微藻技术可望用于脱硝治霾

在雾霾治理中，脱除工业尾气氮氧化物，也称为脱硝，是关键技术之一。中国科学院水生生物研究所与中国石化石科院经过多年合作，发展出了氮氧化物固定和微藻发酵脱硝技术，可望用于从工业尾气脱除氮氧化物，以克服现有脱硝技术的缺点。

对我国华北地区雾霾成因的机理研究揭示，硫氧化物和氮氧化物是主要元凶。其中，二氧化氮将二氧化硫氧化生成硫酸盐，对PM2.5颗粒的形成有显著贡献，而这一氧化反应的速率又随PH值上升而大幅提高。目前，对工业尾气进行脱硝的技术主要是利用氨与氮氧化物进行反应，生成氮气释放到大气中。氨由氮气和氢气合成，本身要消耗能量、产生污染，与氮氧化物反应重新生成氮气，使得投入的能量化为乌有。不仅如此，在用氨水进行脱硝反应时，过量的氨进入大气，增加碱性成分、提高PH值，反而會加速雾霾的形成。所以说，脱硝是治理雾霾的关键之一，但目前的脱硝技术却存在突出的副作用。

微藻是一类单细胞或多细胞的微小光合生物，一般利用太阳光能进行光合作用、生长繁殖，也就是光合自养生长，但也有一些种类能够利用葡萄糖等有机碳源进行高密度发酵生长，也就是异养生长。工业尾气中的氮氧化物可以在适当条件下与水反应生成硝酸根、亚硝酸根，作为微藻生长所需要的氮营养。按通常思路依靠太阳光能生产微藻，因占用大量土地难以用于工厂尾气处理，而利用微藻发酵技术则使单位面积生物量产率提高上千倍，从而有可能在厂区有限的面积进行生物脱硝。

近年来，中国科学院水生生物研究所与中国石化石科院合作开发微藻发酵脱硝技术，在关键问题上取得了突破。

第一，工业尾气氮氧化物的固定。氮氧化物中主要成分是难溶于水的一氧化氮，直接将尾气通入培养液中一氧化氮会迅速释放逃逸。中石化科研人员建立了酸性、氧化条件，可以将尾气中的氮氧化物高效固定、转化为稀硝酸，供微藻培养之用。

第二，利用硝酸根进行微藻发酵。水生所科研人员筛选获得可以完全不用光照进行异养发酵的藻种，建立以硝酸盐为氮源的发酵模式，取得了十吨规模发酵的成功。

第三，微藻产品的出路。水生所科研人员以微藻作为鱼类饲料添加剂，证明可提高鱼类生长、体色等指标，具有良好应用前景。在微藻生物技术方面，国外的研究多着重于利用微藻的光合自养生产方式进行二氧化碳减排，产出油脂、蛋白和高附加值产品。我国藻类学界与石化、煤化工程学界在交叉合作中逐渐认识到，利用微藻光合自养方式进行碳减排，相对于对我国的二氧化碳排放量实际上难以奏效，但我国每年排放的氮氧化物只有约两千万吨，利用微藻发酵技术可能获得解决。如果对其中的一千万吨进行固定、利用，可产出约五千万吨微藻，不仅大大缓解氮氧化物排放问题，还可顺带满足水产行业对饲料添加剂的需求，因而具有切实的应用价值。endprint