微藻柴油研究进展介绍

可再生新能源——淡水微藻生物柴油项目简介
一、概况：
本项目根据大庆极为丰富的湖泊群和地热资源、自然地理位置和湖水所具有的高PH、高盐碱、高含量有机物、高矿化度等基本水质特征，在龙凤湿地、月亮泡等有代表性的水域进行了微藻采集和测定，并对其采集的藻种进行高油脂湖藻的分离、筛选和培养工作，筛选出适于在黑龙江及大庆地区培养并生产生物柴油的湖藻种类。

研究该产油藻油脂积累的规律和机理，促使油藻在满足高油脂含量的同时，达到高速度、高密度生长的重大技术问题。

继而通过引进高油基因对其进行生物改造，研制高含油工程淡水藻。

使该藻的含油脂量大幅提高，从而降低培养和炼油成本，提高经济效益。

并以地热废水、发酵废水和其他工业废水为增殖水源进行高含油工程藻的培养，以期在利用微藻生产生物柴油的同时，对净化水源、处理工业废水、净化空气提供了一种绿色安全的生物环保新模式。

本项目是黑龙江省科学院大庆分院与大庆应用技术研究院、厦门大学、中科院大连化学物理所等单位联合攻关的进行的。

本项目已得到了黑龙江省科学院、省科技厅和大庆市的相关领导的极大重视和重点支持。

项目目前已筛选并鉴定出了大庆当地的含油藻种，分析了淡水湖藻油的成分，研制了高密度培养含油微藻的生物反应器，为扩大和高密度培养含油微藻并探索工艺条件和参数打下技术和硬件基础。

同时又将控制舟形藻生长分裂和高产油的目的基因导入载体质粒中，构建重组质粒，将重组基因转入舟形藻中进行高效表达，构建出了高产油工程藻。

研究工作已取得可喜进展。

在不远的时间即将会为大庆炼油化工企业提供地产的高含油藻，结合中国油城大庆的炼油化工基础和实力，保持大庆炼油的优势，开创大庆再生新能源的新途径。

既可利用大庆百湖之城的地缘优势，廉价培养含油微藻，也可为大庆市各企业提供工业废水、生活污水、地热废水的无害化处理提供安全的现代生物处理技术。

同时也可为城市工业二氧化碳的排放治理做出突出贡献，最大限度地降低人类带给地球的伤害。

在产出优质再生生物能源的同时，营造人类理想的碧水蓝天。

是造福子孙后代的宏伟事业。

二、社会和经济效益分析：
1、经济效益估算：
由于湖藻生物量大，生长周期短，一般在24小时内生物量就可增倍，在指数生长期的生物量增倍时间为3.5小时，据此估算，每年湖藻年产量可达166.3吨/公顷。

按湖藻平均含油量30%计算，则每年可产出生物柴油产量可达到49.89吨/公顷，若按2010年8月的90#柴油价格6.14元/升计算，则每公顷湖泊可获得30.63
万元/公顷。

大庆湖泊群含大小湖泊200多个, 是松嫩平原湖泊群中面积最大的。

湖泊总面积为1196.34km2，相当于119634公顷，占总土地面积的6.43 % ,平均每个湖面积为598.17公顷/湖。

则平均每个湖可年产29842.70吨生物柴油，创造产值1.832亿元。

据此计算，全大庆地区湖泊群可创总产值366.468亿元。

在净化空气，变废弃为宝藏的同时，可取得非常显著的经济效益，一举数得。

2、社会效益:
利用海洋微藻和内陆湖藻生产生物柴油是资源永续的可再生能源,污染少,
已经成为世界各国政府优先考虑发展的方向。

利用我国广阔的海域和湖泊资源培养高含油量的海洋微藻和湖藻,大力发展藻类生产生物柴油的研究,对于调整油
品产业结构、缓解国内缺油状况、保障我国能源安全、环境生态保护等都具有重要的科学意义和现实意义。

具有深远的社会效益。

总之，本项目研制成功后将会获得适于黑龙江省和大庆地区培育的含油量高、生长速度快的工程藻种。

可大大降低生物柴油的生产成本，实现生物柴油的产业化生产，以解决即将面临的化石能源的枯竭和过度采伐对生态造成的严重破坏。

并且，利用所构建的产油工程藻生产生物柴油形成可持续经济发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染均具有重要的战略意义。

三、微藻柴油对人类的贡献和意义：
石油作为一种天然矿物资源的出现，极大地推动了现代文明和社会发展，为丰富人类的生活做出了极大贡献。

然而近几年，随着储量日益减少，资源逐渐枯竭和因石化油燃烧带来的环境污染问题，全世界正面临着能源短缺和生态环境受害的危机。

因此，寻求一种绿色的可持续发展的新能源成为世界各国科学家普遍关注的科学问题和发展趋势。

生物柴油作为化石能源的替代燃料已在国际上得到广泛应用。

与常规柴油相比，生物柴油具有优良的环保特性、较好的低温启动性、润滑性、安全性、燃料性和可再生性等特点，而且无须改动柴油机，另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练，可直接添加使用。

并且可以以一定比例与石化柴油调和使用，从而降低油耗、提高动力性，并降低尾气污染，是一种真正的绿色柴油。

生物柴油是清洁的可再生能源，它以油料作物（大豆和油菜籽等）、油料林木果实（油棕和黄连木等）、油料水生植物（如工程微藻等）以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的石油柴油代用品。

与石油柴油相比，生物柴油具有可再生、易生物降解、无毒、不污染环境等特点，可作为一重要新能源取代或者部分替代石油柴油。

油脂原料的选择主要决定于原料成本以及其来源的广泛性。

据统计，生物柴油制备成本的75%是原料成本，因此采用廉价原料及提高转化率从而降低成本是生物柴油能否实用化的关键。

油料植物由于占用耕地面积、争口粮、生长周期长、受气候影响等缺点，而不能成为生物柴油原料油脂供应的长久之策。

在全球变暖、能源危机的大背景下，世界各国都在积极寻找新的可替代能源。

然而以油料作物为生物柴油的原料，存在培育周期较长、占地面积较大，会产生“与粮争地”问题，从而导致“解决了能源危机，却出现粮食危机”的尴尬结果。

以及较高的原料成本限制了生物柴油的进一步推广。

据统计，生物柴油制备成本的75%是原料成本。

因此采用廉价原料及提高转化从而降低成本是生物柴油能否实用化的关键。

于是乎，来自海洋的藻类，便进入了科学家们的视线。

微藻作为高光合生物有其特殊的原料成本优势，微藻的脂类含量最高可达细胞干重的80%。

利用生物技术改良微藻，获得的高油脂基因工程微藻经规模养殖，可大大降低生物柴油原料成本。

目前研发出的藻类制油技术，不仅可以榨出高质量的生物柴油，实现二氧化碳零排放，同时在它的生长过程中，还会吸收大量二氧化碳，起到固碳减排作用。

相比起玉米、大豆和油菜，微藻培育不占优质土地、生长周期短，从出生到可以制油只需两周，而油料作物一般要几个月。

其次，微藻的单位产油量是玉米的数百倍，每公顷可产1.5万至8万升生物柴油。

海洋和湖泊的微藻，向来被人类视为有害植物，如赤潮、水华等。

但如果将其转换为高附加值的生物燃料，却可以变害为宝。

成为一股股绿色血液，为城市的健康发展注入源源不断的持久生命力。

利用基因工程方法构建工程藻生产生物柴油，为生物柴油生产开辟了一条新的技术途径。

美国国家可更新实验室(NREL)通过现代生物技术建成“工程微藻”，即硅藻类的一种“工程小环藻”。

在实验室条件下可使此种“工程微藻”中脂质含量增加到60%以上，户外生产也可增加到40%以上，而一般自然状态下微藻的脂质含量为5%-20%。

利用工程藻生产生物柴油具有重要经济意义和生态意义，其优越性在于：微藻生产能力高、用海水、湖水作为天然培养基可节约农业资源；比陆生植物单产油脂高出几十倍；生产的生物柴油不含硫，燃烧时不排放有毒害气体，排入环境中也可被微生物降解，不污染环境，发展富含油质的微藻或者工程微藻是生产生物柴油的一大趋势。

21世纪合成生物学的兴起，采用基因重组技术、转基因技术、计算机辅助设计、基因人工合成与次生代谢工程等将富产油藻类细胞进行生物炼制的合成生物技术-基于系统生物学的基因工程改造代谢途径等，使油含量增加，以及分泌到细胞外等，一旦成功产业化将带来石油与汽车工业的一场变革。