研究人員設(shè)計(jì)出一款包含全球4388個(gè)地區(qū)的微藻模型，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算出全球微藻和生物燃料的潛在產(chǎn)量。研究人員稱，微藻每年每英畝（4047平方米）能產(chǎn)出2500加侖（9450升）生物燃料，相比之下，大豆和玉米只能產(chǎn)出48加侖和18加侖。

由于微藻可以在非農(nóng)地中進(jìn)行產(chǎn)出，因此不用占據(jù)農(nóng)田。研究人員預(yù)測(cè)，中國(guó)、加拿大、巴西和美國(guó)不能耕種的土地上轉(zhuǎn)換出來(lái)的生物燃料能滿足該國(guó)超過(guò)30%的能源需求。

羅格斯大學(xué)主導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在“美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊”上，有助于提供更有效和更實(shí)惠的藻類生物燃料，并應(yīng)對(duì)化石燃料燃燒帶來(lái)的氣候變化。

海洋和其他水道富含藻類 – 能源工廠將陽(yáng)光和二氧化碳轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并幫助從大氣中去除碳。硅藻是最成功的藻類之一。他們的化石油是地球上最優(yōu)質(zhì)石油的來(lái)源。

Rutgers領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)使用3D生物成像工具首次揭示了稱為光系統(tǒng)II的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，硅藻用于吸收陽(yáng)光并為其光合作用提供動(dòng)力。他們發(fā)現(xiàn)每個(gè)細(xì)胞包括兩組這些蛋白質(zhì)，盡管只有一組活躍?；钚越M具有與色素蛋白相關(guān)的結(jié)構(gòu)，例如吸收光的綠色葉綠素，在天線中收獲光以進(jìn)行光合作用。非活動(dòng)集缺乏天線并且不參與光合作用。

羅格斯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)正在尋求了解藻類光合作用能力的極限，并利用這種能力生產(chǎn)生物燃料。根據(jù)美國(guó)能源部的數(shù)據(jù)，藻類以天然油的形式儲(chǔ)存能量，并且在適當(dāng)?shù)臈l件下，可以生產(chǎn)大量的石油，可以轉(zhuǎn)化為汽車，卡車，火車和飛機(jī)的生物燃料。

“下一步是嘗試?yán)斫饪刂频鞍踪|(zhì)之間的動(dòng)態(tài)機(jī)制，并支持強(qiáng)大的生化能源生產(chǎn)，”資深作者魏代，助理教授在細(xì)胞生物學(xué)系和神經(jīng)科學(xué)的藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院。

“這將奠定進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)成從藻類開(kāi)發(fā)更具成本效益的生物燃料和替代石油，”共同撰文稱保羅G. Falkowski，一個(gè)特聘教授誰(shuí)領(lǐng)導(dǎo)的環(huán)境物理與分子生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境和學(xué)校生物科學(xué)。

本文轉(zhuǎn)自：生物幫

在海藻產(chǎn)業(yè)具有歷史意義的一天，美國(guó)參議院星期二批準(zhǔn)了一項(xiàng)農(nóng)業(yè)法案，該法案極大地?cái)U(kuò)大了聯(lián)邦政府對(duì)藻類農(nóng)業(yè)的支持。該法案規(guī)定了美國(guó)到2023年的農(nóng)業(yè)政策。藻類的好日子就在眼前

在藻類工業(yè)歷史性的一天，美國(guó)參議院星期二核定數(shù)一項(xiàng)農(nóng)業(yè)法案妥協(xié)，大大擴(kuò)大了聯(lián)邦對(duì)藻類農(nóng)業(yè)的支持。該法案規(guī)定了美國(guó)2023年的農(nóng)業(yè)政策。預(yù)計(jì)該法案最早將于今天在眾議院獲得通過(guò)，并在圣誕節(jié)前收到特朗普總統(tǒng)的簽名。

在這項(xiàng)法案中，有800多個(gè)頁(yè)是一套規(guī)定，將藻類列為國(guó)家新作物部署的最優(yōu)先事項(xiàng)之一，并支持藻類和相關(guān)技術(shù)在營(yíng)養(yǎng)管理、土壤健康、碳循環(huán)及其他農(nóng)場(chǎng)和農(nóng)村應(yīng)用方面的發(fā)展。

該法案的主要藻類條款包括：

作物保險(xiǎn)-為聯(lián)邦作物保險(xiǎn)計(jì)劃的目的，在“農(nóng)業(yè)商品”的定義下明確添加藻類，為藻類生產(chǎn)的聯(lián)邦作物保險(xiǎn)鋪平了道路

藻類農(nóng)業(yè)研究計(jì)劃-建立一個(gè)新的美國(guó)農(nóng)業(yè)部藻類農(nóng)業(yè)研究計(jì)劃，以應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的挑戰(zhàn)，并支持藻類農(nóng)業(yè)解決方案的開(kāi)發(fā)。

生物質(zhì)作物援助方案-第一次完全符合“生物量作物援助方案”規(guī)定的藻類資格。BCAP向農(nóng)民提供財(cái)政支助，以建立、生產(chǎn)和交付新的生物質(zhì)能作物

生物基礎(chǔ)市場(chǎng)計(jì)劃(生物預(yù)測(cè))-指示美國(guó)農(nóng)業(yè)部制定方法，為生物回收碳產(chǎn)品的生物含量提供充分的信用。目前美國(guó)農(nóng)業(yè)部的方法不包括回收碳中的生物基產(chǎn)品。

生物精煉廠援助(9003貸款擔(dān)保)方案-擴(kuò)大第9003節(jié)貸款擔(dān)保方案，允許生產(chǎn)可再生化學(xué)品和生物基產(chǎn)品的藻類和其他生物提煉項(xiàng)目符合條件，不論是否將生產(chǎn)生物燃料。

碳捕獲和利用-增加若干條款，擴(kuò)大農(nóng)業(yè)合作股的研究、教育和外聯(lián)活動(dòng)

該法案還重新授權(quán)BCAP、BioPreference和第9003節(jié)的貸款擔(dān)保計(jì)劃到2023年，但它剝奪了BCAP的強(qiáng)制性資金，并略微降低了9003個(gè)強(qiáng)制性供資水平。

總之，這些規(guī)定代表著聯(lián)邦藻類政策的巨大進(jìn)步，有可能大大擴(kuò)大美國(guó)藻類生產(chǎn)，并迅速加速開(kāi)發(fā)和部署新型藻類農(nóng)業(yè)技術(shù)。

這個(gè)顯著的結(jié)果是abo長(zhǎng)達(dá)一年多的運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。行政政策委員會(huì)還有十多個(gè)國(guó)會(huì)辦公室的支持，包括關(guān)鍵的眾議院和參議院農(nóng)業(yè)法案領(lǐng)導(dǎo)人。

阿布特別要感謝以下各方：

參議院農(nóng)業(yè)委員會(huì)主席帕特·羅伯茨和排名成員黛比·斯塔貝諾支持參議院法案和與眾議院的會(huì)議談判中的幾項(xiàng)關(guān)鍵條款

眾議院農(nóng)業(yè)委員會(huì)主席科納韋和排名成員科林·彼得森為幾種藻類供應(yīng)提供了關(guān)鍵支持

國(guó)會(huì)藻類核心小組聯(lián)席斯科特·彼得斯, 達(dá)林·拉胡德, 德里克·基爾默和安迪·比格斯介紹藻類農(nóng)業(yè)法，這一具有里程碑意義的立法，幾乎是最后農(nóng)場(chǎng)法案中幾乎所有藻類條款的原始來(lái)源。彼得斯和拉胡德代表寫(xiě)農(nóng)業(yè)法案領(lǐng)導(dǎo)人呼吁納入藻類農(nóng)業(yè)法案的條款。

威爾·赫德, 馬特·卡特賴特，和米歇爾·盧詹·格里沙姆亦共同贊助藻類農(nóng)業(yè)法，赫德議員提供了關(guān)鍵的倡導(dǎo)，要求將藻類作物保險(xiǎn)條款納入最后的農(nóng)業(yè)法案一攬子方案中。

尼爾·鄧恩在內(nèi)務(wù)委員會(huì)的聆訊中引入語(yǔ)言結(jié)果包括藻類農(nóng)業(yè)研究計(jì)劃。參議員約翰·科寧和湯姆·尤德?tīng)柼岢鲂拚趨⒆h院審議農(nóng)業(yè)法案期間，概述了藻類研究項(xiàng)目的優(yōu)先事項(xiàng)，顯示了對(duì)該提案的兩黨支持。

參議員謝爾頓·懷特豪斯和邁克爾·貝內(nèi)特領(lǐng)導(dǎo)對(duì)保護(hù)支持碳捕獲和使用的多項(xiàng)規(guī)定的指控

勞埃德·里特和農(nóng)業(yè)能源聯(lián)盟在集會(huì)上做了出色的工作支撐確保能源所有權(quán)計(jì)劃的重新授權(quán)和資金-以及上文概述的能源標(biāo)題政策修正-當(dāng)時(shí)許多人猜測(cè)能源標(biāo)題已經(jīng)運(yùn)行了航向。謝謝勞埃德！

許多其他國(guó)會(huì)辦公室、ABO成員和其他盟友也在這一歷史性努力中發(fā)揮了重要作用。向所有我們表示感謝的人表示感謝。我們也期待著與美國(guó)農(nóng)業(yè)部、國(guó)會(huì)和白宮合作，實(shí)施這些具有變革意義的條款。

未來(lái)的汽車可以由藻類提供氫氣。

這是氫燃料時(shí)代，由于其豐富和令人印象深刻的零排放證明。隨著豐田和現(xiàn)代等公司推出未來(lái)派的氫動(dòng)力汽車，世界各地的科學(xué)家正在努力使這種令人難以置信的清潔能源更容易獲得。為此，特拉維夫大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出了新型藻類，其產(chǎn)氫能力是普通藻類的五倍。

眾所周知，這些生物是由于光合作用而排放氫氣的。然而，在大多數(shù)情況下，只有少量的氣體在小的時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)生。根據(jù)研究小組組長(zhǎng)Iftach Yacoby的說(shuō)法，某些類型的微藻實(shí)際上在白天借助于酶氫化酶產(chǎn)生氫氣。然而，暴露于氧氣通常導(dǎo)致這種酶分解，從而影響氫氣的釋放量。

作為當(dāng)前研究的一部分，科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了三種創(chuàng)新的技術(shù)來(lái)去除環(huán)境氧氣，以提高酶的效率。Yacoby認(rèn)為，這一突破“清楚地表明，藻類在生產(chǎn)氫燃料方面具有巨大的未充分利用的潛力”。為了進(jìn)一步增加氫的產(chǎn)量，研究小組對(duì)微生物進(jìn)行了基因改造，使它們能夠產(chǎn)生大量的氫化酶。

由于這一突破，新的藻類菌株可以產(chǎn)生比普通藻類多近400%的氫化酶。目前，研究人員正在尋找大規(guī)模培養(yǎng)不同種類的微藻的最佳方法。從這些微生物中提取的能量又可以用于為下一代汽車提供動(dòng)力，以及“驅(qū)動(dòng)工業(yè)車輪”。談到這項(xiàng)研究，Yacoby說(shuō)：二萬(wàn)年前，農(nóng)業(yè)革命發(fā)生了。人類不再是狩獵采集者。他馴養(yǎng)了來(lái)自大自然的植物，開(kāi)始種植自己的食物。但是說(shuō)到能源，我們?nèi)栽趶淖匀唤缃o我們的東西中收集——到目前為止，主要是污染化石燃料，化石燃料的供應(yīng)正在迅速減少。

近年來(lái)，除了合成的光電器件外，雙光電學(xué)(BPVs，又稱生物太陽(yáng)能電池)已經(jīng)成為一種環(huán)保、低成本的太陽(yáng)能收集方法，并將其轉(zhuǎn)化為電流。這些太陽(yáng)能電池利用微生物的光合特性，如藻類，將光轉(zhuǎn)換成電流，可以用來(lái)提供電力。在光合作用過(guò)程中，藻類產(chǎn)生電子，其中一些電子被出口到細(xì)胞外，在那里它們可以為電力設(shè)備提供電流。到目前為止，所有的BPVs都顯示了充電(光收集和電子產(chǎn)生)和功率傳輸(傳輸?shù)诫娐?在一個(gè)單獨(dú)的隔間里;這些電子一旦被分泌出來(lái)，就會(huì)產(chǎn)生電流。

在《自然》雜志上描述的新技術(shù)能源部門的研究人員生物化學(xué)、化學(xué)和物理合作開(kāi)發(fā)一個(gè)兩院BPV系統(tǒng)所涉及的兩個(gè)核心流程的操作的太陽(yáng)能電池——一代電子和他們的權(quán)力轉(zhuǎn)換——分離。充電和電力輸送往往有相互沖突的要求。例如，充電單元需要暴露在陽(yáng)光下，以允許高效充電，而供電部分不需要暴露在光線下，但應(yīng)能有效地將電子轉(zhuǎn)換為電流，并減少損耗。

構(gòu)建一個(gè)雙室系統(tǒng)可以讓研究人員獨(dú)立地設(shè)計(jì)兩個(gè)單元，并通過(guò)這個(gè)優(yōu)化同時(shí)優(yōu)化過(guò)程的性能。分離充電和電力輸送意味著我們能夠通過(guò)微型化提高供電單元的性能，化學(xué)和卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的Tuomas Knowles教授解釋道。在微型尺度下，流體的表現(xiàn)非常不同，使我們能夠設(shè)計(jì)出更高效、內(nèi)阻更低、電損耗減少的電池。

研究小組使用了經(jīng)過(guò)基因改造的藻類來(lái)進(jìn)行基因突變，從而使細(xì)胞在光合作用過(guò)程中產(chǎn)生的電荷減少。與新設(shè)計(jì)一起，這使得研究人員能夠建造一個(gè)功率密度為0.5 W/m2的雙光電池，這是他們之前設(shè)計(jì)的5倍。雖然這仍然只是傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池提供的能量密度的十分之一，但是這些新的BPVs具有一些吸引人的特性。

生物化學(xué)系的Christopher Howe教授說(shuō)：雖然傳統(tǒng)的硅基太陽(yáng)能電池比太陽(yáng)能電池更有效率，但它們轉(zhuǎn)化為電能的能量，卻有其他類型的材料具有吸引力。特別是由于藻類生長(zhǎng)和自然分裂，基于它們的系統(tǒng)可能需要較少的能源投資，并且可以以分散的方式生產(chǎn)。

研究人員稱，將發(fā)電和存儲(chǔ)部件分離也有其他好處。電荷可以儲(chǔ)存，而不是立即使用——這意味著電荷可以在白天產(chǎn)生，然后在夜間使用。雖然以藻類為燃料的燃料電池不太可能產(chǎn)生足夠的電力來(lái)為電網(wǎng)供電，但它們?cè)诜侵揶r(nóng)村等地區(qū)可能特別有用，因?yàn)槟抢镪?yáng)光充足，但沒(méi)有現(xiàn)有的電網(wǎng)系統(tǒng)。此外，研究人員說(shuō)，雖然半導(dǎo)體的合成光伏發(fā)電通常是在專用設(shè)備上生產(chǎn)的，但生產(chǎn)的BPVs可以由當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)直接進(jìn)行。

來(lái)自生物化學(xué)系的Paolo Bombelli博士說(shuō)：這在尋找可替代的綠色燃料方面邁出了一大步。這些發(fā)展將使以藻類為基礎(chǔ)的系統(tǒng)更接近實(shí)際的實(shí)施

該學(xué)科組對(duì)3株油脂生產(chǎn)力顯著不同的小球藻（C1、C2和C3）在缺氮誘導(dǎo)條件下的代謝譜進(jìn)行分析，并結(jié)合生理學(xué)及分子生物學(xué)技術(shù)手段確定關(guān)鍵代謝途徑對(duì)脂質(zhì)代謝的貢獻(xiàn)。結(jié)果表明，對(duì)于高油藻株（C2），缺氮條件下氨基酸分解代謝獲得的氮是細(xì)胞氮回收（nitrogen recycle）的主要來(lái)源，這些氮通過(guò)谷氨酸-谷氨酰胺途徑被同化，然后通過(guò)相應(yīng)的代謝途徑（γ-氨基丁酸途徑和三羧酸循環(huán)）儲(chǔ)存為氨基酸和中間分子（脯氨酸、γ-氨基丁酸、丙氨酸、精氨酸和琥珀酸等），導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)碳氮失衡。來(lái)源于光合作用或糖酵解途徑的過(guò)剩的碳被重新分配到6-磷酸葡萄糖、6-磷酸果糖、磷酸烯醇丙酮酸、乳酸、檸檬酸、β-羥基丁酸和亮氨酸等代謝產(chǎn)物，進(jìn)一步通過(guò)γ-氨基丁酸途徑、糖酵解和三羧酸循環(huán)再分配到脂質(zhì)代謝途徑進(jìn)行油脂的生產(chǎn)。對(duì)于中等或低油含量的藻株（C1或C3），缺氮條件下的氮回收主要來(lái)源于核苷酸的降解，過(guò)剩的碳被重新分配至糖類分子作為主要的儲(chǔ)能物質(zhì)。

研究表明，氮和碳同化及再分配途徑調(diào)控了能源微藻的脂質(zhì)代謝，促進(jìn)了油脂的生物合成。在上述研究的基礎(chǔ)上，學(xué)科組提出了碳/氮代謝途徑促進(jìn)脂質(zhì)代謝的調(diào)控機(jī)制（如圖）。

上述研究得到了淡水生態(tài)與生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(Y11901-1-F01)及中科院科技服務(wù)網(wǎng)絡(luò)倡議(STS) (KFJ-SW-STS-163)項(xiàng)目的資助。相關(guān)論文Comparative metabolic profiling of the lipid producing microalga Chlorella reveals that nitrogen and carbon metabolic pathways contribute to lipid metabolism 已在線發(fā)表于Biotechnology for Biofuels。

這些植物不僅生長(zhǎng)迅速，而且只需要極少的陽(yáng)光和水。盡管這些有機(jī)體參與到光合作用過(guò)程中，但其產(chǎn)生的能量可以為光伏板供電。

設(shè)計(jì)師認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)有望在未來(lái)5-10年內(nèi)與硅基太陽(yáng)能板相媲美。生物光電的應(yīng)用廣泛，如生物光電苔蘚桌可以點(diǎn)亮一盞燈。

April 30, 2014
AlgaeIndustryMagazine.com

Evonik Industries is investing in the technology startup Algal Scientific Corporation of Northville, Michigan, USA. Evonik is part of an investors’ consortium that is investing more than $3 million in the Series A financing round.

Under the trade name Algamune Algal markets 1,3-β-glucan, a polysaccharide that strengthens immune response. It is used as an additive in animal feeds and as a nutritional supplement as well as in pharmaceutical formulations.

This is the first time it has been possible to obtain β-glucan from algae on an industrial scale. Algal has developed a new technology for this purpose and is currently in the process of starting up the first commercial production plant in Michigan.

β-glucan is usually extracted from grain or produced using yeasts or fungi. Algal’s new biotechnological process needs fewer production steps and at the same time generates significantly higher yields. In addition to the innovative production technology, the use of β-glucan in a wide variety of animal feed applications is of particular interest to Evonik.

The immune stimulating effect of β-glucan results in healthier animals and efficient growth, thus contributing to resource-efficient nutrition of the global population. β-glucan is suitable for nutrition of pigs, poultry, and ruminants as well as for aquaculture.

“Algal contributes toward sustainable animal nutrition,” says Dr. Bernhard Mohr, head of Evonik Venture Capital. “In view of the growing global population and the subsequent increasing demand for animal protein, this is an interesting market with attractive growth potential.”

“We are very pleased that Evonik is joining us as a strategic partner,” says Geoff Horst, CEO of Algal. “We have been able to attract a strong group of investors; this allows us to advance commercial production and our business.”

Also part of the consortium, in addition to specialty chemicals group Evonik, are the U.S. venture capital firms Formation 8 (California), Independence Equity (Illinois), and Envy Capital (Michigan), as well as regional funds and business development companies promoting the establishment and development of attractive companies in Michigan.

Within its venture capital activities Evonik plans to invest a total of €100 million in highly promising start-ups with break-through technologies and leading specialist venture capital funds. These investments will focus on Europe, the U.S. and Asia. Partnering with innovative start-up companies supplements Evonik’s approach of open innovation and creates excellent opportunities for accelerating the development of new businesses and opening up future growth fields.

藻類，一種水生植物，一直以來(lái)都被認(rèn)為是生物燃料的來(lái)源，但是要將潮濕的綠色植物轉(zhuǎn)變成干凈可燃的燃料，其過(guò)程所需的步驟既昂貴又費(fèi)時(shí)。研究人員將藻類經(jīng)過(guò)一系列的操作處理，其中涉及一個(gè)干燥的過(guò)程，需要除去所有水分，這其中可能涉及 80％ 的生物量。最終，他們利用有機(jī)溶劑從干燥的物質(zhì)中提取出能源豐富的烴（碳?xì)浠衔铮?/span>

美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（PNNL）的研究團(tuán)隊(duì)一口氣完成了這個(gè)制作過(guò)程，他們從整個(gè)試驗(yàn)所需的大量濕海藻開(kāi)始，經(jīng)過(guò)不間斷地處理水分、藻類以及所有的中間產(chǎn)物，甚至是350 ℃ 和3000 psi 的高溫高壓條件控制，最終濃縮出了藻類原油。

“這個(gè)過(guò)程有點(diǎn)像在使用高壓鍋，不過(guò)我們使用的壓力和溫度更高罷了”，實(shí)驗(yàn)室的研究小組負(fù)責(zé)人道格拉斯·埃利奧特表示，“從某種意義上說(shuō)，我們復(fù)制了藻類在地殼中經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的數(shù)百萬(wàn)年轉(zhuǎn)化形成石油的過(guò)程，只是我們比它演化得更快、更多?！?/span>

這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的主要產(chǎn)品包含原油，它可以進(jìn)一步精煉成航空燃料、汽油或柴油燃料（測(cè)試過(guò)程中，藻類 50? 70％ 的碳成功轉(zhuǎn)化成烴燃料）。過(guò)程中排出的干凈水可以用于更多藻類的種植，產(chǎn)生的燃料氣體可以用于燃燒發(fā)電，甚至可以精煉成天然氣。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如氮、磷、鉀等產(chǎn)物同時(shí)也是種植藻類需要的養(yǎng)分。

從 2008 年起，Genifuel 公司一直與這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)合作研發(fā)，現(xiàn)在他們已獲得這一制作過(guò)程的授權(quán)。該公司計(jì)劃與一些工業(yè)合作伙伴建造一個(gè)試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)工廠，將這個(gè)生產(chǎn)工藝投入到大規(guī)模的生物燃料制作過(guò)程中。

新技術(shù)稱濃縮藻類黏液一小時(shí)內(nèi)可變?yōu)樵?/span>

也許在未來(lái)的某一天，飛機(jī)、貨車和小轎車都會(huì)用類似塘泥的物質(zhì)來(lái)驅(qū)動(dòng)加速。一項(xiàng)新的技術(shù)稱，在不到一個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)，濃縮的藻類黏液就可以轉(zhuǎn)化成生物原油。

這種黏液由水和藻類組成，后者的重量占總重的10%到20%。在轉(zhuǎn)化的時(shí)候，黏液被連續(xù)輸送進(jìn)一個(gè)高科技?jí)毫﹀?，鍋?nèi)的溫度大約為350攝氏度，壓強(qiáng)達(dá)到近204個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。高溫高壓可以使混合物保持液態(tài)。

美國(guó)國(guó)家能源部西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究員道格拉斯·埃利奧特(Douglas Elliott)說(shuō)，在壓力鍋內(nèi)，一些“其他人還沒(méi)有掌握的技術(shù)”將會(huì)使植物中脂類與其他礦物質(zhì)，如水中的磷等分離出來(lái)。

一個(gè)小時(shí)之后，在重力作用下，原油與水完全分離，并流向另一端。道格拉斯·埃利奧特說(shuō)：“我們可以對(duì)這些原油進(jìn)行純化，制成液態(tài)烴，并最終取代汽油、柴油和噴氣燃料等石油制品?！蔽磥?lái)的水處理步驟甚至可以從剩下的植物原料中回收甲烷——本質(zhì)上就是天然氣。另一方面，分離之后留下的富含氮的水，以及回收的磷等礦物質(zhì)，都可以用來(lái)生產(chǎn)更多的藻類。

道格拉斯·埃利奧特及其同事有關(guān)處理過(guò)程的論文已經(jīng)被《藻類研究》(Algal Research)雜志接收?？偛课挥讵q他州的生物燃料公司Genifuel集團(tuán)也已經(jīng)獲得該技術(shù)的許可，正在與工業(yè)伙伴合作建立一個(gè)試驗(yàn)工廠。

重新啟用的技術(shù)

道格拉斯·埃利奧特及其同事用來(lái)生產(chǎn)生物原油的技術(shù)被稱為“水熱液化技術(shù)”，在20世紀(jì)70年代，該技術(shù)一度非常前沿。不過(guò)，后來(lái)研究者們的興趣逐漸轉(zhuǎn)到培養(yǎng)高脂類含量的藻株上，這一技術(shù)便遇到了冷落。

為了從這些產(chǎn)量較高的藻類中獲得原油，需要先對(duì)藻類進(jìn)行干燥，然后進(jìn)行提取。提取的過(guò)程耗能很高，因而十分昂貴。水熱液化技術(shù)“具有能完全利用整個(gè)藻體的優(yōu)點(diǎn)，因此具有顯著的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)椴辉傩枰獑渭冏非笾惡康姆e累，或脂類的提取了，”倫敦咨詢公司FTI Counslting的能源分析師阿里斯·卡坎尼亞斯(Aris Karcanias)說(shuō)，“此外，也不再需要為藻類干燥耗費(fèi)大量能源了?！?/span>

盡管有這些優(yōu)勢(shì)，但道格拉斯·埃利奧特解釋說(shuō)，直到現(xiàn)在，該技術(shù)的大部分演示都是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的間歇式反應(yīng)器中完成的。這就意味著，研究團(tuán)隊(duì)每次只能獲得一批原油。除此之外，他們還要用化學(xué)溶劑將水與油分離。利用論文中所描述的連續(xù)過(guò)程，埃利奧特說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)，如果控制得當(dāng)?shù)脑?，我們就不再需要這些化學(xué)步驟了?！?/span>

前方的挑戰(zhàn)

據(jù)道格拉斯·埃利奧特介紹，藻類生物能源要想在全球能源市場(chǎng)中占有一席之地的話，就必須具備高效的藻體生產(chǎn)能力，從而保證有足夠的原料用于轉(zhuǎn)化成生物燃料。另一方面，從藻類中提取的原油在使用上也有一些監(jiān)管的障礙，在是否允許這些燃料與石油燃料混合，或者是否可以替代石油燃料的問(wèn)題上，都需要重新起草標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。埃利奧特解釋道：“事實(shí)上，二者看起來(lái)確實(shí)有點(diǎn)不一樣，而且在性質(zhì)上也稍有不同?！?/span>

據(jù)阿里斯·卡坎尼亞斯介紹，除了正在與美國(guó)能源部進(jìn)行合作的Genifuel集團(tuán)之外，其他一些追逐藻類生物能源技術(shù)的公司也值得關(guān)注，包括藍(lán)寶石能源公司(Sapphire Energy)、Cellana公司和合成基因組公司(Synthetic Genomics)等。

關(guān)于這一產(chǎn)業(yè)，阿里斯·卡坎尼亞斯說(shuō)：“未來(lái)的研究需要在連續(xù)運(yùn)行的基礎(chǔ)上提高藻類原油的產(chǎn)量，并展示廢水處理和優(yōu)化營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)的能力。”如果這些都能做到商業(yè)規(guī)模，“那將是非常重要而且十分有用的一步。”他補(bǔ)充道。

綠色石油新工藝

美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Pacific Northwest National Laboratory；下簡(jiǎn)稱PNNL）的科學(xué)家宣稱，他們成功完善了一種將藻類轉(zhuǎn)化為原油的新工藝，方法是對(duì)藻類原料進(jìn)行30分鐘的“高壓蒸煮”。這種工藝名為“水熱液化”，也適用于其他有機(jī)物流（如城市污水）的處理。由此產(chǎn)生的是輕質(zhì)低硫原油，可加入處理化石原油的煉油爐，得到進(jìn)一步的提煉。

“這有點(diǎn)像使用高壓鍋，只不過(guò)我們所采用的壓力和溫度都要高得多，”研究員道格拉斯·艾略特（Douglas Elliott）在一份聲明中說(shuō)，“從某種意義上說(shuō)，我們復(fù)制了地球在幾百萬(wàn)年中將藻類轉(zhuǎn)化為石油的過(guò)程。只不過(guò)我們大大加速了這一過(guò)程?！?/span>

科學(xué)家找到藻類變?cè)偷耐緩绞窃缤淼氖?。畢竟，我們?nèi)缃駨牡叵麻_(kāi)采出來(lái)的大部分石油，都是由藻類和其他海洋植物形成的，它們先在海底堆積幾千年，然后再經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的高溫高壓，最終轉(zhuǎn)化成石油。

但要找到經(jīng)濟(jì)適用之道就沒(méi)那么簡(jiǎn)單了。50年前，研究員們就開(kāi)始在麻省理工學(xué)院（MIT）的樓頂上種植藻類。最近的2009年，?？松梨冢‥xxonMobil）與克雷格·文特爾（Craig Venter）的合成基因組學(xué)公司（Synthetic Genomics）聯(lián)合設(shè)立研究機(jī)構(gòu)，重新點(diǎn)燃了藻類變石油的可能性。假如文特爾（人類基因組解碼第一人）能夠找到或通過(guò)基因工程構(gòu)造一種特殊藻類，使之通過(guò)生物機(jī)制制造石油，那么?？松梨趯⒛贸?億美元的贊助。但很遺憾，文特爾在幾年后中斷了這一研究。藻類含油量實(shí)在太低，無(wú)法成為商業(yè)上可行的原油來(lái)源。

而新一代科學(xué)家們表示，這些都是無(wú)稽之談：?jiǎn)栴}不是要找到一種含油豐富的藻類，而是要找到能將任何藻類轉(zhuǎn)化為石油的工藝，Genifuel公司CEO吉姆·奧耶勒（Jim Oyler）說(shuō)，他已與道格拉斯·艾略特等PNNL研究人員密切合作多年，并給這項(xiàng)技術(shù)頒發(fā)了許可?！拔覀円呀?jīng)證明了這一技術(shù)的可行性?！彼f(shuō)。

各學(xué)術(shù)期刊近期不少文章似乎都能為其提供佐證。在由愛(ài)思唯爾出版社（Elsevier）出版的《藻類研究：生物量、生物燃料和生物制品》（Algal Research: Biomass, Biofuels and Bioproducts）10月刊中，你可以讀到PNNL研究人員發(fā)表的多篇論文，其中一篇就名為《連續(xù)流反應(yīng)器中藻類原料水熱液化工藝的研發(fā)》（Process development for hydrothermal liquefaction of algae feedstocks in a continuous-flow reactor）。另外，俄亥俄州立大學(xué)（Ohio State）、丹麥奧胡斯大學(xué)（Aarhus University）和澳大利亞悉尼大學(xué)（University of Sydney）也進(jìn)行了類似的研究。

其中大多數(shù)論文都充斥著專業(yè)術(shù)語(yǔ)。好在奧耶勒給我作了一番耐心的講解。首先，將藻類與水混合?；旌弦褐性孱惖睦硐氡戎卮蠹s為20%。然后將混合液緩緩注入一根長(zhǎng)長(zhǎng)的管道之中，在349攝氏度和20.7兆帕氣壓的環(huán)境中保持30分鐘，同時(shí)不斷攪拌。30分鐘后，高壓鍋已將藻類（或其他原料）分解，并形成原油。

據(jù)PNNL研究稱，每添加100磅的藻類原料，該系統(tǒng)就能產(chǎn)出53磅的“生物原油”。這種原油在化學(xué)組成上與輕質(zhì)低硫原油十分接近，是一種復(fù)雜混合物，包括一系列碳原子數(shù)在15～22的輕質(zhì)、重質(zhì)化合物，以及芳烴、酚類、雜環(huán)化合物和烷烴。

并不是所有的有機(jī)物最終都轉(zhuǎn)變成了原油。這一過(guò)程還產(chǎn)出了由二氧化碳、氫氣和氧氣，很容易得到合成天然氣，可以通過(guò)燃燒產(chǎn)熱并發(fā)電。

剩下的還有富含植物營(yíng)養(yǎng)素（氮、磷、鉀）的水，這些營(yíng)養(yǎng)素原先存在于藻類之中，這種水可以賣回藻類養(yǎng)殖場(chǎng)作為肥料。

“不用對(duì)藻類進(jìn)行干燥處理是該工藝的一大突破，這大大降低了成本，”艾略特在一份聲明中稱，“還有其他額外好處，比如可以將水中的可用氣體提取出來(lái)，再將剩余的水連同養(yǎng)分進(jìn)行回收再利用，幫助種植更多的藻類，這又進(jìn)一步降低了成本?！?/span>

研究人員推測(cè)，按照現(xiàn)在一噸幾百美元的藻類價(jià)格，他們制造相當(dāng)于汽油的藻基燃料的成本低于每加侖5美元。

而藻類只是原油來(lái)源中可行性最大的一種。同樣的工藝還能用來(lái)對(duì)各種有機(jī)廢物——如糞便、城市污水、蔬菜堆肥乃至魚(yú)頭——進(jìn)行原油化處理。奧耶勒說(shuō)，其實(shí)，如果該技術(shù)可以成功擴(kuò)大到商業(yè)化規(guī)模，那么單是人類排泄物提取的燃料就足以供應(yīng)全球10%的石油需求。

來(lái)自威鋒網(wǎng)，北方網(wǎng)