在基因工程的妙手中，藻類(lèi)不僅能夠有效吸附大量二氧化碳，還能制成生物液體燃料

　　傅鵬程教授將實(shí)驗室的門(mén)輕輕推開(kāi)，又一天的工作開(kāi)始了。

　　這間以研究藻類(lèi)制取生物質(zhì)燃料為核心工作的實(shí)驗室分為兩部分，一部分擺放著(zhù)幾臺光生物反應器(用聚乙烯薄膜制成的密閉空間)，一部分是室內操作臺。操作臺上，四支機械攪拌棒在分別不停地攪動(dòng)著(zhù)四個(gè)燒杯中的液體，這些液體呈或深或淺的綠色。還有幾個(gè)封好了口的燒瓶，里面液體的顏色依然是深深淺淺的綠，液體有的透明，有的則渾濁，能看到細微的沉淀物�！懊總�(gè)里面都有藻種�！备爹i程告訴中國經(jīng)濟時(shí)報記者。

　　傅鵬程是中國石油大學(xué)(北京)新能源研究中心的特聘教授、博士生導師，他的工作正在顛覆普通人對藻類(lèi)的認知：藻類(lèi)脫去了保健品和水污染罪魁的外衣，它不僅能夠有效吸附大量二氧化碳，而且還能制成生物液體燃料(生物柴油和燃料乙醇)。從工藝流程上說(shuō)，實(shí)現這一切只需要大約兩周的時(shí)間。

　　雙向減排

　　上世紀90年代中期，生化博士出身的傅鵬程開(kāi)始關(guān)注藻類(lèi)。藻類(lèi)實(shí)現雙向減排的開(kāi)始，通常是由研究者從野外采集或從國內藻種庫購買(mǎi)藻種，進(jìn)行藻種純化(即確保是單一藻種)后，放入培養液(培養液由水和化學(xué)藥品構成，添加的化學(xué)藥品包含鹽、碳原、氨原、磷等)進(jìn)行實(shí)驗室培養。

　　以目前實(shí)驗室技術(shù)較為成熟的藍藻制生物乙醇為例。研究者采用基因工程的方法，把能夠幫助藍藻在一定條件下產(chǎn)生乙醇的兩個(gè)外源基因轉化進(jìn)入藍藻細胞，從而使藍藻能夠吸收太陽(yáng)光中的能量，直接將二氧化碳轉換為乙醇。

　　傅鵬程教授介紹，藻類(lèi)的大小只有微米數量級，從最初的藻種到繁殖成藻密度很高的階段，單個(gè)藻細胞的尺寸沒(méi)有變化，人類(lèi)肉眼都看不到(100萬(wàn)個(gè)藍藻細胞直線(xiàn)排列的長(cháng)度約等于一個(gè)成年人身高)，光生物反應器和液體起初完全透明，隨著(zhù)二氧化碳的通入，配以足夠的光照條件和培養液生長(cháng)環(huán)境，藻種不斷進(jìn)行光合作用，1個(gè)細胞每天會(huì )分裂2—3次，細胞數目呈幾何數量級增加，液體也漸漸變綠。實(shí)驗室狀態(tài)下，1—2周后，1升含有上述物質(zhì)的液體里可直接提取10—20毫升燃料乙醇，此外還有氧氣等副產(chǎn)品。

　　相對于藍藻制取燃料乙醇，微藻制取生物柴油的后端處理要麻煩些，要經(jīng)過(guò)干燥、破壁等流程才能提取。

　　不論是用藻類(lèi)制取生物柴油還是燃料乙醇，這一反應過(guò)程二氧化碳的減排量明顯。傅鵬程提供的數字顯示，照這種方法，每生產(chǎn)1噸的生物質(zhì)燃料，就能減少2噸的二氧化碳排放。目前，已有7、8種藻類(lèi)被實(shí)驗室證實(shí)適宜用作生物質(zhì)燃料的加工原料。

　　較為理想的產(chǎn)業(yè)化狀態(tài)是，在二氧化碳的排放大戶(hù)(如電力、鋼鐵、化工企業(yè))附近建設藻類(lèi)制油的工廠(chǎng)，一方面可以解決二氧化碳這一原料問(wèn)題，所生產(chǎn)的生物質(zhì)燃料也可用作企業(yè)能源投入，副產(chǎn)品氧氣則可作助燃劑，實(shí)現了原料和產(chǎn)品的雙向減排。 而其他一些殘渣，還可提取蛋白質(zhì)，用作某些化工產(chǎn)品的原料，甚至還可以做藥品。剩余的反應液體，也沒(méi)有任何污染，“澆地都沒(méi)問(wèn)題”，傅鵬程說(shuō)。

　　他特別提到，在光生物反應器中還可用城市污水與藻種混合，城市生活污水中含有大量的氮、磷等成分，這對于藻類(lèi)制油是個(gè)不錯的反應環(huán)境，同時(shí)能有效解決污水處理問(wèn)題。

　　為什么是藻類(lèi)

　　兜兜轉轉，生物質(zhì)燃料研究者的目光鎖定在藻類(lèi)，這似乎是個(gè)必然。

　　藻類(lèi)是地球上最古老的植物，迄今已有35億年的歷史，是地球上最早吸收二氧化碳、產(chǎn)生氧氣的植物，世界上50%的二氧化碳被藻類(lèi)吸收，50%的氧氣由藻類(lèi)釋放，是減碳的“資深物質(zhì)”。

　　從生物質(zhì)燃料的經(jīng)濟效益考慮，與用玉米、大豆、油菜、麻風(fēng)樹(shù)等傳統生物質(zhì)燃料的原料相比，兩個(gè)因素使藻類(lèi)勝出：一是不與人爭糧爭地，二是藻類(lèi)生長(cháng)周期短卻壽命長(cháng)，體積小，容易培養，國外有研究顯示，同樣單位面積的油料作物，藻類(lèi)的產(chǎn)油率百倍于普通油料作物。

　　有待產(chǎn)業(yè)化

　　藍藻基因工程菌在室內光合生化反應器達到乙醇濃度0.66克／升，在室外光合生化反應器達到乙醇濃度2.2克／升，在連續生產(chǎn)的條件下可以保持同樣的產(chǎn)率。藻類(lèi)在實(shí)驗室中具有的優(yōu)秀表現，但產(chǎn)業(yè)化在目前看來(lái)仍有一段距離要走。

　　早在2006年，傅鵬程的這一全球首創(chuàng )系統就在美國夏威夷大學(xué)取得了美國專(zhuān)利和世界專(zhuān)利，其產(chǎn)業(yè)化運作也已由美國一家生物能源公司展開(kāi)，目前在中試階段，尚未商業(yè)化進(jìn)入市場(chǎng)。

　　傅鵬程坦陳，實(shí)驗室的前期工作目標是通過(guò)生物學(xué)與工程方法獲得藍藻工程菌生產(chǎn)生物燃料的新工藝，但并沒(méi)有在生產(chǎn)技術(shù)及生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化方面投入研發(fā)力量。因而，所獲得的實(shí)驗評估結果是沒(méi)有經(jīng)過(guò)優(yōu)化的，還有很大的改進(jìn)空間。

　　眼下，這一研究團隊準備做的事情之一是探索工程優(yōu)化的途徑，在確認技術(shù)可行的前提下，拓寬藍藻工程菌使用的區域和范圍，確定更為科學(xué)的二氧化碳濃度和反應溫度等控制條件，進(jìn)行精確的經(jīng)濟核算，為產(chǎn)業(yè)化增添助力。

　　依據國際經(jīng)驗，生物質(zhì)燃料產(chǎn)業(yè)的起飛最終要靠政策推動(dòng)，本報記者此前曾走訪(fǎng)的國內生物燃料生產(chǎn)商也多表示，產(chǎn)業(yè)的興盛期遠未到來(lái)。特別是在眼下中國油價(jià)并未飆升至超出公眾心理預期的前提下，生物質(zhì)燃料能得到民眾多少關(guān)注，恐怕要打個(gè)問(wèn)號。但可以肯定的是，作為一個(gè)國家必要的戰略性技術(shù)儲備，相關(guān)研究必須繼續。(杜悅英)