种藻取油,能否化害为宝? 凌启渝 |
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太湖蓝藻爆发,巢湖蓝藻爆发,滇池…… 在我们为防治藻类而煞费苦心的时候,也不得不为这些小精灵的生长能力而感叹。这些单细胞的生物能通过光合作用将阳光转换成化学能;它只需要很少的输入——主要是日光、水和二氧化碳,就可以“疯长”;由于身材小,它在每单位地面上的体积比奇高,吸收光和营养的效率超强;它不需要土壤,可以在几乎封闭的区域生长;需要的水是传统农作物的百分之一。 那么,我们不禁要问,能不能种植藻类来解决燃油的短缺呢?有人这样试过吗? 让我们回溯到美国面临的上一次能源危机。1978年,卡特总统设立了水生物种计划(ASP),评估从藻类中提取洁净生物燃料作为汽油替代品的可能性。20年后,这项花费2500万美元的计划在克林顿总统任内中止,研究人员并没有用藻类生产出可观数量的油。不过,他们编撰了一份长达328页的工作报告,详细记录了已做的工作,上传到能源部网站,“总有一天,有人会感兴趣的。” 2004年,一位前美国海军工程师吉姆·西尔斯读了这份被他称为“藻类圣经”的报告。西尔斯曾帮助搜寻航天飞机挑战者号的残骸,夜间潜水在佛罗里达海滩。海藻发出磷光,从他身边漂流而过,闪烁的光点消失在黝黑的远方。这次难忘的体验,使他一直在思考,藻类能帮助解决燃料危机吗? 西尔斯花了几星期仔细阅读了前辈留下的报告,寻找计划初衷和结果有差异的缘由。他注意到,ASP研究人员是将藻类试种在开放池塘里的。这当然比种在密封系统里便宜得多,不过野生藻类很快侵入了这些池塘,并反客为主。另外,当时的油价并不高(到1996年还只在每加仑1.1美元左右,而现在超过2.5美元),对柴油的环保标准不严格,使清洁燃料的价值得不到体现。 西尔斯重新设计的“种藻取油”方案,灵感来自厨房用的封口塑料袋。通透的塑料能让阳光射入,又能避免外界品种的干扰。他建造了藻类“生长器”。这是两个相距约1米、长110米的平行架,支撑着塑料袋。定制的滚筒偶尔像挤牙膏管似地推动塑料袋,让藻类换位,轮流、间歇地晒太阳,这是藻类旺长所需要的。 西尔斯成立了Solix Biofuels公司。风险资本对他的主意疑虑重重,不过他和科罗拉多州立大学能源转换实验室主任威尔逊却一拍即合。他俩第一次坐下详谈时,发现对方拿出来的藻类圣经都翻看得十分陈旧,沾着黄色的黏液。威尔逊很快就带着一群研究生加盟了。 选择正确的藻类品种是个关键。在旧堡柯林斯发电厂改造的Solix实验中心,生物研究生艾米·波克松已尝试了数以千计的藻类(绝大部分产油极微)。冰箱里,绿色度略有不同的试管塞满整整6箱,包括一种油含量特别高的产烃葡萄藻,Solix正在评估其生成油脂的潜力。 每个藻类品种需要不同的环境来生长,并制造油。因素涉及到水生媒体、温度、光照水平,以及液体的循环和扰动。还需要在适当的生长期切断营养物质氮的供应,这样就能控制藻类进入产油模式。不过,这也可能减缓其生长,甚至导致死亡。关键就是要找准这个量。西尔斯说,可以通过电脑精确控制所加的营养物数量,以控制生长率。 实验室和邻居新比利时酿造厂也有完美的配合。酿造厂由于烧煤加热,产生大量的副产物——二氧化碳(纯度还挺高)。Solix计划将“生长器”建立在附近的空地上,明年就能让二氧化碳直接通进养殖葡萄藻的塑料袋,既消除了有害排放,产油藻类也有了营养来源。 藻丰产后如何提炼到油也是一个难题。藻的纤维不多,不能按常规方法压榨取油。有效率并相对廉宜的方法,是将溶剂(如甲醇、己烷)加入破壁的绿色藻浆,将油脂从水溶性蛋白质和糖中分离出来,再蒸发掉溶剂进行纯化。 值得说明的是,正如BlueSun生物燃料公司首席运行官杰夫所说,“藻类燃料现在还处于开发试验阶段。”他对藻类生物燃料计划是感兴趣的,但前提是Solix能生产充足的量。打从政府科学家小组证明“从藻类制造燃料在理论上可行”以来,种藻取油的机构建了好几十个,但只有新西兰的Aquaflow设法生产出充足的燃料,驱动了汽车引擎。 一个藻类“生长器”就是一个微缩生态圈,任何因素的改变,都可能引起其他方面的无序。“藻类成长如此快,称得上自然奇迹。”GreenFuel首席运行官卡里说。“而要使它达到潜在的顶点,必须确保所有的藻得到适度的光照,多或少都不行。”而藻类达到高成长率,还会产生新问题:细胞的飞快繁殖使大量需要的二氧化碳供应脱节;已经生长的藻可能遮蔽了所需的阳光,等等。 有趣的是,在回答记者提问的“迄今已生产多少燃料”时,Solix职员从隔壁房间拿来一只细颈瓶,瓶底能看到一些褐色液体,“这是我们得到的全部。”他说。 看来,追求绿色,并不容易。 凌启渝 |