藻發(fā)酵的，往上拉個(gè)十來行再看一遍！

再有從開發(fā)難度上講，小球藻那個(gè)細(xì)胞壁處理在工藝上就夠你吃一壺的。這個(gè)細(xì)胞壁的處理，不管藻粉用于食品或者飼料，往深里想想，絕對是細(xì)思極恐的。

從蛋白生產(chǎn)角度，微藻就是利用太陽能將無機(jī)氮轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)的加工廠。下表就螺旋藻和大豆兩個(gè)扮演同樣角色的生產(chǎn)者做個(gè)比較。

跟大豆相比，螺旋藻健康功效這個(gè)彩蛋我們今天先不敲，因?yàn)閿?shù)據(jù)缺乏的問題，還有一些比較項(xiàng)沒法羅列。總體上來說，如果把螺旋藻作為糧食品種，有以下一些優(yōu)勢：

A.?不占用現(xiàn)有耕地，可利用荒漠、灘涂、鹽堿地等不可耕土地；

B.?耗水系數(shù)低，咸淡水、鹽堿水均可使用；

C.?氮磷等肥料轉(zhuǎn)化效率高，不使用農(nóng)藥；

D.?環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，我國南北均可開展；

E.?蛋白含量高，營養(yǎng)較為全面，同時(shí)具有強(qiáng)大的健康功效；

F.?綠色的植物，人類食用親和性好（相對菌蛋白）；

G.?干粉易于儲藏；

H.?我國的資源優(yōu)勢：北方荒漠土地、鹽堿湖水、小蘇打等；

I.?產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)已經(jīng)具備、技術(shù)成熟、加工過程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化；

J.?可棚內(nèi)養(yǎng)殖、無水旱蟲災(zāi)害；

K.?生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)季幾天可收獲一次；

L.?環(huán)境效益明顯——減排二氧化碳；

四、微藻肉

今天討論微藻肉不是一個(gè)產(chǎn)品怎么生產(chǎn)的問題，而是一個(gè)潛在產(chǎn)業(yè)如何構(gòu)建的問題。

解決微藻肉先解決微藻的問題。

就螺旋藻來說，如果真要扛微藻肉的大旗，其實(shí)還是有許多問題要解決的。

生產(chǎn)藻株這塊，各個(gè)企業(yè)的現(xiàn)狀行內(nèi)估計(jì)都耳聞目睹過，制種水平，可能連從前農(nóng)民挑稻種麥種的那個(gè)水平都達(dá)不到。能不能出個(gè)微藻界的袁隆平，搞幾個(gè)超級藻種出來，再誕生個(gè)微藻界的孟山都，商業(yè)化解決生產(chǎn)種的問題。

生產(chǎn)工藝這塊可能要有所調(diào)整，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)也可能要改變?，F(xiàn)狀是今天客戶來要求藻藍(lán)蛋白含量高，明天客戶來要求β-胡蘿卜素含量高，后天又搞個(gè)什么稀奇古怪的要求來，企業(yè)只能苦中作樂。針對作為蛋白源的螺旋藻，蛋白指標(biāo)是一方面，對后期加工會有影響的一些物質(zhì)含量是必然要考慮的。

然后是蛋白提取的問題，這塊本人是外行。濕提干提先不論，就幾位業(yè)內(nèi)專家的意見，藻粉脫腥是個(gè)問題，蛋白脫色也是個(gè)問題，螺旋藻自帶高含量藻藍(lán)蛋白，而且葉綠素含量也不算低，當(dāng)然已經(jīng)見到利用提取藻藍(lán)蛋白之后的藻渣制取的螺旋藻蛋白小樣，脫色做的很好的，工藝放大之后的成本是否劃算還有待計(jì)算。最終的路線應(yīng)該還是有綜合提取/煉制的內(nèi)容，把藻藍(lán)蛋白，藻油等價(jià)值高的提取出來，剩下的渣渣再考慮蛋白提取。

食品加工這個(gè)內(nèi)容，當(dāng)然是讓食品行業(yè)來扛。近期如果注意食品開發(fā)動向，植物肉（人造肉）是個(gè)不折不扣的熱點(diǎn)：技術(shù)創(chuàng)業(yè)公司、傳統(tǒng)素食企業(yè)、豆制品企業(yè)、肉企、甚至連鎖餐飲企業(yè)和商超都加入進(jìn)來，賽道日漸紛繁，這個(gè)領(lǐng)域的融資額增長飛速。不過仔細(xì)看看，投融資領(lǐng)域現(xiàn)階段還是故事居多，產(chǎn)品端口還是沒很好的解決品相、結(jié)構(gòu)、汁水、色澤、口感等等一系列問題，有些只是在肉末產(chǎn)品中摻點(diǎn)大豆蛋白，除了健康、營養(yǎng)或者環(huán)保的話題，其他能講的東西也不算多，所以這塊的技術(shù)空缺可以說是非常大。

五、問題歸屬

成本是繞不開的話題，現(xiàn)在拿20多塊錢一公斤的大豆分離蛋白做的植物肉價(jià)格都貴的讓普通人難以接受，原料就超過這個(gè)價(jià)的螺旋藻“微藻肉”怎么做？如果強(qiáng)調(diào)健康功效，跟現(xiàn)在賣螺旋藻片又有什么大區(qū)別。常規(guī)條件下要把螺旋藻蛋白做到比大豆蛋白更便宜，至少目前有點(diǎn)超出想象力，商業(yè)模式下，大宗產(chǎn)品要做到盈利，網(wǎng)紅帶貨也做不到啊！

不過這幾年大家都親身感受到了：遇到政治問題，如貿(mào)易戰(zhàn)，有錢人家也不賣給你芯片和ASML光刻機(jī)；遇到氣候問題，比如今年巴西干旱，大豆成本上升，產(chǎn)量有可能受到影響，如果持續(xù)干旱，后面會發(fā)生什么呢？再有就是這次的疫情，冗余設(shè)計(jì)的必要性就出來了，“深挖洞、廣積糧”真的不是笑話，修十八車道，防的就是萬一那么一堵……

不談商業(yè)、不談環(huán)保、不談資源問題，至少技術(shù)環(huán)節(jié)先解決了，當(dāng)個(gè)儲備（冗余），萬一遇到危難時(shí)刻，基建狂魔一個(gè)月修一百萬畝藻池那不叫個(gè)事，全國萬把畝養(yǎng)殖場做種液基地，鋪滿這一百萬畝也就個(gè)把月的事，然后是幾天收一波的事。

最后還是拿大豆做對比，能替代中國1%大豆蛋白的消耗量，就是省出近千萬畝的耕地！土地這個(gè)問題，又有哪個(gè)地主嫌棄自己家里地多了！糧食這個(gè)東西，農(nóng)耕民族對它的感受是切身又切身的！

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這個(gè)段子，起意在幾個(gè)月前，開始的時(shí)候還是查了很多資料的，比如畜禽養(yǎng)殖的排碳量，人吃肉吃素的排碳量，各種吃素的健康功效之類的，開發(fā)作為飼料蛋白源等等，寫半截覺得羅列這些有過分鼓吹和偏移自身愛吃肉立場的嫌疑，果斷舍棄了；說解決思路或方案，專業(yè)知識又跨不過去；干脆簡單點(diǎn)，圖也一張不留，問題還是讓大家來討論！

俞建中博士系列藻類科普文章《光語帶你認(rèn)識微藻》第一輯鏈接：

光語帶你認(rèn)識微藻 第一篇——什么是微藻

光語帶你認(rèn)識微藻 第二篇——微藻的商業(yè)化開發(fā)和應(yīng)用

光語帶你認(rèn)識微藻 第三篇——微藻培養(yǎng)簡介

光語帶你認(rèn)識微藻 第四篇——紫球藻

光語帶你認(rèn)識微藻 第五篇——雨生紅球藻

光語帶你認(rèn)識微藻 第六篇——蝦青素與其功效

光語帶你認(rèn)識微藻 第七篇——鹽藻與β-胡蘿卜素

光語帶你認(rèn)識微藻 第八篇——地木耳、發(fā)菜和葛仙米

光語帶你認(rèn)識微藻 第九篇——微藻與不飽和脂肪酸

光語帶你認(rèn)識微藻 第十篇——裸藻（Euglena）

光語帶你認(rèn)識微藻 第十一篇——螺旋藻（一）

光語帶你認(rèn)識微藻 第十二篇—— 小球藻

俞建中博士系列藻類科普文章《光語帶你認(rèn)識微藻》第二輯鏈接：
光語帶你認(rèn)識微藻（第二輯） 第一篇 共生藻之蟲黃藻

光語帶你認(rèn)識微藻（第二輯） 第二篇 顆石藻（Coccolithophores）

光語帶你認(rèn)識微藻（第二輯）第三篇 佐芬根色綠球藻

光語帶你認(rèn)識微藻（第二輯）第四篇 柵藻（Scenedesmus）