转基因藻类生物制油技术在美国诞生

■ 林 清

地球上有一种神奇而普遍存在的生物——藻类。藻类有着极强的繁殖力，通过光合作用，不仅仅可以将二氧化碳转化为淀粉，其体内还能够产生脂类——生物油。藻类中的脂质，提取加工后，可以转变成汽油、柴油、航空燃油、乙醇等物质。

出于对化石能源枯竭和污染的担忧，人类对石油替代品的追求从未停止。

2017年6月，美国第一大石油公司埃克森美孚（Exxonobil）和合成基因组公司（Synthetic Genomics）联合发布消息，称两家公司联合研究的转基因藻类生物制油技术取得历史性突破。

通过应用Synthetic Genomics先进的细胞工程技术，两家公司组成的研究团队对藻株的基因进行了修改，使得藻株内的油含量从20%提高到了40%。

倘若大量水藻变成油

藻类制油，是一项研究历时超过70年的技术，美国曾试图利用藻类制油替代石油。美国对藻类制油技术研究，几乎和对页岩油气开采技术的研究同时启动，足见其当年对这一技术的期望。

有研究曾指出，藻类每单位面积的产油量是传统生物制油的10～100倍。但其成本极其昂贵，全球都在致力研究降低这一制油过程的成本。美国国家能源部曾估计，如果藻类制油要替代美国所有的石油燃料，需要大约3.9万平方千米的面积用以养殖。3.9万平方千米，相当于两个大庆市的面积。

利用藻类进行生物制油被视为最有潜力的能源技术之一，但在过去几十年时间当中，相关技术研究并不顺利。因为研究者始终无法同时实现藻类中含油量和藻类生长速度的同时提高。藻类实现快速生长往往会造成含油量的降低。而对于商业化应用来讲，这两个指标又是极为关键的。

限制对藻类营养物质（诸如氮化物）的供应，可以增加藻类中油的含量，但这会抑制甚至是完全阻断藻类进行光合作用，从而阻碍藻类数量的增加，减少生物油的总产量。

所以埃克森美孚和Synthetic Genomics合作的一个关键目标，便是在不影响藻类生长速度的前提下，实现将藻类的淀粉和蛋白质减少，转而增加脂类物质的含量。

藻类中有控制其将碳转化为油的基因开关，Synthetic Genomics公司的研究人员发现了调整这种基因开关的新方法。通过调整基因开关，可以增加藻类的产油量。只要有二氧化碳和阳光，向光性藻类就可以生产出油。

在不抑制藻类生长速度的情况下，实现藻类中油含量的增加，可谓历史性突破。

投资6000万美元研发

同传统的生物制油技术相比，藻类有诸多的优势。传统的生物制油是通过对玉米和豆类等产物的降解制油，但种植这些作物需要肥料、淡水。而藻类可以在环境极其恶劣的地方生长，发展这一生物制油技术，不会受制于肥料和淡水供给压力。

埃克森美孚指出，藻类生产的生物油，未来有潜力在传统炼油设备当中进行炼制，其生产出的柴油和传统石油炼制的柴油无区别。这种生物油，未来还有可能应用于化学品的生产。

人类基因组测序先驱、Synthetic Genomics公司总裁J. Craig Venter表示，据他了解，目前还没有任何其他的转基因藻类，其制油含量能达到如此水平。

从2009年开始，埃克森美孚宣布投资6000万美元，同Synthetic Genomics开始合作，研究藻类生物制油。在合作之初，埃克森美孚称，在十年之内，藻类生物制油技术将诞生。

但在2013年，埃克森美孚前总裁蒂勒森曾称，藻类制油要生产出足够工业化应用的生物油，需要至少再过25年时间。埃克森美孚目前也表示，这一生物制油技术，离完全商业化应用还需要数年时间。