微藻-水中生物柴油”製造廠“ 石油價格直接影響經濟運行成本。工業化國家對石油的需求有增無減，發展中國家對石油的需求也不斷擴大，有限的石油儲量和遞增的市場需求的矛盾導致了石油價格會穩步趨升。除非發現大量的能夠為現有工業體製所廣泛接受的替代能源，否則石油價格的長期升勢很難改變。為了減少對石油的依賴，不少國家都在開發各種替代能源技術，生物柴油就是一種普遍認知的替代能源。 1 微藻製油引人注目 目前生物柴油的主要原料是從豆類，玉米，菜籽，油棕櫚等容易種植的植物中提取的植物油。除了這些穀類或纖維類植物外，還有一類植物尤其值得關注：那就是藻類（Algae）。從海洋到湖泊，從大的河流到小的汙水溝，藻類廣泛地生存於自然界的各處。由於人類汙水排放的增加，使得有些以此為食物的藻類迅速大量繁殖，甚至造成一種汙染。可用來作替代能源的藻類主要是微藻（Micro Algae，本文統稱微藻），這種簡單細胞生物在理想狀態下，不到一天甚至隻用幾個小時就可以生長成熟進行收獲，而玉米，大豆等等則需要至少幾個月的生長周期，再加上有些微藻的含油率可以達到自重的50%，因此藻類的產油率非常高。從單位麵積出油率看：藻類每公頃的出油率理論上可以達到95，000 升（79，832 公斤），遠遠高於玉米的172升（145公斤）， 大豆的446 升（375公斤）以及棕櫚樹的5950升（5000公斤） 美國能源部從1978年至1996年耗資兩千五百多萬美元委托多個科研院所對微藻進行研究。其主要的研究成果被匯總在一本名為“A Look Back at the U.S. Department of Energy’s Aquatic Species Program: Biodiesel from Algae” 的報告上並對外公布。該報告對用微藻提煉合成生物柴油的原理，選材，生產，工藝以及經濟可行性等都作了分析和總結。雖然這份報告指出用微藻提煉生物柴油在經濟上不是很可行，但是我們必須注意到，這份報告的經濟可行性是在十年前即石油價格不到30 美元一桶的大環境下完成的，而今年石油已經到過100美元一桶。 為了重新評估經濟可行性，讓我們先簡單來看一下微藻提煉生物柴油的全過程。微藻吸收二氧化碳，通過光合作用，將二氧化碳轉化為糖分進一步轉化為體內的天然油脂。這種油脂可以用來合成生物柴油。藻類油脂合成生物柴油和從其它材料得到的油脂合成生物柴油類似，這個項目的成功主要取決於是否能夠養殖出足夠多的高油微藻作為原料。 2. 微藻的養殖 微藻的繁殖，受到品種，光線，溫度，水源，二氧化碳及其他營養元素等條件的影響。微藻的種類繁多，含油高的微藻未必是自然條件下生存能力最強的。當我們用傳統露天池塘養殖的方式來生產微藻時，一個種群汙染的問題就會出現。其他藻類的孢子可以通過水源或空氣傳播進入養殖池塘，利用自身生存能力強迅速奪取養料，使得高油微藻種群的生長受到抑製，從而達不到理想的產量。另外，每種微藻都有最適宜的生長溫度，高於或低於這個溫度，微藻的生長都達不到最佳狀態，而在露天池塘裏，由於晝夜交替，四季更迭，水溫很難控製。 為了防止產油低的微藻進入，應盡可能地保證養殖區域微藻品種的純潔。解決方法之一就是在生物發生器（Photo Bio Reactor）裏進行微藻的繁殖生產。簡單地說就是完全仿照實驗室的環境，利用封閉透明容器，使微藻在可控製的封閉環境下生產。由於進入生物發生器的水源和空氣可以過濾，所以有效防止了其他藻類的進入，從而提高了產油微藻的產量。生物發生器可以是封閉的無色透明管道或是槽缸，這些大型的生物發生器是微藻煉油的重要固定資產支出，往往需要很大的投資。如果想要節省這一部分的資本投入，可以考慮開發用垂直懸掛的透明塑料袋為容器的生物發生器，這方麵已有先例。 為了把溫度盡可能地控製在理想狀態， 就需要建暖房。暖房透明度要好，使微藻充分接收到陽光。如果希望微藻晝夜繁殖，就需要配備照明和供暖設備, 暖房等是藻類製油的另一個主要資金支出。 微藻生長離不開水，二氧化碳，氮，鈣，鉀，鎂等養料。大量的水源需求會增加生產成本。經營者需要建濾水淨水的設施來保證水可以循環使用。沿海地區可以研發用海水來取代淡水。充足的二氧化碳可以提高微藻的產量，理想的地方是在火力發電廠附近建微藻生產場，利用熱電廠大量排出的二氧化碳廢氣來生產微藻，既提高了藻類產量，又可大大減少二氧化碳的排放。 3. 微藻的其他盈利點 用微藻製造生物柴油項目的盈利點首先是生物柴油。但除此之外，微藻還有其他的盈利空間。微藻的主要成分是天然油脂，碳水化合物和蛋白質。被榨掉油脂的微藻可以用來做乙醇的生產原料，還可以被用來做漁業養殖的飼料。由於微藻特殊的細胞壁結構，它們一般不能被禽，畜類的消化係統所消化。近年來由於越來越多的耕地被各國用來種植油類或經濟類作物，使得糧食及禽畜養殖業飼料的價格不斷上升。如果能夠組織科研攻關開發工藝，利用超聲波，電擊，磁化等等科技手段處理榨油剩下的微藻，使其營養能夠被禽畜類吸收，使之進入廣闊的禽畜飼料市場，利潤還可以進一步提升。 4. 微藻製油的優勢與劣勢 同其他生物柴油項目相比，微藻製油的優勢在於：占用土地少，而且不需要用農耕林地，產量高，消耗二氧化碳多，利潤有提高空間。微藻製油的劣勢在於：設備和技術含量要求高，先期資本投入大，設備供應商以及市場上可以借鑒的模式少。以美國為例，統計顯示：到2007年6月，在美國投入商業運營的各類生物柴油項目廠商共有148家，沒有一家是以藻類為榨油原料的。 5. 微藻製油未來可期 2007年下半年，至少有兩家企業分別從歐洲和美洲率先推出了他們的藻類製油成套設備。可以預期在未來五年，世界範圍內會有更多的生物柴油廠商嚐試微藻製油，經濟可行性將受到檢驗，相關技術和設備將不斷完善並提升經濟競爭力。在未來五到十年，微藻製油將會快速發展，成為像今天的玉米豆類製油一樣普及的主要生物柴油製造方式，市場不斷擴大，行業領袖也將隨之產生。 微藻製油是個嶄新的生物柴油項目，這也給了發展中國家和西方工業國家站在同一起跑線上的機會。而且，由於項目資本投入大這一特點，反倒使土地，原材料和勞動力價格較低的發展中國家具備了成本優勢。以墨西哥和加拿大為例作比較，建同樣的暖房，墨西哥的價格就隻是加拿大價格的幾分之一，而且墨西哥的自然環境溫度高，更適合藻類的繁殖。這些綜合因素最終會使得在發展中國家立項的經濟回報很可能會高於發達國家。有理由相信，如果有政策引導和扶持，加大研發力度，克服技術設備難關，中國，印度等發展中國家將有可能在這類新興能源項目發展中占優勢。 Seaborn Jan 08, 2008 Vancouver 注：本文資料和數據搜集整理自網上公開的報告，論文及文章。特此向所有作者尤其是下列報告，論文以及網站的鏈接資料文章圖片作者表示衷心感謝。 A look Back at the U.S. Department of Energy’s Aquatic Species Program: Biodiesel from Algae Photo Bio Reactor, Dr. Gary Anderson, Anil Kommareddy Widescale Biodiesel Production from Algae, Michael Briggs www.oilgae.com etc. 發表於2008 年“中國生物柴油” 錢老先生安息！
