最綠的燃料

阿　茂

可以在淡水、咸水或處理過的污水時生長、不會與糧食作物爭地還可以吸收二氧化碳的藻類，將成為未來生物能源的最佳選擇之一

4年以前，美國科羅拉多的發明家吉姆·西爾斯將自己關在車庫里開始構思其大規模生產生物燃料的設計。他用塑料袋做生物反應器，用藻類做原料。當時這種思路可能被人看成笑話。但是，試驗成功了。如今，西爾斯的索里克生物燃料公司已經成為幾個領先的藻類生物燃料企業之一。

用藻類制造燃料的道理很簡單，藻類生長需要水、陽光和二氧化碳(CO₂)。藻類所產出的油可以被人們收獲并轉變為生物柴油。藻類中的碳水化合物成分可以被發酵變成乙醇。這兩種燃料都是比柴油或天然氣更清潔的燃料。

但實際操作卻是復雜的。藻類生物燃料的造價也是昂貴的。培養藻類的水溫要剛好適合其增殖，而開放的池塘又容易混進入侵物種，大氣中的CO₂濃度不夠高時，也不足以刺激藻類呈指數型生長。

為此，索里克將藻類裝在一個封閉的“光生物反應器”中。這個裝置是用聚乙烯薄膜制成的密閉空間，二氧化碳可以被吹進這個系統，這些CO₂是發電廠或其他一些工廠的廢氣。這樣做既減少工廠的溫室氣體排放，又為藻類生長提供了原料，可謂一舉兩得。

索里克正在建設中的光生物反應器系統預計每天產油400萬桶。

奇跡般的燃料

之前，我們對藻類的認識多來自一種風靡一時的健康食品——螺旋藻。如今，這種微小單細胞生物搖身一變，成了新一代的能源之星。經過處理的藻類可以榨出藻油，藻油除了可做食用菜油，也能在改良的柴油機上直接使用，藻油還能替代石油精煉出汽油、柴油、航空燃料和民用燃料油，并能精煉出塑料和溶劑等化合物。榨過油的藻泥，其淀粉能被分離出來可發酵為乙醇、甲醇和其他以酒精為基礎的燃料，藻類還可以產氫，藻類蛋白質可以變成動物飼料，加工殘渣還可以用作建筑材料。

藻類農場已經有50年的歷史，藻類農場可以安置在任何地方，無須占用農田，在海水中也可以種植藻類，藻類還能吸收下水道和發電廠的污染物。

藻類是世界上生長最快的植物，如果條件適合，藻類一夜之間就可以體積加倍。它不像其他生物燃料的原材料，比如大豆或玉米是按季節收割的，藻類可日復一日地收獲。藻類干物質中的油含量超過50％，最高可達70％。而油棕櫚樹，這種當今世界上制作生物燃料產油最多的物種，其含油量只有20％。

目前乙醇等生物燃料的生產過程是需要用化石燃料的，所以也增加了碳釋放。而藻類生產，只產生很少二氧化碳釋放，而且不和糧食作物爭地。此外，產油高的藻類，另一大好處就是可以吸收大量二氧化碳。

美國馬薩諸塞州劍橋的綠色燃料技術公司正在集中研究同時能高產柴油和高產乙醇的藻類品種。希望其實驗工廠最初可以達到每英畝藻類8000加侖生物柴油和5000加侖乙醇產量。綠色燃料公司說，現在的問題如何足夠快和價格低廉地栽培藻類，這并不容易做到。

現在最大的問題是把成本降下來，美國國防部估計藻類油的價格是20美元1加侖。萬國油品公司(UOP LLC)可再生能源部門的主任詹尼佛·侯姆格林說，“如果藻類油的價格能降到2美元1加侖，很多人就會認為其可行了。”

研究人員正在競相培育高效的藻類品種，并在努力研發如何更為高效地從微藻中榨油。如今，從政府到國防機構再到石油公司、風險投資公司都掀起了一股投資熱潮。

藻類熱

利用藻類做替代能源并不是新想法。早在1978年，在意識到最終石油危機的情況下，卡特政府就啟動了耗資2500萬美元由美國國家可再生能源實驗室運作的水生物種項目。當年，美國政府的科學家曾在加州、夏威夷和新墨西哥的羅斯威爾的開放池塘中試驗栽種藻類。他們發現，在淺水池塘中建藻類農場生產藻類燃料可提供足以替代化石燃料的生物柴油，用于交通和居家取暖。

據當年的估算，要為全美國生產1408億加侖的生物柴油，就需要建15000平方英里的藻類農場。說的更清楚一點，光是亞利桑那州的索諾拉(Sonora)沙漠就有120000平方英里。

但是，1995年，油價開始下跌，到了1996年，石油徘徊在20美元一桶的時候，克林頓政府為了減少財政預算。終于關閉了這一項目。根據美國能源部國家可再生能源實驗室艾爾·達茲(AI Darzins)的說法，1996年美國政府認為，藻油永遠不可能經濟地與化石燃料相競爭。

事實上，即使在油價屢創新高的今天，藻類還是無法與石油競爭。因為在藻類原油的每個生產階段都存在著難以跨越的障礙。

達茲說，這里面牽扯到很多問題，比如用地的問題、水分蒸發和污染其他植物品種的問題，還有到處飛揚的孢子以及游泳者的抱怨。在1996停止了藻類項目后，美國國家可再生能源實驗室隨后就從藻類研究轉向了纖維素乙醇的研究。

這個項目曾在全世界范圍內收集了3000種藻類品種，其中有300種被認為是有前途的，這些品種依然在被夏威夷大學繼續研究，人們普遍認為該項目的成果是啟動今日藻類燃料業的知識產權支柱。

2006年10月，美國能源部實驗室宣布與美國第二石油公司雪佛龍(Chevron Corp)合作，尋找更好的藻類品種。2007年的《能源獨立和安全法案》包括了促進利用藻類制造生物燃料的措辭。如今，從五角大樓到明尼蘇達，再到新西蘭，各地政府和私人公司都在開發利用藻類生產燃料。

將藻油轉變為生物柴油所用的的辦法與將蔬菜油轉變為生物柴油一樣，但是其成本卻很難降下來，因為至今除了在實驗室中，還沒有人完成這種過程。

目前的生物柴油主要原料是卡諾拉(Canola)、大豆、油菜籽和油棕櫚，食物和燃料的價格競爭導致農產品的價格屢破紀錄，在過去的2年中，大豆的價格大約翻了兩番。生物燃料的成本一直比常規的化石燃料更貴，一些生物燃料廠得到了政府的補貼，還有一些精煉廠不得已而停產倒閉。這種趨勢更加刺激了人們對藻類的研究興趣。

困境?希望?

兩年之前，還很少有公司追逐新一波所謂的“池塘綠藻”能源。而今，已有幾十家這樣的公司。去年，美國國防部高級計劃研究署(DARPA)同意萬國油品公司用670萬美元研究如何讓“第二代”原料或者說非食物性作物(如藻類)轉變為美國空軍的JP-8和北約戰斗機的航空燃料。今年5月，空客與捷藍宣布其目標，到2030年將用第二代生物燃料取代30％的航空燃料，而新西蘭航空與KLM荷蘭航空公司也有類似的計劃。

用藻類制造燃料的技術目前還停留在實驗性的階段，而任何一家生物燃料公司