生物藻类（algae) 的综合利用及产业化开发

　　 生物能源是新能源中很重要的一部分。生物能源在美国可再生能源中所占的比例最大，从1998年的43％增加到2008年的53％。美国国会2008年5月通过一项包括加速开发生物能源的法案，要求10年后把从石油中提炼出来的燃油的消费量减少20％，代之以生物燃油。这需要每年生产350亿加仑生物燃油。生物藻类（Algae）在生物燃油的开发是被人受重视的新兴高科技开发产业。2004年以来，美国生物能源的研究与开发朝着从玉米、大豆等农作物中提取生物燃油的方向发展，为第一代生物能源。许多专家现在认为，美国不应该和粮食抢资源，基本上直奔以水藻为代表的新型生物能源。

　　从水藻中提炼生物能源的研究，可以追溯到20世纪70年代的石油危机。近年油价飞涨导致水藻研究提速，现已进入研究与开发，并能商业化成熟阶段。生物燃油技术上已经不是问题，2015年以低售价抢占市场份额，2020年将主宰生物燃油市场。美国军方对开发水藻资源最感兴趣，因为其飞机、舰艇、坦克、装甲车等武器，是世界上消费柴油最多的“油耗子”。2010年，新西兰航空公司、美国大陆航空公司、日本航空公司，新加坡航空公司和中国国航，先后用掺有水藻中提炼的生物燃油的混合航空汽油试飞成功。

　　瑟蒙德认为，与第一代生物能源相比，新型生物能源具有无与伦比的优点：第一，玉米、大豆只能在可耕地上种植收获；而水藻可以在沟渠、池塘、海滩以及任何不毛之地上养殖，从而大量节省宝贵的耕地。这对于中国和印度这样人口多、耕地少的国家具有特别重要的意义。第二，在一英亩（约合中国六亩）耕地上种植大豆、欧洲油菜、棕榈，一年能够提炼出来的生物燃油分别为50、150、 650加仑；而在一英亩水面上养殖水藻，一年能够提炼出来的生物燃油为10000加仑，后者分别为前者的200、69、15倍。这是因为大豆等农作物受季节影响，一年只种一季，水藻一般不受季节影响，而且繁殖得非常快，一天可以增长一倍。美国现有20多家养殖水藻的小企业，那里的农场主说，“千万别让中国农民掌握养殖水藻的技术，否则，十亿中国农民能把全世界的钱赚走。”第三，水藻在进行光合作用的过程中，需要吸收空气中大量的二氧化碳，因而能够净化大气，起到环境保护作用。现在美国专家提出在污染排放严重的企业，如煤炭发电厂周围，建设水藻养殖场，这样可以实现低排放乃至零排放目标，另外，生物藻类的副产品可以提取保健品的原料如螺旋藻，深海鱼油欧米茄-3等矿物质，同时可以燃烧发电，一举多得，既发展绿色循环经济，又增加新的增长点。

　　生物藻燃油的产业化需要政府和民间同步支持和研究开发。近几年来，美国能源部以合作伙伴的形式，已经注资约10亿美元支持生物能源研究项目，旨在2012年前出成果。这些生物能源科研经费很大部分流入有关水藻的研究与开发项目。美国政府还硬性规定，凡是在成品油中掺入一定比例生物燃油的炼油厂，其生产的成品油每加仑可享有奖励和退税。美国民间对水藻研究与开发项目的投资也非常踊跃，微软公司的比尔·盖茨一次就投入1亿美元。许多私人投资者认准这是一本万利的赚钱项目。一个有趣的现象是：集聚在休斯敦的世界各大石油公司的代表，对美国加速开发新型生物能源——水藻，非但不反对、不反感，反而怀有极大的兴趣。美国埃克森美孚石油公司于2009年7月份宣布投资6亿美元，目标是培育出一些产油量高的转基因藻类。爱克森石油公司还经常做生物藻研究的形象广告，代表世界著名石油公司大多支持，甚至投资参与水藻能源的研发项目。

　　 生物藻的产业化需要行业协会发挥很大的作用。我的美国朋友生物燃料投资基金合伙人巴里·科恩（Barry Cohen）在2008年初创办了美国全国水藻协会（National Algae Association）， 总部设在休斯顿市，整合行业的技术孵化及产业化，包括人才培养和技术培训，该协会还和德克萨斯州的社区学院合作培养水藻的专业技术人员，平时每个季度都有专业的知识讲座和企业及投资者沟通和交流进展，为科学家，专业工程师，知识产权律师及高级管理人员提供加强更多地交流的平台，该协会甚至考虑在国外建立合作的姐妹协会，全国水藻协会会长巴里·科恩（Barry Cohen）说：现有的研究成果表明，从水藻里可以提炼出生物柴油、汽油乃至航空汽油，水藻残渣还可以发电。从近期看，美国不可能生产出足够多的大豆、玉米提炼乙醇，欧洲也不可能种植出足够多的向日葵、油菜籽提炼生物原油。现在美欧生物炼油厂的炼制能力过剩，约有一半设备长期闲置，原因就是生物原料严重短缺。这为新型生物能源——水藻后来居上提供了天赐良机。从长远看，水藻里提炼出来的柴油、汽油最终有可能为美国所有交通工具提供生物燃油。如果说石油是黑色金子，那水藻则是绿色钻石，其市场前景非常广阔。美国全国水藻协会会长巴里·科恩也应中国科技部邀请，参加2009年北京国际科技博览周，第一时间推广水藻类生物燃油的开发。2009年时任山东省科技厅副厅长、青岛国家海洋科学中心主任李乃胜在《科学时报》发表了《关于发展海藻生物能源的认识与建议》，强调发展新型海藻能源产业。在技术突破和基地试点的基础上，着眼未来生物质能源产业，建立高素质的海洋微藻能源产业体系，突出产学研结合，突出技术集成，大力推动新型海洋生物能源产业的形成和发展，为“后石油时代”破解能源危机提供一条重要途径。2010年5月，在中美两国政府部门的组织、领导下，中美两国企业和研究机构签署一系列合作协议，推动中国可持续航空生物燃油产业的发展。中方以中石油和国航为首与美方波音公司为首的紧密合作，对生物燃油产业化进行了较为实际的研究和推动工作。中国新奥集团甘中学博士认为2014年生物藻类才能产业化，尽管我们在国外早有些技术可以开发和产业化，但国内生物藻类产业化管理上跟不上，我们早在2010年就开始呼吁重视生物藻类的生物燃油产业化。

　　厦门地区具有生物藻燃油开发产业化的优势。我国在生物油藻研究方面近年来也获得了不少成果。比如，清华大学生物技术研究所缪晓玲教授等通过异养转化细胞工程技术，获得高脂含量的异养小球藻细胞，其脂含量高达细胞干重的55%。山东海洋工程研究院的研究人员李乃胜等人培育出了富油微藻，最高含油量已达到68%，并在此基础上制取生物柴油。厦门大学是我国藻类学研究中心之一, 是海洋硅藻研究的发源地。厦门大学生命科学院高亚辉教授兼博导认为：从 30 年代由我国著名硅藻学专家金德祥教授开创以来, 从不间断, 尤其是在硅藻分类、生态方面先后承担国家重点项目、国家自然科学基金、教委博士点基金等研究项目, 获国家教委科技进步二等奖、福建省科技进步奖等奖励; 出版了《中国海洋底栖硅藻类》、《中国海洋浮游硅藻类》等专著 10 本及有关论文 100 多篇; 研究成果一直处于国内领先水平; 在硅藻标本种类鉴定方面在国内外都具有权威性。厦门大学具有多学科系可以合作，同时集美大学，华侨大学，理工学院和海洋学院也可以合作，加上国家海洋第三研究所，厦门市科技产业化研究中心和中国科学院厦门产业技术创新与育成中心，厦门产学研是有能力成为全国生物藻类产业化的中心。厦门因为地理位置的优势，在水资源，阳光和湿度方面很适合生物藻的养殖，厦门大学已经拥有生物藻的菌种库，可以提供企业需要的各种生物藻的研发和产业化需要，同时，相关的企业也可受益，例如制造透明的PVC管道养殖生物藻，在生物燃油的机械设备研发和制造，甚至可以出口，国外的需求量也会因为生物藻燃油大量投入开发而需要更多的设备，市场前景很可观。

　　生物藻燃油市场具有很大发展空间。从现在到2017年，世界生物燃油的市场预测每年有12%增长率，2018年生物燃油市场销售额可达1054亿美元。2025年，生物燃油量可达60亿加仑（2340万吨）。2010年生物藻燃油市场已经达到2.17亿美元，2015年生物藻燃油市场将会达到16亿元，而先进的技术市场将可达1/3约5.3亿美元市场，2013年美国生物藻燃油生产可获得政府每加仑1美元税收补贴。印度和中国都希望在生物新能源上加大投入，减少对石油，煤炭的依靠，同时又能减少对环境保护投资，减少CO2的排放。

　　总之，我相信，中国需要重视生物藻类燃油的产业化，和美国在同一起跑线上，较大地组织人力物力，力争在5-10年和美国一样，把生物藻燃油发展到一定水平，这对中国的能源自给保证，同时减少能源因素对环保的压力。生物藻燃油可以利用煤炭火电的CO2排放来养殖生物藻，在碳排放上又有碳信用额可以抵税，生物藻提取燃油后，还有生物保健品原料提取，包装产品的开发，也可以燃烧发电，水也可以循环系统化使用，整个生态性地产业化开发，产业链发展，包括机械设备研发，有利于解决产品销路，生物燃油供不应求，国内外一些新能源投资基金已经表示很大的兴趣。关键在于是否有领军团队来运作，包括政府的支持和政策上提供宽松的优惠产业引导方式，甚至提供引导投资资金，加强产业链行业管理和推广工作，加速生物藻燃油的产业化开发。