一种崭新的能源:水藻油

文|卢曙火

一种崭新的能源:水藻油

文|卢曙火

一个偶尔获得的信息，使塞尔斯对水藻炼油产生了兴趣。他设计了一种大塑料袋，在里面装满水，再种上水藻。长成之后水藻就被送往炼油厂生产并转化成生物燃油……

浩瀚的沙漠地区，荒凉、沉寂，没有一点绿色，似乎只有空气在那里嗡嗡作响。有一天，人们在沙漠上铺上一只只装满水的巨大塑料袋，在袋里种植水藻，荒凉的沙漠变成一片水波荡漾的绿洲。种植的水藻被运到附近的炼油厂，不久便提炼出一桶桶水藻油，络绎不绝地运往世界各地。

这不是神话，在不久的将来它就会变成现实，况且目前部分试验已获得了成功。

能源是经济和社会发展的重要物质基础。工业革命以来，世界能源消费剧增，煤炭、石油、天然气等化石能源消耗迅速，生态环境不断恶化，特别是温室气体排放导致日益严峻的全球气候变化，人类社会可持续发展受到严重威胁。

2011年3月11日，日本东部大地震引发的福岛第一核电站一系列事故，使人们原本寄予厚望的核电却变成谈“核”色变。已有25年核电发展历史的德国，成为首个宣布放弃核电的国家。现实使人们探寻新能源的目光再次投向绿色环保可再生能源，因而水藻炼油也就引起了国际社会的广泛重视。

在宣布弃核的同时，德国执政联盟公布了一份雄心勃勃的新能源计划，将投入330~400亿欧元用于开发水藻油等可再生能源。

水藻炼油是怎样被发现的

可再生能源包括水能、生物质能、风能、太阳能、地热能和海洋能等，资源潜力大，环境污染少，可永续利用，是有利于人与自然和谐发展的重要能源。

20世纪70年代以来，可持续发展思想逐步成为国际社会的共识，可再生能源开发利用受到世界各国的高度重视，许多国家将开发利用可再生能源作为能源战略的重要组成部分，提出了明确的可再生能源发展目标，制定了鼓励可再生能源发展的法律和政策，可再生能源得到迅速发展。

科学家很早就提出用植物来提炼燃油的设想，比如从油菜籽和大豆中提炼燃油，不过很少会想到用水藻来提炼燃油。但目前这种绿色植物却异军突起，成为最有力的“竞争者”，因为它有许多品质是其他植物所不具备的。

水藻炼油的设想源于1978年，当时的美国总统卡特制定了一个“水生植物计划”（ASP），希望能从水藻中提取洁净的生物柴油代替汽油。根据卡特总统的要求，美国一些科学家开始研究这种技术，可是用了十多年时间、花费了2500万美元，研究小组也未能从水藻中提取出具有使用价值的油料，因此1996年这个计划被克林顿政府取消了。

但是“ASP”这一项目并非一无所获，他们在部分领域已获得了突破性的成果。ASP项目科学家认为，十多年研究时间不能白花，他们对自己的工作进行了总结，写出了详细报告，并把报告发表在美国能源部的网站上。

美国吉姆·塞尔斯是一名工程师，一个偶然的机会，他在网上看到了那份被他称为“水藻圣经”的ASP报告。经过认真研究，他发现研究ASP项目的科学家已找到了一种能产油的水藻，但他们把这种水藻种在了露天池塘里，野生水藻迅速入侵这些露天池塘，把科学家选出的特种水藻杀死了。

这一偶尔获得的信息使塞尔斯对水藻炼油产生了兴趣，他不断投入资金进行进一步研究，终于找到了一种解决办法。他设计了一种大塑料袋，在里面装满水，再在袋里种植水藻，这样既能让充足的光线进入，又能防止其他种类的水藻入侵。水藻一旦长成，就被送到炼油厂提取油料，然后再转化成生物柴油。

他创办了专门研究用水藻生产生物柴油的索利克斯生物柴油公司。他把种植水藻的大塑料袋戏称为“水藻反应堆”。目前，索利克斯生物柴油公司已将用大塑料袋种植水藻的技术申请了国际发明专利。

用水藻炼油的优势

用水藻炼油之所以引起世界各国的重视，是因为用水藻炼油具有许多优势。首先，水藻是由简单的水生有机体组成的，通过光合作用储存光能，水藻几乎不需要特别的养分，需要的只是阳光、水和二氧化碳。水藻可分解为糖、蛋白质和油脂等，水藻油可提炼为生物燃料；糖可提炼乙醇。

其次，水藻可以种植在任何地方，且能够迅速繁殖，特别是可以种植在不适宜耕作的土地上，比如只要提供水源就可以种植在沙漠中；也可以采取立体种植方法，可有效利用的面积比率是最高的。

最后，水藻既能生产绿色油料，也可以吸收大量的二氧化碳，净化空气。如果把它种植在火力发电厂附近，就可以吸收发电所产生的二氧化碳。美国麻省理工大学的绿色油料公司正在进行这方面的实验。小规模的实验发现这是可行的。

据科学家估计，与其它油料作物相比，水藻的产油量更高。每英亩水藻每年能生产2000加仑燃料，而棕榈树只能生产650加仑，甘蔗只能生产450加仑，玉米仅仅能生产250加仑。很多科学家认为，通过水藻将大量二氧化碳变成生物燃料是一举数得。

担当重任尚需时日

目前要想让水藻成为“产能大户”，需要解决的问题还很多；如选择哪一种水藻品种用来生产生物燃油。水藻种类有数千种，能选到产油量最高的品种十分重要。水藻生长的速度极快，如何科学种植需作进一步研究，比如水藻繁殖太快了，阳光就会不够用，会造成大批死亡；而如果繁殖太慢，就缺少效能。要解决这个问题，可能需要借助计算机来控制水藻的生长速度。

水藻会产生油，但它们不会主动将油喷出来。即使人们成功收获了水藻，还面临着另一个难题，那就是如何把油提炼出来。从大豆、油菜等植物中提取油用冷压法，但水藻中没有那么多的纤维，标准的榨油方法提取不了水藻中包含着的油。

有的科学家设想，用生物工程技术培育产油高、取油容易的转基因单细胞水藻，大面积种植这种经特殊改造的转基因水藻，就能解决种植和生物油的提炼问题。

有的科学家认为，从水藻中提炼油并没有想象的那么难，从技术上来讲，藻类油属于甘油三酸酯，其中包含碳、氢和氧原子，需要去除氧原子，留下纯碳氢化合物就可以获得所需的生物燃油。科学家设想，在绿色的水藻中加入化学添加剂提炼出油，相对来说既有效又节省成本。但令人担心的是，采用这种方法可能使用水量过大，甚至会产生污水。

科学家估计，大规模生产水藻油，让水藻油在很大程度上成功地分担化石能源所担负的重任，大约还需5~10年。慷慨的大自然为人类提供了丰富的资源，人类所做的就是用慧眼去发现、开发和利用这些还被视为无用的资源，变废为宝。