..... . .. . .. . .. . .利用藻類制備生物原油〔兩種方法〕工程簡介第一種方法：枯燥藻類水熱液化技術藻類中獲得原油，需要先對藻類進展枯燥，然后進展提取。水熱液化技術“具有能完全利用整個藻體的優點，因此具有顯著的優勢，由于不再需要單純追求脂類含量的積存，或脂第一種方法：枯燥藻類水熱液化技術藻類中獲得原油，需要先對藻類進展枯燥，然后進展提取。水熱液化技術“具有能完全利用整個藻體的優點，因此具有顯著的優勢，由于不再需要單純追求脂類含量的積存，或脂類的提取了，這種黏液由水和藻類組成，后者的重量占總重的 10%到20%。在轉化的時候，350204個標準大氣壓。高溫高壓可以使混合物保持液態。依據水熱液化〔HTL〕反響設計了一套反響裝置。在這套系統中，藻類和水的混合物被連續的參加到反響釜中進展反響。反響釜中的高壓使得水的溫度能夠到達300-400攝氏度，此時的水處于介于液相和氣相之間的超臨界態。在這樣的條件下，藻類中的生物質能夠被快速降解。之后利用一系列收集和過濾裝置，即可得到原油及一系列副產物。在一次HTL反響中，每100克藻類最終可以產生 41克原油。這樣的轉化效率令人滿足。圖片來源：D.C.Elliott etal. 〔2023〕AlgalResearch.KMD在查找替代能源方面已經進展了多年的努力，而利用海藻生產原油或將成為這一問題的更好答案。相較于之前的生物燃料， 藻類原油有著更大的優勢。除去更高的產量， 相對于汽油而言利用藻類生產燃油更為清潔。 藻類在生長過程中能夠吸取大氣中的二氧化碳， 這肯定程度上降低了碳排放。且由于藻類可以在廢水中大量生殖，其產物也可以生物降解。在整個生產過程中對環境造成的負擔都較小。相對于糧食作物產生的生物燃料來說， 藻類轉化生產的燃油具有高熱值的優點。 埃利奧特表示：“由玉米等糧食作物生產得到的乙醇在用作燃料時需要與汽油進展混合，油則可以直接用來燃燒。

而藻類原KMD設計的循環系統，經由回收裝置，反響中分別的磷酸鹽和純潔水可以被回收用于下1.2.3.4./水相分別；5.6.水相碳催化轉化為氣體燃料及可回收肥料。藻類生長在各種水環境中，所以格外簡潔獲得。但實際上收集足夠多的用于原油生產的藻類是一件很困難的事。克默迪的系統不僅可以使得藻類的生殖更為簡便，其優化的設計也使得更多種類的藻類得以被用于原油轉化。其次方法〔光合作用卡爾文循環〕藻類汽油藻類是光合效率最高的原始植物之一，與農作物相比，單位面積的產率可高出數十倍。微藻生物柴油技術首先包括微藻的篩選和培育，獲得性狀優良的高含油量藻種，然后在光生物反響CO2等，生成微藻生物質，最終經過采收、加工，轉化為微藻生物汽油。原理是利用藻類光合作用， 將化工生產過程中產生的二氧化碳轉化為藻類自身的生物質從而固定了碳元素，再通過誘導反響使微藻自身的碳物質轉化為油脂， 然后利用物理或化學方法把藻類細胞內的油脂轉化到細胞外， 再進展提煉加工，從而生產誕生物汽油。即通過藻類的光合作用，將廢水中的養分物質和空氣中的二氧化碳轉化為生物燃料、 蛋白質。“這是一個變廢為寶的產業，而且還可以生產更多的下游產品。 ”在石油價格大幅上升，糧食短缺問題日漸突出的今日，該產業有著寬闊的進展前景。“在顯微鏡下，海藻就像一個油葫蘆，比油菜籽、花生的含油量高 7～8倍，比玉米高十幾倍。”山東海洋工程爭論院院長李乃勝介紹，海洋微藻制取生物汽油是國際能源領域的方向。專家指出，我國鹽堿地面積達 1.5億畝。假設用 14%的鹽堿地培育藻類，在技術成熟的條件下，生產的柴油量就可滿足全國 50%的用油需求。藻類資源豐富，不會因收獲而破壞生態系統， 可大量培育而不占用耕地。另外，它的光合作用效率高，生長周期短，單位面積年產量是糧食的幾十倍乃至上百倍。 而且微藻脂類含量在20%至70%，是陸地植物遠遠達不到的，不僅可生產生物汽油或乙醇，還有望成為生產..... . .. . .. . .. . .氫氣的原料。減排二氧化碳的微藻制油技術，并預備將成果領先應用于治理燃煤電廠廢氣。3萬種，讓微藻能大量吸取二氧化碳，并通過葉綠素的光合作用制造生長所需的養分，從中提取出油脂，再制備誕生物汽油。這種生物汽油與傳統石化汽油的性質和成分相像，某些指標如發動機低溫啟動性能甚至更好。為實現微藻柴油產業化，工業化生產的連續采收、能源消耗低的脫水枯燥和微藻制油技術，建立規模化的微藻制油工廠，在大型容器中養殖微藻。白天， 陽光和工業二氧化碳廢氣將為微藻制造出適宜的生長條件；夜晚，光合作用停頓，但照舊可以給微藻“喂食”工業廢水，讓它們利用廢水中的糖制造養分； “榨油”之后的微藻殘渣，則可以作為型生物質能鍋爐的燃料。經過這一輪的綠色循環，微藻汽油能做到讓汽車的碳排放降為零。 有很多大型燃煤電廠，其氣體排放組成中有來。

99%是二氧化碳，運用這項技術可使微藻制油在本地循環起藻類含有大量生物油脂，局部品種含油量達 70%。它們的光合作用效率高，生長快速，1204401.58萬升。藻類將是格外有潛力的生物汽油來源。殼牌、雪佛龍等石油巨頭以及正致力于能源開發的微軟董事長比爾·藻制油研發。

蓋茨，近兩年已投入巨資啟動微我公司微藻根底爭論方面擁有很強的研發力氣，與眾多高校和科研院所擔當了藻類分類、育種和保存技術爭論，擁有一大批淡水和海水微藻種質資源。目前我國在微藻大規模養殖方面已走在世界前列。國外藻類爭論1976年起就啟動了微藻能源爭論，但美國科學家已經培育出了富油的工程小環藻。這種藻類在試驗室條件下的脂質含量可到達

60%(比自然狀態下微藻的脂質含量提3～12)，戶外生產也可增加到2023年，美國兩家企業建立了可與

40%以上，為后來的爭論供給了堅實根底。1040兆瓦電廠煙道氣相連接的商業化系統，成功地利用煙道氣中的二氧化碳進展大規模光合成培育微藻，并將微藻轉化為生物

2023年，美國宣布由國家能源局支持的微型曼哈頓打算，打算在工業化，各項技術研發全面提速。

2023年實現微藻制備生物汽油2023年，以色列一家公司對外展現了利用海藻吸取二氧化碳，將太陽能轉化為生物51升燃料。此外，在微藻制乙醇方面，美國已開發出利用微藻替代糖來發酵生產乙醇的專利；日本兩家公司聯合開發出了利用微藻將二氧化碳轉換成燃料乙醇的技術，且投入工業化生產。藻類優點浮游藻類過多雖然會導致湖沼的富養分化，具有很強的吸取二氧化碳并合成有機物的力量，

威逼水質，從而破壞生態系統，但這些藻類有望作為生物燃料的原料。 然而，蒸發浮游藻類所含的大量水分需要消耗大量能源， 因此利用浮游藻類生產生物燃料尚缺乏可行， 通過向浮游藻類中添加能與油脂成分嚴密結合的液化二甲醚， 成功提取出了可供燃燒的油脂。 當二甲醚與藻類細胞中的油脂成分結合后，只要在常溫下使二甲醚蒸發，就能將油脂成分提取出來。利用上述方法所提取的油脂成分相當于枯燥藻類重量的約 40％，其燃燒后的發熱量與汽油相當，可望成為有價值的“綠色原油”的原油。

使海藻產生有用在試驗過程中，濕海藻漿液被注入化學反響器的前端。一旦系統運行起來，將在不到一個小時，生產出原油。除此之外還產生出水和含磷材料等副產品，類生長。

可以回收并促進更多的藻與其他傳統精煉相比，粗藻類油轉化成航空燃料，汽油或柴油，廢水可以進一步處理，產生可燃氣體和鉀和氮等物質，隨之被凈化的水，還可以回收并使更多的藻類生長。雖然海藻始終被認為是生物燃料的潛在來源， 并有已經有幾家公司進展以藻類為根底的燃料的規模化爭論，KMD技術有效地駕馭藻類的能源潛力，并承受了很多方法來降低生產藻類燃料的本錢。KMD通過結合多種化學步驟為一個連續的過程，序。最重要的節約本錢的步驟是該方法適用于濕的藻類。

大大簡化簡化了從藻類到原油的生產程目前大多數進程需要藻類進展枯燥—這個過程，需要大量的精力和昂貴的費用。的工作過程可以應用于含水量的藻漿。“不需要進展枯燥是過程中的一個巨大的成功，可以大規模削減本錢。”

8090％比方能夠從水中提取有用的氣體，然后回收剩余的水分和養分，幫助種植更多的藻類，這進一步降低了本錢。”從濕藻類生物制造燃料，大局部工作在同一時間完成一個批次。

KMD系統連續運行，每1.5升藻漿。雖然這似乎不是很多，但它更接近于大規模商業化生產所需的連續系統的類型。KMD系統還消退了在當今最常見的藻類處理方法中所需要另一個步驟：

簡單地處理從藻類的其余局部。相反，KMD團隊在高壓下撕開的物質使其經受溫度格外高的水，將大局部的生物質轉化為液體和氣體燃料。“這個系統有點像是高壓鍋，，只不過我們使用高得多的壓力和溫度，”義上說，我們正在重復在地球上的藻類轉化成石油的超過數百萬年的這一歷程，的更多、更快。”該過程的產品有：

“從某種意我們只是做粗油狀物：可以被轉換為航空燃料，汽油或柴油燃料。試驗中，海藻的碳一般超過50％轉化為能源原油- 有時高達70％。干凈的水：它可以被重使用，以生長更多的藻類。氣體燃料：它可以燃燒發電或者使用于燃燒壓縮自然氣的汽車。養分物：如氮，磷，鉀 ——用于藻類生長的關鍵養分物質。制造出一種能將藻類短時間內變成可用原油的連續性化學方法，豆格外類似的翠綠色糊狀物。

這種海藻是一種與豌將藻漿放入化學反響器的前端。設備啟動后不到一小時就會流出原油，伴隨流出的含有水和含磷物質的液體，這種液體可以循環利用種植更多的藻類。再經過一道傳統的煉油過程，原油就會轉化為航空燃油、汽油或柴油燃料。廢水經過進一步加工就產生可燃氣體和鉀、氮物質，與純潔水混合后也能回收再利用種植海藻。海藻始終被認為是一種生物燃料的潛在資源，KMD公司在試驗研制出海藻基燃料。美國又在趕超世界20235月就任美國海軍部長以來，始終致力于推動海軍使用生物燃料。從那時起，除與農業部開展合作外，美國海軍試驗生物燃料的步伐明顯加快。2023422日，美國海軍在馬里蘭州帕圖森河海軍航空站對一架使用生物燃料的F/A-18F“超級大黃蜂”戰斗攻擊機進展了試飛。該機所用燃料為 空煤油和亞麻籽提煉油按1:比例混合而成2023年11月18日，美國海軍對一架用了同樣燃H-60“海鷹”直升機進展了試飛。2023824日，美國海軍用同樣燃料在帕圖森河海軍航空站對一架T-45“蒼鷹”艦載教練機進展了試飛。 2023年10月3日，美國海軍在帕克斯基地對一架使用生物燃料的MQ-8B“火力偵察兵”艦載無人直升機進展了試飛，航空煤油與駱駝刺提煉油混合而成。

該機所用燃料為JP-5在艦艇領域，美國的試驗也取得了突破。用登陸艇上進展了生物燃料試驗。該燃料為海藻油和

20231020日，美國海軍在一艘1600通F-76航海燃油按1:1 比例混合而成。一個月后，美國海軍用“福斯特”號驅除艦對同樣燃油進展了試驗。隨著美國海軍試驗不斷取得進展，越來越多的美國公司也日漸看好生物燃料的商業前景。據悉，通用原子能公司、藍寶石能源公司、 SG生物燃料公司、Solazyme公司等企業目前都在生物燃料研制領域取得了不小進展。按馬布斯的設想，到器裝備的50%燃料將使用非傳統化石燃料。

2023年美國海軍的全部武眾所周知，使用生物燃料的好處之一就是能夠削減碳排放。 但美軍對生物燃料如此熱心絕不僅僅是為了環保。有軍事專家指出，隨著人類越來越依仗工業化成果， 能源安全的重要性越來越突出。而能源安全最直接的表現就是軍用能源的安全，表現得極為明顯。而美國明顯已經在生物燃料領域走在了世界前列。

這一點早在二戰期間就已經

而是將帶動整個美軍燃料供給體系發生變革。

對于很多同樣面臨能源保障問題的國家和軍隊而言，美軍在此領域的進展值得高度關注。生物燃料可能沒有想象的“綠”煤、石油等傳統化石能源是目前全球消耗的最主要能源。 隨著人類不斷開采，化石能源的枯竭不行避開，大局部化石能源本世紀將被開采殆盡。另一方面，化石能源在使用過程中會增大量溫室氣體二氧化碳，同時產生一些有污染的煙氣，從而威逼全球生態。生物燃料一般是泛指由生物質組成或萃取的固體、液體或氣體燃料。由于利用的是自然界原本就存在的自然生物，生物燃料被認為可以替代化石燃料，成為可再生能源開發利用的重要方向。作為生物燃料的一種，乙醇的生產原料為玉米、甘蔗等生物源，是可再生能源。其燃燒30%左右。因而，燃料乙醇被稱為“綠色能源”或“清潔燃料”。而且，燃料乙醇燃燒所排放的二.氧化碳和作為原料的生物源生長所消耗的二氧化碳在數量上根本持平， 可削減大氣污染及抑制溫室效應。很長一段時間，生物燃料始終被人們視為“綠色能源”，備受追捧。不過，近年來的一些科學爭論已對生物燃料的“綠色”頭銜提出質疑。增加臭氧濃度導致肺部受損美國的爭論人員覺察，作為生物燃料來源的樹木，它們在生長過程中會釋放高濃度的有機化合物—異戊二烯，該物質會與空氣中其他污染物〔如氮氧化物〕混合，增加種植地四周空氣中的臭氧濃度。這些臭氧可能對人造成損害，導致生活在四周的人消滅肺部疾病，嚴峻的會導致人們吸入臭氧死亡，另外還會降低作物的產量。消耗大量糧食促使糧價上漲除了影響安康之外，制造生物燃料要消耗大量的糧食，導致糧價上漲。以美國為例，大量的玉米變成了乙醇汽油的原料，而非人們盤中的食物。經濟法則很明顯地在這個生產制作過程中起到作用—用于生物燃料的玉米越多，食物的價格將越高。世界銀行的一份報告稱，生物燃料對全球糧價上漲的“奉獻率”達將全球3000萬人推向貧困。

70%～75%，相當于整個生長加工過程由于種種問題，依托于淀粉、纖維素以及油脂的第一代、 其次代生物能源均有很大的局限，難以大規模應用。作為第三代生物能源的產油藻類是將來一種有前途的生物能源， 同時

需要極富養分化的水體環境，

隨生活和工業污廢水，我國每年排放到自然水體中氮素多達幾百萬噸， 這足以支持幾千萬噸海藻油的生產規模。利用藻類，特別是微藻，進展“生物原油”還具有其他陸地植物不具備的很多特別意義。第一，生長環境要求簡潔，幾乎能適應各種生長環境。不管是海水、淡水，室內、室外，還是一些荒涼的灘涂鹽堿地、廢棄的沼澤、 魚塘、鹽池等都可以種植微藻。 可利用不同類型水資源、開拓荒山丘陵和鹽堿灘涂等非耕作水土資源，具有不與傳統農業爭地的優勢。其次，微藻產量格外高。一般陸地能源植物一年只能收獲一到兩季， 而微藻幾天就可收獲一代， 而且不因收獲而破壞生態系統，就單位面積產量來說比玉米高幾十倍。第三， 產油率極高，達20%～70%。中科院海洋爭論所獲得了多株系油脂含量在 30%～40%的高產能藻株，微藻產油

7/平方米；雪藻每天能在1平方米光照面積內生產

35.3AFDW(去灰分干重)，該生物量相當于

46.4克植物種子量，

11倍。中國海洋大學擁有海洋藻類種質資源庫，已收集

600余株海洋藻類種質資源，目前保有油脂含量接近 70%的微藻品種，在山東無棣縣實施的裂壺藻 (油脂含量50%，DHA含量40%)養殖工程正在建設一期工程。但是，藻類含水量大，不好枯燥煉油，不過粉碎制漿后，應當可以承受溶劑油浸提萃取，就像現在的豆油一樣。余下的纖維素的可以發酵制取沼氣，剩下的沼渣可生產生物肥料。另外除藻類外，富養分化的開闊水面還可以放養水葫蘆等浮水植物，收獲后打漿發酵制取沼氣和生物肥料。. . .... . .. . .KMD認為，防止潛在能源危機和削減溫室氣體必需要開發出可替代的再生燃料來源。科學家們已經嘗試了各種來源，例如從玉米乙醇到大豆生物柴油。但是，要真正滿足世界的燃料需求，爭論人員必需想出一個盡可能在最小空間使用最少量資源產生盡可能多生物燃料的方法。它不僅能用從污水到咸水的各種水資源，也能在小而密集的暴露土地上生長。盡管藻類燃燒時還是會產生一些間能分別二氧化碳，而礦物燃料源性能源明顯不行。

CO2，但它在生長期佛吉尼亞生物信息學爭論所〔 VBI〕數據分析中心(DAC)的科學家們關心完成藻類Nannochloropisgaditana 的基因組裝配，Nannochloropisgaditana 是一種海洋藻類，可能能生產脂質，從而為活性燃料來源生產必需品。中國藻類學爭論日漸深入藻類是無根、莖、葉分化的孢子植物，從淡水到鹽湖、從極地到溫泉、從陸地到海35億年前，藻類就消滅在地球上，對大氣層中氧的形成起到關鍵作用。十幾億年前真核藻類消滅，演化出十多個門類、數萬個種類，在全球二氧化碳固定和環境自凈中起到格外重要的作用。我國藻類分子生物學和基因的爭論工作已經在多種藻類上開展并取得進展。中科院武科中的應用，不僅提醒了很多以往未觀看到的現象，同時還覺察了很多類型。中科院海洋爭論所爭論員費修綆在題為《藻類學爭論的歷史與將來》的主題評述報告2090年月中期以來，我國的藻類學爭論進入了分子生物學和傳統藻類學爭論相結合的時期，這一時期不僅傳統的藻類學爭論連續活潑開展， 國家“863”打算、“973”打算等都對藻類分子生物學和生物技術的爭論賜予了支持，藻類學爭論的深度和廣度不斷擴大。目前，藻類生物技術爭論的主要領域有：對傳統的藍色農業進展技術改造及遺傳改良；海藻栽培、海洋藥物、活性物質的爭論和提取相結合；藻類栽培和改善海洋與湖泊水體生態環境相結合；藻類對全球氣候變暖、降低大氣CO2濃度已經起到和可能起到的巨大.作用受到關注；利用微藻和大型海藻生產生物質能源的爭論啟動。產業化前景寬闊β肪酸等生物活性物質，是人類重要的養分源。藻類資源在國民經濟和人民生活中占有日益重要的地位，成為蛋白、藥物和化工產品的寶庫。我國已建立了世界上規模最大的藻類養殖業和海藻栽培業。中科院南海海洋爭論所爭論員向文洲在報告中說，際上的高度關注，其不僅涉及很多生命科學的重大問題，

近年來極端生物學的爭論得到了國而且有著巨大的應用和開發價值，有關技術和產品有望在醫療保健、食品、精細加工、環境保護與治理以及太空生命維持系統等方面得以廣泛應用。廣泛篩選具有極端適應特征的微藻〔螺旋藻、鹽藻〕，充分利用陽光、沿海灘涂和鹽堿沙漠荒地，建立低本錢和開放式光合反響器產業化技術，已經成為微藻生物技術應用爭論的重要方向。 以極端適應的螺旋藻為根底， 我國已建成國際上最大的藻類養殖基地。2023年我國有螺旋藻生產企業近 60個，螺旋藻干粉的生產量達2500

62%。與會專家認為，藻類學和藻類生物技術是進展藍色農業、確保21世紀食品安全、提高人民生活質量的重要基石。充分利用現有藻類養殖基地，開發有巨大市場前景的極端微藻資源與產品，促進微藻產業的多元化進展，將是我國藻類產業安康可持續進展的必定選擇。規模栽培保護環境隨著沿海地區工農業進展和城市化進程的加快，大量陸源有機物、養分鹽類的排入和大規模養殖所造成的海水自身污染， 都為赤潮生物的爆發性增殖供給了豐富的物質基礎。僅長江輸送入海的活性磷酸鹽和溶解態無機氮，2023年我國近海未到達清潔海疆水質標準的面積約為

平均每年分別為60031萬噸；13530平方公里，嚴峻和中度污染的海疆面積分別比 2023年增加了約3060和730平方公里。中國水產大學生命科學院教授何培民指出，要削減赤潮的發生頻率和降低赤潮所造成的損失，人類唯一可做的只能是有效掌握海水的富養分化因素， 而掌握海水富養分化的重任只能由大型海藻來擔當。何培民等在公里富養分化水體的生態修復工程試驗，

2023年～2023年擔當了上海城市沙灘 1.5平方爭論結果顯示，承受大型海藻江籬直接吸取氮磷，3個月內可使水體的活性磷和氨態氮幾乎耗盡，治理富養分化效果格外顯著。水質指標達到Ⅰ～Ⅱ類水質標準，透亮度最高達6米，成為我國第一例封閉型海區生態修復治理的典范。而在開放海區，何培民等從 2023年起對江蘇啟東呂泗港口進展了連續 3年的紫菜栽培生態修復跟蹤爭論，結果說明，在紫菜栽培期間，栽培區內養分鹽含量明顯下降，紫菜栽培可使海區水質由劣Ⅴ類到達Ⅰ～Ⅱ類水質標準。 藍藻水華的頻發和大規模爆發已經成為亟須解決的我國水環境重大問題之一。 今年太湖藍藻爆發并造成無錫用水危機， 雖然是一次偶然大事，但其影響卻是空前的，如何發揮藻類在海洋環境保護等方面的作用，成. . ..為擺在爭論人員面前的重要課題。《國家中長期科技進展規劃綱要》把“海洋生物資源保護和高效利用技術”以及“海洋生態與環境保護技術”列為“優先主題”，其中藻類將在資源和環境領域發揮重要作用。爭論起步較晚，對藍藻水華的發生氣理、危害和掌握對策還缺乏深入、系統的生疏，對藻類毒素在與人類安康及毒素的掌握標準方面尚無相應的指標。可以推測，在將來的 5～10年，我國水體中藍藻水華及其毒素污染總體上有加劇的趨勢，制定、實施防治規劃，開發出高效、廉價的掌握技術迫在眉睫。提升藻類根底爭論水平近年來我國藻類多以技術性成果為主， 根底性爭論的內容和成果不夠突出； 藻類應用根底爭論成果的數量和質量仍有待改進，產量世界第一，產品檔次和產值偏低現象未得到根本改善，各類藻類產業的先進性和穩定性普遍存在問題，亟待改善。開發清潔的可再生能源已成為我國能源領域的一個緊迫課題，微藻可利用太陽能和水制作氫氣，不受原料限制，可望為“氫能經濟”大規模供給氫源。通過關鍵技術突破，綠藻光解水制氫有可能到達市場可承受的生產本錢， 是太陽能生物制氫爭論的重點。 中科院植物所爭論員黃芳說，微藻在自然界分布廣泛，對生存環境適應性強，是固定太陽能的重要生物群體。應盡快整合各方面的優勢，深入系統地開展對藻類放氫的應用根底爭論，開掘我國特有的高效產氫藻株， 通過關鍵技術攻關，建立高效持續穩定的藻類規模化產氫系統，實現能源供給的可持續進展。專家指出，將來我國藻類學爭論應首先加強前瞻性的根底爭論， 爭論內容應掩蓋分類學、形態學和系統學，系統發育與進化生態學、藻類與環境，生理學、生物化學與生物活性物質，遺傳學和育種學，生物多樣性的現狀與保護；爭論的主產物——論文應當是少而精，有質量才會有生命力。同時，要加強栽培技術，改造相關的藻類生物學根底爭論、藻微藻制油效益高目前，海洋專家已經培育出的富油微藻，最高含油比已經到達 68％，并在此根底上制取生物柴油。據了解，我國的有機碳組成中，海洋藻類占了 1／微藻制油效益高目前，海洋專家已經培育出的富油微藻，最高含油比已經到達 68％，并在此根底上制取生物柴油。據了解，我國的有機碳組成中，海洋藻類占了 1／3，藻類是一種數量巨大的可再生資源，也是將來供給生物質能源的潛在寶庫。“在顯微鏡下，海藻就像一個油葫蘆，比油菜籽、花生的含油量高7～8倍，比玉米高十幾倍。”山東海洋工程爭論院院長李乃勝介紹，海洋微藻制取生物柴油是目前國際能源領域的方向。. . ...... . .. . .微藻對環境的適應力很強，在很惡劣的條件下仍能生存，也不會因收獲而破壞生態系統，可大量培育而不占用耕地。它的光合作用效率高，生長周期短，單位面積年產量是糧食的幾十倍乃至上百倍，而且微藻脂類含量在2070％，是陸地植物遠遠達不到的，在一年的生長期內，一公頃玉米能產172升生物質燃油，一公頃大豆能產 446升，一公頃油菜籽能產1190升，一公頃棕櫚樹能產 5950升，而一公頃微藻能產 9.5萬升。微藻不僅可生產生物柴油或乙醇，還有望成為生產氫氣的原料。微藻的個體小，木素含量很低，易被粉碎和枯燥，用微藻來生產液體燃料所需的處理和加工條件相對較低，生產本錢低。而且微藻熱解所得生物質燃油熱值高，平均高達每千克33兆焦耳，是木材或農作物秸稈的專家指出，中國鹽堿地面積達

1.6倍。1.5億畝。假設用 14％的鹽堿地培育微藻，在技術成熟的條件下，生產的柴油量就可滿足全國 50％的用油需求。微藻固碳清潔無害封存、廢棄煤礦封存、油田封存等，都存在本錢高、難操作和可能引起其他環境災難的問題。而生物法固定二氧化碳是地球上主要的、有效的固碳方式。與此同時，能源緊缺是全球性問題，進展低碳排放的可再生能源和生物質能源， 是解決能源緊缺的重要出路。 假設能用二氧化碳生產生物質油，將二氧化碳化害為利、變廢為寶，一舉數得。”中國海洋大學教授潘克厚說，“微藻在生長過程中還可利用廢棄二氧化碳， 從而與二氧化碳的處理和減排相結合，國外已經有利用發電廠排放的廢棄二氧化碳生產微藻的嘗試， 占地1平方公里的養藻場一年可以處理 5萬噸二氧化碳。”60260TY噸，利用微藻技術，二氧化碳的捕集753030％。估算可處理二氧化碳195萬噸，可收獲物質油 17.55萬噸。“就這個工程而言，在封存和利用二氧化碳的同時， 還能產生97.5 萬噸的氧氣；另外，假設能把這個工程減排的二氧化碳納入清潔進展機制(CDM)，還能獲得額外收益。”田原宇對這項技術的經濟效益格外看好。值得留意的是，地球上的光合作用 90％是由藻類進展的。微藻能夠有效地利用太陽能，通過光合作用固定二氧化碳，將無機物轉化為氫、高不飽和烷烴、油脂等能源物質；而且微藻生物能源可以再生，燃燒后不排放有毒有害物質，對大氣二氧化碳沒有凈增加。國外大力開發微藻1976年起就啟動了微藻能源爭論，攻關以化石燃料產生的廢氣生產高含脂微藻。這一打算雖然因經費精簡、藻類制油本錢過高于 1996年終止，但美國科學家已經培育出了富油的工程小環藻。這種藻類在試驗室條件下的脂質含量可到達60(富油的工程小環藻。這種藻類在試驗室條件下的脂質含量可到達60(比自然狀態下微藻的脂質含量提高了3～12倍)，戶外生產也可增加到4％以上，為后來的爭論供給了堅實根底。2023年，美國兩家企業建立了可與1040兆瓦電廠煙道氣相連接的商業化系統，成功地利用煙道氣中的二氧化碳進展大規模光合成培育微藻，并將微藻轉化為生物2023年，美國宣布由國家能源局支持的微型曼哈頓打算，打算在2023年實現微藻制備生物柴油工業化，各項技術研發全面提速。2023年，以色列一家公司對外展現了利用海藻吸取二氧化碳，將太陽能轉化為生物質能的技術，每5千克藻類可生產1升燃料。此外，在微藻制乙醇方面，美國已開發出利用微藻替代糖來發酵生產乙醇的專利；日本兩家公司聯合開發出了利用微藻將二氧化碳轉換成燃料乙醇的技術，打算在2023年研制出有關設備，并投入工業化生產。到數千萬噸。這并非遙不行及。在科研人員的樂觀探究下，國內在海洋微方面已取得可喜成果，更宏大的工程正在醞釀之中。

藻制取生物柴油微藻汽油可望滿足全國一半用油“在顯微鏡下，海藻就像一個油葫蘆，比油菜籽、花生的含油量高 7～8倍，比玉米高十幾倍。”山東海洋工程爭論院院長李乃勝介紹，海洋微源領域的方向。

藻制取生物柴油是目前國際能專家指出，中國鹽堿地面積達 1.5億畝。假設用 14%的鹽堿地培育微藻，在技術成熟

50%的用油需求。而不占用耕地。另外，它的光合作用效率高，生長周期短，單位面積年產量是糧食的幾十倍乃至上百倍。而且微藻脂類含量在20%70%，是陸地植物遠遠達不到的，不僅可生產生物汽柴油或乙醇，還有望成為生產氫氣的原料。微藻制油需國家立項支持鑒于微藻的重要能源價值以及世界各國對能源微藻爭論不斷深入， 有專家建議，中國應馬上啟動微藻產乙醇、產油技術的爭論，對微藻產氫也要留意動態跟蹤，作好長遠規劃。中國在能源微藻根底爭論方面擁有很強的研發力氣，眾多高校和科研院所擔當了多項國家及省部級微藻分類、育種和保存技術爭論，擁有一大批淡水和海水微藻種質資源。目前中國在微藻大規模養殖方面已走在世界前列。. . ...... . .. . .專家建議，利用微藻制取生物汽油，具有重要的政治、經濟、科學意義，國家對此應加大科技支持力度，使之上升為國家工程。微藻制油需要國家立項支持，科技部、發改委、財政部、能源局等部委在科技立項時，要向微藻制油傾斜，鼓舞相關企業開發微藻制油自動化設備，大力促進微藻制油產業化。卡爾文循環卡爾文循環(Calvin cycle)，一譯開爾文循環，又稱光合碳循環〔碳反響〕。是一種類似于克雷布斯循環〔Krebscycle ，或稱檸檬酸循環〕的陳代謝過程，可使其動物質以分子的形態進入和離開此循環后發生再生。 碳以二氧化碳的形態進入并以糖的形態離開卡爾文循環。整個循環是利用高能電子來制造糖。

ATP作為能量來源，并以降低能階的方式來消耗

NADPH，如此可增加從卡爾文循環中所直接制造出來的碳水化合物并不是葡萄糖，而是一種稱為卡爾文循環glyceraldehyde 3-phosphate (G3P)的三碳糖。為了要合成一摩爾這種糖，整個循環過程必須發生6次的取代作用，固定三摩爾二氧化碳。

當我們在追蹤循環的每一個步驟時， 就是要留意這三摩爾二氧化碳在整個反響過程中的變化情形。生物意義卡爾文循環是光合作用中碳反響的一局部。個階段: 羧化、復原和二磷酸核酮糖的再生。

反響場所為葉綠體內的基質。 循環可分為三大局部植物會將吸取到的一分子二氧化碳通過一種叫1，5-二磷酸核酮糖羧化酶的作用整合到一個五碳糖分子 1，5-二磷酸核酮糖〔RuBP〕的其次位碳原子上。此過程稱為二氧化碳的固定。這一步反響的意義是，把原本并不活潑的二氧化碳分子活化，使之隨后能被復原。但這種六碳化合物極不穩定，會馬上分解為兩分子的三碳化3-NADPH復原，此過程需要消耗ATP3-磷酸丙糖。后來經過一系列簡單的生化反響，一個碳原子將會被用于合成葡萄糖而離開循環。剩下的五個碳原子經一系列變化，最終再生成一個開頭。循環運行六次，生成一分子的葡萄糖。

1，5-二磷酸核酮糖，循環重碳的固定卡爾文將每個個別的 CO2附著在一個稱為ribulose-1,5-bisphosphate( 簡稱 RuBP)的五碳糖上以合并之。催化起始步驟的酶是 RuBPcarboxylase 〔1，5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶〕，或rubisco 。(這是在葉綠體中最豐富的蛋白質，而且也可能是地球上最豐富的)這個反響的產物是一種含六個碳而且格外不穩定的中間產物，其馬上就會分裂為二3-phosphoglycerate(PGA3-磷酸甘油酸〕。3-磷酸甘油醛(G3P(PGAL))的合成每摩爾的3-phosphoglycerate 接收一個額外的磷酸鹽基，接著有一種酶會將此磷酸鹽基轉換為ATP。然后，一由NADPH所捐出的電子對3-bisphosphoglycerateNADPH而來的電子削減

G3P(glyceraldehyde-3-phosphate)

。格外明確地，由 了3-phosphoglyce-rate 中的carboyxlgroup 而形成了G3P中的carbonylgroup ，如此可駐留更多的位能。G3P是一種糖類──由葡萄糖經過糖原酵解而分裂所產生的三碳糖。留意，每三摩爾的CO2就可產生六摩爾的G3P，但是只有一摩爾的這種三碳糖能夠真正被獲得。循環一開頭是以具有15個碳的價值的碳水合化物去形成三摩爾的五碳糖 RuBP。現在具有18個碳的價值的碳水化合物形成了六摩爾的是其他的五摩爾則必需被回收以形成三摩爾的二磷酸核酮糖(RuBP)的再形成

G3P，一摩爾脫離了循環而被植物細胞所使用，但RuBP。

G3P的碳的骨架在Calvincycle 的最終一個步驟被

RuBP。為了完成這個步驟，此循環多消耗了三摩爾的

RuBP又預備好了要再度接收

CO2，整個循環又可以連續。在合成一摩爾 G3P方面，卡爾文循ATP和G3PCalvincycle

ATP和六摩爾的NADPH，然后借助光反響可再補充這些 NADPH。中的副產品，然后又成為整個陳代謝步驟的起動物質，以合成其他的有機化合物，包括葡萄糖和其他碳水化合物。 既不是單獨的光反響也不是單獨的卡爾文循環就可以利用CO2來制造葡萄糖。光合作用是一種在完整的葉綠體中會自然發生的現象， 且葉綠體整合了光合作用的兩個階段。50年月中后期覺察了有關植物光合作用的“卡爾文循環”，即植物的葉綠體如何通過光合作用把二氧化碳轉化為機體內的碳水化合物的循環過程。首次提醒了自然界最根本的生命過程，對生命起源的爭論具有重要意義。卡爾文因此獲得了1961[1]卡爾文循環又稱光合碳循環是一種類似于 Kerbscycle 的陳代謝過程，其可使起動物質以分子的形態進入和離開這循環后發生再生。 碳以二氧化碳的形態進入并以糖的形態離開Calvin cycle。整個循環是利用

ATP作為能量來源，并以降低能階的方式來消耗

NADPH，如

中所直接制造出來的碳水化合物并不是葡萄

glyceraldehyde3-phosphate(G3P)

的三碳糖。為了要合成一摩爾這種碳，整個循環過程必需發生三次的取代作用，固定三摩爾二氧化碳。卡爾文循環〔Cycle〕是光合作用的暗反響的一局部。

Calvin微藻水熱液化生物油物理性質與測量方法綜述2

藻類文獻;王東; 耀東張冀翔;

共享化工進展分化工學報

. . .

寶輝;王 享..... . .. . .東; 魏耀東3的制備與提質改性爭論4究與機理分析5 及水熱液化制備生物質油的優化工藝爭論6學特性爭論7油的爭論8究

蓋超魏萱

共享浙江大學共享山東大學共享浙江大學共享合肥工業大學共享中國農業大學共享中國海洋大學大型海藻生物質熱解動力學及熱9 解液化工藝爭論

分中國科學院研 享究生院〔海洋爭論所〕用爭論微藻及其模型化合物的水熱液化產物

共享浙江工業大學共享微藻水熱液化制備生物油的過程方麗娜石河子大學掌握及分析的爭論分生物質水熱液化制備生物油及其 享朱哲天津大學性質分析的爭論共享生物油催化提質合成車用燃料 馮剛 浙江大學微藻對水熱液化廢水養分的循環張麗中國農業大學利用及代謝途徑爭論美國微藻生物柴油產業環境分析來源：中國科學院上海科技查詢問中心由于全球能源需求不斷擴大，尋求能夠替代石油在能源構造中占主導地位的可再生清潔

以其為可再生性的環保燃料能源而得到各國的廣泛關注。

生產和使用

50余年。大量事實證明，在包括油料作物、回收烹飪油、動物油以及微生物油等用以提煉燃料的各類物品中，大對微藻生物柴油的支持力度。

又以微藻最具優勢。近年來，各國紛紛加美國是生物能源最樂觀的提倡者。 金融危機爆發后， 由于生物燃料可制造的就業機會、促進經濟增長、加強能源構造多元化， 以及削減溫室氣體排放等因素，加樂觀地進展生物燃料。

促使美國更早在20世紀70年月，美國對利用微藻生產生物柴油就產生了深厚的興趣，并在 80年月初由國家可再生能源試驗室〔NREL〕牽頭并聯合多個單位進展了可用于生產生物柴油的微藻資源調查與篩選等根底爭論。1978年，美國能源部通過國家可再生能源試驗室啟動的一項利用微藻生產生物柴油的“水生生物種打算”〔U.S.DepartmentofEnergy’sAquatic SpeciesProgram:BiodieselfromAlgae〕，5億美元，爭論人員經過十多年的努力，到藻種選育，再到微藻規模培育等一系列卓有成效的探究工作。大推動了微藻可再生能源的爭論與開發。相應的爭論進展過程如以下圖

開展了從微藻生物資源普查，這一工程的啟動與開展， 大1所示。202311月，美國綠色能源科技公司和亞利桑那公眾效勞公司在亞利桑那州建立了可1040兆瓦電廠煙道氣相連接的商業化系統，成功地利用煙道氣的二氧化碳，大規模光合成培育微藻，并將微藻轉化為生物“原油”，每年每英畝可供給5000～10000加侖生物柴油。. . ...... . .. . .. . .. . .2023年，由美國能源部圣地亞國家試驗室牽頭，美國十幾家試驗室和上百位科學家組成的聯盟宣布了由國家能源局支持的“微型曼哈頓打算”，打算在油的工業化。美國能源局打算在各項技術全面進展的前提下，

2023年實現微藻制備生物柴2023年將微藻產油的本錢下2～3美元／加侖。最近，美國肯塔基能源應用爭論中心宣布投資究如何利用藻類來清潔火電廠排放的二氧化碳和煙塵。

350萬美元，用于研圖1“水生生物種打算”微藻生物柴油研發流程2023年，雪佛龍公司與美國聯邦爭論人員組成了伙伴關系，共同進展藻類燃料的爭論。荷蘭皇家殼牌公司宣布將與位于美國夏威夷的

HR生物石油公司(HRBioPetroleum)合資建立一家名為Cellana 的公司，通過使用海洋淺塘和日光在 10萬公頃的地方培育水藻。包括霍

Raytheon公司在內的世界

500強公司也都在著手研發藻類燃料。埃克森美

56年里投資6億美元，與美國加州的合成基因公司合作，

利用可進展光合作用的海藻，爭論和開發與現有汽油和柴油燃料兼容的先進生物質燃料，對生物質燃料最大的投資之一。

這是迄今為止2023年奧巴馬在競選美國總統時宣稱：

生物燃料—特別是生物柴油是一個關鍵的資源，再使美國富強，由于使用在外鄉生長的可再生原料，它將制造的

“綠色就業時機”(GreenJobs), 同時削減對國外石油的依靠。

20236(ICIsChemicalBusiness)

：美國將投資和貸款保證來支持生物煉油廠和生物化工。2023年12月9～10日， 美國DOE能效與可再生能源辦公室的生物質工程組在馬里蘭大學召開了“藻類生物燃料技術路線圖”

收集關于建立以藻類為根底的大規模生物燃料產業所存在的潛在障礙以及實現這一目標的戰略，

該路線圖草圖于 2023 年6

進展廣泛的意見征詢。2023628日，

美國枟藻類生物燃料技術路線圖枠〔National AlgalBiofuels

TechnologyRoadmap

〕正式公布〔2〕，對目前以藻類為原料進展液態運輸燃料生產的研覺察狀、面臨的挑戰及解決途徑進展了描述， 從科學、經濟、政策前景等方面對藻類生物燃料的研發投資進展支持與指導。表2美國枟藻類生物燃料技術路線圖枠跨越藻類生物燃料研發壁壘：技術目標過程步驟原料

研發挑戰u 從大量環境野生菌株中分別模式菌株；u 開發小規模、高通量篩選技術；u 開發開放式存取的數據庫，特征的菌株；

收集現有的具有具體u探究燃料原料生產的遺傳學和生化途徑；u通過基因手段和育種技術得到標準菌株藻類培育u整合多種方法〔如開放、閉合、混合系統； 光能自養、厭氧等培育方式〕 ；u實現健全穩定的商業化規模培育；u優化操作系統， 提高藻類燃料的原料生產力；u對土地、水源和養分的利用進展可持續、低本錢的治理；u鑒定并解決環境風險和影響問題。收獲與脫水u整合多種收獲方法〔如沉淀、絮凝、溶氣氣浮、過濾、離心等〕 ；u盡可能地削減過程能耗；u降低生產與運營本錢；u從整個系統的兼容性和可持續性方面評估每一項技轉化 提取與分餾 u

術。整合多種方法〔如聲波降解法、超臨界流體、亞臨界水、選擇性萃取等〕u u

；保存副產物；u 探究循環機制，u 抑制過程放大壁壘，副反響和分別等。

削減廢棄物；如操作溫度、壓力、容量、燃料轉化u爭論多種方法實現液體運輸燃料生產；uu提高催化劑的特異性、活性和耐受性；削減雜質和反響抑制物；u盡可能地降低過程能耗和尾氣排放；u提高放大條件下的轉化速率。副產物u鑒定、評估藻類剩余物中的高附加值化學品、 能源、材料等副產物；u 優化副產物的提取和復原過程；u 進展市場分析，到達適用性標準

包括質量和安全性試驗， 確保根底設施 安排與利用 uuu

確定不同存儲和運輸條件下污染物、氣候對藻類生物質、中間體、生物，燃料和生物制品性質的影響， 以及可能造成的不穩定性和終產物變異；優化能源和本錢在設施、選址等方面的安排；u 遵從各項利用規章， 滿足全部客戶需求。資源與選址 u

在培育條件綜合評估的根底上，進展選址；

為藻類生產系統u 綜合利用污水處理和〔或〕能自養法條件下〕 ；

CO２排放系統〔光u 留意鹽平衡、能量平衡、水和養分再利用以及熱量治理。追求戰略研發： 技術經濟模擬與分析技術經濟模擬與分析貫穿整個從藻類到生物燃料的供給鏈， 為實現可行的、可持續的藻類生物燃料產業及其副產品工業供給了時機，2023628日美國DOE宣布，

對指導科研實踐至關重要。對三個解決藻類生物燃料商業化進程中主要障礙的爭論團隊供給2400萬美元的資助，表3DOE資助的藻類爭論團隊

打算持續三年。團隊

組成亞利桑那州立大學帶著

資助金額萬美元

內容測試藻類生物燃料作為石油

任務藻類轉化為生物燃料和生物基產品的生化轉化盟 燃料替代品的

分析藻類燃料盟Cellana公司聯盟

加利福尼亞大學圣地亞哥分校帶著Cellana 帶著

相容性900萬美元 藻類作為生物燃料原料的爭論900萬美元 藻技術和燃料

和燃料中間體的物理化學性質藻類保護途徑、藻類對養分利用和回收、開發基因操作工具整合最藻類收獲技術和中試規模的培育測試設備， 將海洋養殖藻類作為水產養殖飼料近年來由于石油資源日益枯竭、 環保(尤其是CO2減排的迫切性)等因素, 生物能源的開發日益受到人們的重視。生物能源中的一個重要產品是生物柴油 ,提起生物柴油的原料，我們可能會想到玉米和大豆，從它們“體內”提煉出的乙醇和生物柴油，能有效降低碳排放，削減環境污染。但與此同時，由于這兩種作物的培育周期較長、占地面積較大，會產生“與糧爭地”問題，從而導致“解決了能源危機，卻消滅糧食危機”的為難結果。于是乎，來自海洋的藻類，便進入了科學家們的視線。一、微藻制油簡介、微藻制油的背景近年來，國際市場石油價格居高不下，我國從１９９３年起已經成為一個石油進口國。進口原油不但用去大量外匯，而且主要從局勢不穩定的中東地區進口，就會造成石油供給削減或中斷，將嚴峻威逼國家安全和國民經濟的進展。

一旦有突發大事發生，在世界能源形勢日趨緊急的大背景下，查找一種綠色的可持續進展的能源，成為各國普遍關注的科學問題。其中利用海洋微型藻類制取柴油、乙醇等，已在日美等國科學界開頭探究。我國也應馬上啟動微藻制油技術的爭論，以應對“后石油時代”的能源危機。我國的有機碳組成中，海洋藻類占了１