科學新發現：藻類的雙向減排煉金術

　　在基因工程的妙手中，藻類不僅能夠有效吸附大量二氧化碳，還能制成生物液體燃料

　　傅鵬程教授將實驗室的門輕輕推開，又一天的工作開始了。

　　這間以研究藻類制取生物質燃料為核心工作的實驗室分為兩部分，一部分擺放著幾臺光生物反應器(用聚乙烯薄膜制成的密閉空間)，一部分是室內操作臺。操作臺上，四支機械攪拌棒在分別不停地攪動著四個燒杯中的液體，這些液體呈或深或淺的綠色。還有幾個封好了口的燒瓶，里面液體的顏色依然是深深淺淺的綠，液體有的透明，有的則渾濁，能看到細微的沉淀物。“每個里面都有藻種。”傅鵬程告訴中國經濟時報記者。

　　傅鵬程是中國石油大學(北京)新能源研究中心的特聘教授、博士生導師，他的工作正在顛覆普通人對藻類的認知：藻類脫去了保健品和水污染罪魁的外衣，它不僅能夠有效吸附大量二氧化碳，而且還能制成生物液體燃料(生物柴油和燃料乙醇)。從工藝流程上說，實現這一切只需要大約兩周的時間。

　　雙向減排

　　上世紀90年代中期，生化博士出身的傅鵬程開始關注藻類。藻類實現雙向減排的開始，通常是由研究者從野外采集或從國內藻種庫購買藻種，進行藻種純化(即確保是單一藻種)后，放入培養液(培養液由水和化學藥品構成，添加的化學藥品包含鹽、碳原、氨原、磷等)進行實驗室培養。

　　以目前實驗室技術較為成熟的藍藻制生物乙醇為例。研究者采用基因工程的方法，把能夠幫助藍藻在一定條件下產生乙醇的兩個外源基因轉化進入藍藻細胞，從而使藍藻能夠吸收太陽光中的能量，直接將二氧化碳轉換為乙醇。

　　傅鵬程教授介紹，藻類的大小只有微米數量級，從最初的藻種到繁殖成藻密度很高的階段，單個藻細胞的尺寸沒有變化，人類肉眼都看不到(100萬個藍藻細胞直線排列的長度約等于一個成年人身高)，光生物反應器和液體起初完全透明，隨著二氧化碳的通入，配以足夠的光照條件和培養液生長環境，藻種不斷進行光合作用，1個細胞每天會分裂2—3次，細胞數目呈幾何數量級增加，液體也漸漸變綠。實驗室狀態下，1—2周后，1升含有上述物質的液體里可直接提取10—20毫升燃料乙醇，此外還有氧氣等副產品。

　　相對于藍藻制取燃料乙醇，微藻制取生物柴油的后端處理要麻煩些，要經過干燥、破壁等流程才能提取。

　　不論是用藻類制取生物柴油還是燃料乙醇，這一反應過程二氧化碳的減排量明顯。傅鵬程提供的數字顯示，照這種方法，每生產1噸的生物質燃料，就能減少2噸的二氧化碳排放。目前，已有7、8種藻類被實驗室證實適宜用作生物質燃料的加工原料。

　　較為理想的產業化狀態是，在二氧化碳的排放大戶(如電力、鋼鐵、化工企業)附近建設藻類制油的工廠，一方面可以解決二氧化碳這一原料問題，所生產的生物質燃料也可用作企業能源投入，副產品氧氣則可作助燃劑，實現了原料和產品的雙向減排。 而其他一些殘渣，還可提取蛋白質，用作某些化工產品的原料，甚至還可以做藥品。剩余的反應液體，也沒有任何污染，“澆地都沒問題”，傅鵬程說。

　　他特別提到，在光生物反應器中還可用城市污水與藻種混合，城市生活污水中含有大量的氮、磷等成分，這對于藻類制油是個不錯的反應環境，同時能有效解決污水處理問題。

　　為什么是藻類

　　兜兜轉轉，生物質燃料研究者的目光鎖定在藻類，這似乎是個必然。

　　藻類是地球上最古老的植物，迄今已有35億年的歷史，是地球上最早吸收二氧化碳、產生氧氣的植物，世界上50%的二氧化碳被藻類吸收，50%的氧氣由藻類釋放，是減碳的“資深物質”。

　　從生物質燃料的經濟效益考慮，與用玉米、大豆、油菜、麻風樹等傳統生物質燃料的原料相比，兩個因素使藻類勝出：一是不與人爭糧爭地，二是藻類生長周期短卻壽命長，體積小，容易培養，國外有研究顯示，同樣單位面積的油料作物，藻類的產油率百倍于普通油料作物。

　　有待產業化

　　藍藻基因工程菌在室內光合生化反應器達到乙醇濃度0.66克／升，在室外光合生化反應器達到乙醇濃度2.2克／升，在連續生產的條件下可以保持同樣的產率。藻類在實驗室中具有的優秀表現，但產業化在目前看來仍有一段距離要走。

　　早在2006年，傅鵬程的這一全球首創系統就在美國夏威夷大學取得了美國專利和世界專利，其產業化運作也已由美國一家生物能源公司展開，目前在中試階段，尚未商業化進入市場。

　　傅鵬程坦陳，實驗室的前期工作目標是通過生物學與工程方法獲得藍藻工程菌生產生物燃料的新工藝，但并沒有在生產技術及生產過程優化方面投入研發力量。因而，所獲得的實驗評估結果是沒有經過優化的，還有很大的改進空間。

　　眼下，這一研究團隊準備做的事情之一是探索工程優化的途徑，在確認技術可行的前提下，拓寬藍藻工程菌使用的區域和范圍，確定更為科學的二氧化碳濃度和反應溫度等控制條件，進行精確的經濟核算，為產業化增添助力。

　　依據國際經驗，生物質燃料產業的起飛最終要靠政策推動，本報記者此前曾走訪的國內生物燃料生產商也多表示，產業的興盛期遠未到來。特別是在眼下中國油價并未飆升至超出公眾心理預期的前提下，生物質燃料能得到民眾多少關注，恐怕要打個問號。但可以肯定的是，作為一個國家必要的戰略性技術儲備，相關研究必須繼續。(杜悅英)