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        最綠的燃料

        2008-05-14 15:06:11
        中國新聞周刊 2008年26期
        關(guān)鍵詞:加侖藻類柴油

        阿 茂

        可以在淡水、咸水或處理過的污水時(shí)生長(zhǎng)、不會(huì)與糧食作物爭(zhēng)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(fā)明家吉姆·西爾斯將自己關(guān)在車庫里開始構(gòu)思其大規(guī)模生產(chǎn)生物燃料的設(shè)計(jì)。他用塑料袋做生物反應(yīng)器,用藻類做原料。當(dāng)時(shí)這種思路可能被人看成笑話。但是,試驗(yàn)成功了。如今,西爾斯的索里克生物燃料公司已經(jīng)成為幾個(gè)領(lǐng)先的藻類生物燃料企業(yè)之一。

        用藻類制造燃料的道理很簡(jiǎn)單,藻類生長(zhǎng)需要水、陽光和二氧化碳(CO2)。藻類所產(chǎn)出的油可以被人們收獲并轉(zhuǎn)變?yōu)樯锊裼?。藻類中的碳水化合物成分可以被發(fā)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(shí)際操作卻是復(fù)雜的。藻類生物燃料的造價(jià)也是昂貴的。培養(yǎng)藻類的水溫要?jiǎng)偤眠m合其增殖,而開放的池塘又容易混進(jìn)入侵物種,大氣中的CO2濃度不夠高時(shí),也不足以刺激藻類呈指數(shù)型生長(zhǎng)。

        為此,索里克將藻類裝在一個(gè)封閉的“光生物反應(yīng)器”中。這個(gè)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(jìn)這個(gè)系統(tǒng),這些CO2是發(fā)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(zhǎng)提供了原料,可謂一舉兩得。

        索里克正在建設(shè)中的光生物反應(yīng)器系統(tǒng)預(yù)計(jì)每天產(chǎn)油400萬桶。

        奇跡般的燃料

        之前,我們對(duì)藻類的認(rèn)識(shí)多來自一種風(fēng)靡一時(shí)的健康食品——螺旋藻。如今,這種微小單細(xì)胞生物搖身一變,成了新一代的能源之星。經(jīng)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(jī)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(fā)酵為乙醇、甲醇和其他以酒精為基礎(chǔ)的燃料,藻類還可以產(chǎn)氫,藻類蛋白質(zhì)可以變成動(dòng)物飼料,加工殘?jiān)€可以用作建筑材料。

        藻類農(nóng)場(chǎng)已經(jīng)有50年的歷史,藻類農(nóng)場(chǎng)可以安置在任何地方,無須占用農(nóng)田,在海水中也可以種植藻類,藻類還能吸收下水道和發(fā)電廠的污染物。

        藻類是世界上生長(zhǎng)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(jié)收割的,藻類可日復(fù)一日地收獲。藻類干物質(zhì)中的油含量超過50%,最高可達(dá)70%。而油棕櫚樹,這種當(dāng)今世界上制作生物燃料產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn),只產(chǎn)生很少二氧化碳釋放,而且不和糧食作物爭(zhēng)地。此外,產(chǎn)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(shù)公司正在集中研究同時(shí)能高產(chǎn)柴油和高產(chǎn)乙醇的藻類品種。希望其實(shí)驗(yàn)工廠最初可以達(dá)到每英畝藻類8000加侖生物柴油和5000加侖乙醇產(chǎn)量。綠色燃料公司說,現(xiàn)在的問題如何足夠快和價(jià)格低廉地栽培藻類,這并不容易做到。

        現(xiàn)在最大的問題是把成本降下來,美國國防部估計(jì)藻類油的價(jià)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(jià)格能降到2美元1加侖,很多人就會(huì)認(rèn)為其可行了。”

        研究人員正在競(jìng)相培育高效的藻類品種,并在努力研發(fā)如何更為高效地從微藻中榨油。如今,從政府到國防機(jī)構(gòu)再到石油公司、風(fēng)險(xiǎn)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(shí)到最終石油危機(jī)的情況下,卡特政府就啟動(dòng)了耗資2500萬美元由美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室運(yùn)作的水生物種項(xiàng)目。當(dāng)年,美國政府的科學(xué)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(yàn)栽種藻類。他們發(fā)現(xiàn),在淺水池塘中建藻類農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)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(jù)當(dāng)年的估算,要為全美國生產(chǎn)1408億加侖的生物柴油,就需要建15000平方英里的藻類農(nóng)場(chǎng)。說的更清楚一點(diǎn),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(jià)開始下跌,到了1996年,石油徘徊在20美元一桶的時(shí)候,克林頓政府為了減少財(cái)政預(yù)算。終于關(guān)閉了這一項(xiàng)目。根據(jù)美國能源部國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室艾爾·達(dá)茲(AI Darzins)的說法,1996年美國政府認(rèn)為,藻油永遠(yuǎn)不可能經(jīng)濟(jì)地與化石燃料相競(jìng)爭(zhēng)。

        事實(shí)上,即使在油價(jià)屢創(chuàng)新高的今天,藻類還是無法與石油競(jìng)爭(zhēng)。因?yàn)樵谠孱愒偷拿總€(gè)生產(chǎn)階段都存在著難以跨越的障礙。

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

        這個(gè)項(xiàng)目曾在全世界范圍內(nèi)收集了3000種藻類品種,其中有300種被認(rèn)為是有前途的,這些品種依然在被夏威夷大學(xué)繼續(xù)研究,人們普遍認(rèn)為該項(xiàng)目的成果是啟動(dòng)今日藻類燃料業(yè)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)支柱。

        2006年10月,美國能源部實(shí)驗(yàn)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(dú)立和安全法案》包括了促進(jìn)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(dá),再到新西蘭,各地政府和私人公司都在開發(fā)利用藻類生產(chǎn)燃料。

        將藻油轉(zhuǎn)變?yōu)樯锊裼退玫牡霓k法與將蔬菜油轉(zhuǎn)變?yōu)樯锊裼鸵粯?,但是其成本卻很難降下來,因?yàn)橹两癯嗽趯?shí)驗(yàn)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(jià)格競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品的價(jià)格屢破紀(jì)錄,在過去的2年中,大豆的價(jià)格大約翻了兩番。生物燃料的成本一直比常規(guī)的化石燃料更貴,一些生物燃料廠得到了政府的補(bǔ)貼,還有一些精煉廠不得已而停產(chǎn)倒閉。這種趨勢(shì)更加刺激了人們對(duì)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(jí)計(jì)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(zhuǎn)變?yōu)槊绹哲姷腏P-8和北約戰(zhàn)斗機(jī)的航空燃料。今年5月,空客與捷藍(lán)宣布其目標(biāo),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(jì)劃。

        用藻類制造燃料的技術(shù)目前還停留在實(shí)驗(yàn)性的階段,而任何一家生物燃料公司

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