汽车里的燃油可以种植出来,这听起来有些不可思议。实际上,现在已有一些汽车甚至飞机使用种植出来的燃油,这种油被称为“生物燃油”。而生产生物燃油的种植物,一度被认为是污染物的藻类。美国研究人员认为,在城市里大规模种植藻类生产生物燃油,可以降低城市对石油的依赖,并有效保护环境。
从原理上看,所有生物都可以成为燃料,因为生物中含碳。但一般动植物需要燃烧发电才能被利用,而有些植物可以榨出直接用于交通工具和工厂的燃油,这比燃烧发电简单得多。因此,发展生物燃料的重点是生物燃油。大豆、花生、油菜籽、茶籽、葵花籽、玉米等都是常见的产油原料。
科学家近年发现,藻类也是一种重要的产油原料。藻类分布在海洋、江河、湖泊中,在气候变暖时大规模爆发,一度导致水域出现“绿色污染”,如太湖的蓝藻污染。然而,在能源领域,藻类成了生物燃料领域的香饽饽。藻类所产的油虽不能食用,但可驱动汽车、轮船、飞机和工厂机器。
藻类是最原始的生物之一,主要生长在水里,具有光合效率高、生长周期短、速度快的特点。体型大小各异,小至1微米的单细胞鞭毛藻,大至60米的大型褐藻。藻类按大小分为大藻(海带、紫菜等)和微藻(蓝藻、绿藻等),其中用于制备生物燃油的是微藻。研究人员发现,藻类含油量很高,产油量是玉米、柳枝稷等生物燃料植物的15倍。尽管如此,大部分藻类产油量不超过自身重量的10%,能源厂商认为生产成本较高,希望获得产油量更高的藻类。方法一是寻找天然高产油藻,二是借助转基因工程。
美国埃克森美孚石油公司于2009年7月宣布投资6亿美元,目标是培育高产转基因藻类。与之合作的朱尔生物技术公司宣称已培育出转基因油藻,但未透露专利细节。据推测,该公司可能将花生、油菜籽的高产油基因转移到藻类中,培育出转基因油藻。转基因油藻的产油量将超过自重的40%,且不会像转基因农作物那样引起反对,因为它是燃料而非食物。藻类还有生长快速的特点,有些藻类一天内重量可增加数倍。
研究人员表示,如果转基因油藻培育成功,可推广到城市种植。那时,人人都可以在家“种植汽油”,在花园、阳台或屋顶种植转基因油藻,收获后送到生物燃油公司换汽油。城市土地金贵,不可能专门开辟土地种植油藻。藻类生长不需要土壤,只需要水、二氧化碳和阳光,城市建筑表面就成了很好的种植地。美国一家公司正在研制“油藻培育系统”,主体是可安装在建筑物表面的玻璃容器,配有监控设备,从换苗到收割可自动完成。
培育油藻的好处不止提供燃油,还有其他环保功能。首先,油藻是低碳经济的重要内容,生长需要吸收二氧化碳,燃烧后释放二氧化碳,碳释放量和吸收量理论上可相互抵消,相当于零碳排放,有助于遏制气候变暖。其次,油藻对水质无特殊要求,甚至可用污水处理池来养。污水中有机营养物质越多,油藻生长越好,可有效吸收这些物质,减轻城市污水净化系统压力。另外,在建筑表面培育油藻可吸收阳光,让城市夏天变得相对凉爽。
我国在油藻研究方面也取得了不少成果。例如,清华大学生物技术研究所缪晓玲教授等通过异养转化细胞工程技术,获得高脂含量的异养小球藻细胞,脂含量高达细胞干重的55%。山东海洋工程研究院的研究人员李乃胜等培育出富油微藻,最高含油量达68%,并在此基础上制取生物柴油。我们相信,藻类很快将成为城市绿色能源中的重要成员。