轉基因藻類生物制油技術在美國誕生

■ 林 清

地球上有一種神奇而普遍存在的生物——藻類。藻類有著極強的繁殖力，通過光合作用，不僅僅可以將二氧化碳轉化為淀粉，其體內還能夠產生脂類——生物油。藻類中的脂質，提取加工后，可以轉變成汽油、柴油、航空燃油、乙醇等物質。

出于對化石能源枯竭和污染的擔憂，人類對石油替代品的追求從未停止。

2017年6月，美國第一大石油公司埃克森美孚（Exxonobil）和合成基因組公司（Synthetic Genomics）聯合發布消息，稱兩家公司聯合研究的轉基因藻類生物制油技術取得歷史性突破。

通過應用Synthetic Genomics先進的細胞工程技術，兩家公司組成的研究團隊對藻株的基因進行了修改，使得藻株內的油含量從20%提高到了40%。

倘若大量水藻變成油

藻類制油，是一項研究歷時超過70年的技術，美國曾試圖利用藻類制油替代石油。美國對藻類制油技術研究，幾乎和對頁巖油氣開采技術的研究同時啟動，足見其當年對這一技術的期望。

有研究曾指出，藻類每單位面積的產油量是傳統生物制油的10～100倍。但其成本極其昂貴，全球都在致力研究降低這一制油過程的成本。美國國家能源部曾估計，如果藻類制油要替代美國所有的石油燃料，需要大約3.9萬平方千米的面積用以養殖。3.9萬平方千米，相當于兩個大慶市的面積。

利用藻類進行生物制油被視為最有潛力的能源技術之一，但在過去幾十年時間當中，相關技術研究并不順利。因為研究者始終無法同時實現藻類中含油量和藻類生長速度的同時提高。藻類實現快速生長往往會造成含油量的降低。而對于商業化應用來講，這兩個指標又是極為關鍵的。

限制對藻類營養物質（諸如氮化物）的供應，可以增加藻類中油的含量，但這會抑制甚至是完全阻斷藻類進行光合作用，從而阻礙藻類數量的增加，減少生物油的總產量。

所以埃克森美孚和Synthetic Genomics合作的一個關鍵目標，便是在不影響藻類生長速度的前提下，實現將藻類的淀粉和蛋白質減少，轉而增加脂類物質的含量。

藻類中有控制其將碳轉化為油的基因開關，Synthetic Genomics公司的研究人員發現了調整這種基因開關的新方法。通過調整基因開關，可以增加藻類的產油量。只要有二氧化碳和陽光，向光性藻類就可以生產出油。

在不抑制藻類生長速度的情況下，實現藻類中油含量的增加，可謂歷史性突破。

投資6000萬美元研發

同傳統的生物制油技術相比，藻類有諸多的優勢。傳統的生物制油是通過對玉米和豆類等產物的降解制油，但種植這些作物需要肥料、淡水。而藻類可以在環境極其惡劣的地方生長，發展這一生物制油技術，不會受制于肥料和淡水供給壓力。

埃克森美孚指出，藻類生產的生物油，未來有潛力在傳統煉油設備當中進行煉制，其生產出的柴油和傳統石油煉制的柴油無區別。這種生物油，未來還有可能應用于化學品的生產。

人類基因組測序先驅、Synthetic Genomics公司總裁J. Craig Venter表示，據他了解，目前還沒有任何其他的轉基因藻類，其制油含量能達到如此水平。

從2009年開始，埃克森美孚宣布投資6000萬美元，同Synthetic Genomics開始合作，研究藻類生物制油。在合作之初，埃克森美孚稱，在十年之內，藻類生物制油技術將誕生。

但在2013年，埃克森美孚前總裁蒂勒森曾稱，藻類制油要生產出足夠工業化應用的生物油，需要至少再過25年時間。埃克森美孚目前也表示，這一生物制油技術，離完全商業化應用還需要數年時間。