藻类生物燃料的研究进展

的任何 地方 ， 藻都能 生存圆 微 。
海 藻 含有 丰 富 的蛋 白质 、 多糖 、 纤维 、 机 元 素 无 和脂 肪酸 等 ， 少 种类 可 食 用 ， 紫 菜 、 带 、 带 不 如 海 裙 菜、 发菜 等 ； 旋 藻食 品 ， 螺 非洲 一 些 国家 早 已用 作 食
因 ，京都议 定 书》 入 了３ 《 纳 个合作 减 排机制— — 国
比增 长 ２ ％。其 中Ｃ ． ４ Ｏ 的年 排 放 总量 比 １７ 年 增 长 ９０
８ ％， 比１９ 年 水平 增长 ２ ％。Ｉ Ａ的一 项 最新 研 Ｏ 相 ９０ ８ Ｅ 究 认 为 ，全 球 温 室 气 体 排 放 总量 还 将 持 续 增 长 到 ２ ３ 年【 目前 我 国二 氧 化碳 排 放量 已位 居世 界 第 ００ ３ ｊ 。 二， 甲烷 、 氧化 亚氮等 温室 气体 的排放 量也 居世 界前 列 。据预 测， ｏ ５ 前后 ， 国二氧 化碳 排放 总量 Ｎ２ ２ 年 我 很 可 能超 过美 国， 居世 界第 一位【 ４ 】 。 由 于二 氧化 碳 是产 生 温 室效 应 的 主要 原 因 ． 为 了使 地 球免 受气 候 变 暖 的威 胁 ， 国际社 会 正在 积 极 地采 取 有效 措施 ， 减少 二 氧 化碳 的排 放量 。１ ９ 来 ９７
将在 《 京都 议定 书 》 一期 承 诺 ２ １年 到期 后 生 效 。 第 ０２
巴厘 岛会 议虽 未 提 出具体 的减 排 目标 ． 是 与 会者 但
们还 是 达成 了一些 共识 ， 为指导 未来谈 判 的原则 。 作
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２１ 年 ６ ０２ 月第 ６ 期
际 排放 贸 易（ Ｅｒ 联 合 履行 机 制 （ Ｉｒ ）、 ＪＩ ）和清 洁 发展 机制 ｆＤ ｔ Ｃ Ｍ） 。 ４ １ ２ ０ 年 １ 月 ３日至 １ ０７ ２ ５日举行 的 巴厘 岛会 议 制定 的“ 巴厘 岛路 线 图 ” 规定 ，０ ９ ２ ０ 年前 就应 对 气 候 变化 问题 新 的安排 举行 谈 判 ， 成一 份 新协 议 。新 协议 达
书》 规定 ，Ｕ ０ ０ ， 有 发 达 国家 排放 的二 氧化 碳 ￣２ １年 所
等６ 温室 气体 的数量 ， 比１ ９ 年减 少 ５ ％， 展 种 要 ９０ ． 发 ２
中 国家 没 有减 排 义 务 。对 各 发 达 国家 来 说 ，０ ８ ２０～ ２ １ 年必 须完 成 的削减 目标是 ： １９ 年 相 比 ， ０２ 与 ９０ 欧盟 削减８ ， 国削减７ ， ％ 美 ％ 日本 削 减 ６ ， 拿 大 削 减 ％ 加 ６ 东欧 各 国削 减５ ８ ％， ％～ ％。新 西兰 、 罗斯 和 乌克 俄 兰则 不 必 削减 ， 以将排 放 量 稳定 在 １ ９ 年 的水 平 可 ９０ 上 。议 定 书 同时允 许 爱尔 兰 、 大 利亚 和挪 威 的排 澳 放量 分 别 比１ ９ 年增 加 １％ 、％、％。基 于 这个 原 ９０ ０ ８ １
标本 ， 经筛选 、 分离 和表 征 ， 最后 筛选 出３ ０ ０ 种海 藻样 品， 主要 是绿 藻 和硅藻 。 这些样 品仍储 藏在 夏威 夷大
学 ， 供继续 研究 。 可 收集 这些珍 贵样 品 的 目的不仅 仅
是为 了将其 用于 提取油 脂 的研 究 ．也可作 为 基 因源 用于 基 因工程或 医药 工业 的研 究圈 。 随着 能源枯 竭 和能耗 的 Ｅ益 增积 大 ，可 以在 单位 体积 内获得 更多 的海 藻
产量【 ” 。
清华 大 学缪 晓玲 等ｌ 过 异 养转 化 细 胞 工程 技 ７ １ 通 术获 得 了高脂含 量 的异养小 球藻 细胞 ，其脂 含 量高 达 细 胞 干 重 的５ ％（ 量 分 数 ） 是 自养 藻 细 胞 的 ５ 质 ， ４ 。 利 用 该 藻 类 制 得 的 生 物 柴 油 符 合 ＡＳ Ｍ的 倍 Ｔ 相 关 标 准 ［１ １。 ２ 中国科学 院大连 化物 所生物 技术 部也进 行 了产 油 菌种 培育 和筛选 方面 的研究 工作 ：中国科学 院植 物研究所 和水 生生 物研究 所利 用基 因工程 也 开发 出 高产 的油 藻 品种 ；青岛海 洋大 学通 过十 几年 的淡水 和海水 藻类 物质 的研究 ， 已经 产业化 。
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６ 温室 气体 的比例 种
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这 些原则 包 括 ： 首先 ， 决全球 气候 变 暖的方 案要求 解
所 有 国家参 与 。 第二 ， 不能 有免 费乘 客 。 贸易制 裁是 国际社会 目前 具有 的 唯一有效 的制 裁手 段 。 以 ， 所 可
行 了从海 带 提取 褐 藻胶 、 露 醇 和碘 的综 合 利 用研 甘 究， 开发 了海藻 了工 业 的价 值 。 中 国的 藻胶 工 业 已
值 和盐碱 度 。收集 的地 点主要在 美 国西部 、 西北 部 、
东 南部 、 威夷 等 地 ， 收 集到３０ ０种 以上 的海 藻 夏 共 ０
产 高芳 烃 、 热值 、 稳 定性 、 辛 烷值 的生物 质 油 高 高 高
以及 焦炭 、 合成 气 、 气等 多种燃 料物 质 。生物质 油 氢 及 副 产 燃 料 有 着 能 量 密度 高 、 储 运 、 硫 低 等 优 易 含 点 ，与生 物柴 油 一样 ， 直接 作 为 民用燃 料 和 内燃 可
２ ％。 ５ 每年 排放Ｃ ２ ８ 。 中国电厂排 放 为２ 亿ｔ Ｏ 亿ｔ 而 ２ ７ 。 环 球 能 源 全 球 开 发 中一 ０ ７ １ 月下 旬 发 布 的研 Ｇ２ ０ 年 １
究 报 告 ， 国电Ｕ ｃ ， 放 预 计将 于 ２ １ 年 超 过 美 中 ｏ 排 ０７ 国公 用设 施 主 要 温室 气体 的排 放 。 电 厂Ｃ ， 过 发 ０ 的
来 源 。藻类 也是全 世界 的 医学科学 家正在 关 注的生
当时科 学 家们 不 仅要 收 集含 油量 高 的微 藻 。 还 要 收集 不 同生存 条件 下 的微 藻 ，例如 不 同温 度 、Ｈ ｐ
物制 药 资源 之一 。有 些 藻类 是 提制 琼 胶 、 拉胶 和 卡 褐 藻 胶等 藻 胶 的工业 原 料 ，０ 纪 ５ 年代 末 中国进 ２世 ０
４ ％
以而且应 该对 那些 不合作 的国家施 加贸 易制裁 。第
三， 全球 气候 变暖 的问题 是 巨大并 且复杂 ， 因此 需要 整 个 国际社会 必须 全力 以赴 。 中国为绘 制该 路线 图
图５ 六种温 室气体 比例图
１％ ５
做 出 了 自己的贡献 ， 环境保 护作 为一 项基本 国策 ． 把
升 ，各 国纷纷开 始注 重对 藻类生 物燃料 的研 究 和开 发 。美 国可再生 能源 国家 实验室 的研 究人 员探 明 了 藻类 产 油 的生 理和生 化机 理 ，通 过基 因工 程产 生 了 “ 程微 藻 ” 使藻 类 的含油 量提 高到 了６ ％以上 ， 工 ， ０ 户 外 生产 也可使 其增加 到４ ０％以上［ ５ １ 。
排 放 的Ｃ ２ 约 占世 界 人 类 排 放 的 所 有 Ｃ 量 的 Ｏ量 Ｏ，
３ ％。同时 ， 也 是最 大 的单 点 Ｃ ， 放 源 。 查认 ０ 它 Ｏ排 调
为 ， 球 发 电排 放 Ｃ ，近 １０ ｔ 美 国在 全 世 界 超 全 Ｏ ０亿 ，
过 ５ 座 发 电厂 中 有超 过 ８ ０ 座 发 电厂 ， 万 ００ 占世 界 约
物 ， 国 、 国和 墨西 哥等 国已制 成 商 品 出售 ， 已 中 美 现
风靡 世 界 。各 种 海 藻 油 、 藻 胶 化 妆 品 ， 频 频 报 海 也
道。海带、 花菜 、 石 紫菜 ， 是餐 桌 上 的美 味佳 肴 。 更
藻类 也 可 以应 用 在 医学 卫 生 上 ， ： 藻 可 作 为 微 如 海 生物 培养 基 的 一种 必不 可 少 的成 分 ． 藻 在法 医上 硅 有一 定 的作 用 。 最近 ， 国科 学 家正研究 海 洋浮游 生 美 物 ， 图从 中提炼 治癌 物质 ． 试 以开 发治 癌药物 的原料
将 科学 发展 观作为 执政 理念 ， 根据 《 公约 》 的规 定 ， 结
合 中 国经济社 会发 展规 划和可 持续 发展 战略 ，制定 并 公 布 了《 国应 对气 候 变 化 国家 方 案 》 成 立 了 国 中 ，
家 应对气 候 变化领 导小组 ，并 颁布 了一 系列法 律法 规， 减少 温室 气体 的排 放 。 二 氧 化 碳 主要 来 自于火 力 发 电 、制 造 业 和 交 通 运 输业 。以化 石燃 料 为 主要 能 源 的 电力 生产 中 ，
油脂 ． 再通 过酯 交换技 术将 其转 变为脂 肪酸 甲酯 ， 即 生物 柴 油 ：另 一方 面， 以利用 微 藻直 接热 解 制备 可 生 物燃 料 ， 即在 绝氧 的条 件下 将微 藻加 热 Ｎ５ ｏｃ ｏ ￣左
右 ． 其分 解 转化 为其 它 液体 、 使 固体 及气 体 ， 以生 用
日本 的研 究人 员设计 了一 种密 闭透 明生 化反应 器 ，避 免 了露 天池 塘生产 微藻 有可 能 出现 的有 机 物 以及 风沙污 染 ， 应器 的材质 为可 视纤维 ． 反 因为纤 维
分 是 脂类 、 维 素 、 纤 木质 素 和蛋 白质等［ ７ １ 。根 据 微藻
细胞这 种特 有 的化学成 分 ， 方 面 ， 一 利用 高温 高压液 化 技 术 或 超 临 界Ｃ ， Ｏ 萃取 技 术 阎 以获 得 细胞 中 的 可
３ 未 来 燃 料 的生 物 来 源— — 藻 类
微 藻 是 指 一 些 微 观 的单 细 胞 群 体 ， 最 低 等 是 的、 自养 的释氧植 物 。它是低 等植 物 中种类 繁多 、 分
布极其 广泛 的一个 类 群 。 无论 在 海洋 、 水 湖泊等 水 淡
域， 在潮 湿 的土 壤 、 干 等处 ， 乎 在有 光 和潮 湿 或 树 几
作 为 温 室气 体 削 减 与 控 制 的 重 点 ， Ｏ 减 排 是 可 持 Ｃ，
续 发展 的必 然要 求 。
２ ０ 年 大 气 中Ｃ 。 ０７ Ｏ 的浓 度 有 ３ ９ ｐ ７ ｐ ｍｖ， 有 温 所
室气 体 总体 的浓度 水平 在４ ３ ４ ７ ｐ Ｃ ， ３ — ７ ｐ ｍｖ Ｏ 当量 ， 全 球 温 室 气体 的年 排 放 量一 直 在增 长 。相 比１７ 年 ， ９０ 目前 的年 排放 总量 增长 了７ ％，与 １ ９ 年 的水平 相 ０ ９０
量 排 放 使得 温 室 效 应 和各 种 环 境 问题 日益 严 重 。 在 合 理 限制Ｃ 。 体排 放 的 同时 ， 应 选 择 一种 合 理 Ｏ 气 更 而低 成 本 的方 式 来 缓 解 温 室效 应 ．这 是 一项 极 有 意义 的工作 。
年 １ ７ 国家 和地 区代 表 在 日本 签 订 的 《 都议 定 ４个 京
年产 达几 万吨 ， 产值达 几亿 元 ， 次于 美 国。硅藻死 仅
亡后 ， 外壳 沉 积而 成硅 藻 土 ， 各 种 工业 如 造漆 、 在 造 纸、 制糖 等 中供 过 滤之 用 。石 油 是来 自远古 硅 藻 产 生 的油 类 ， 藻类 还 与水 处 理 和环 境保 护 密切 相 关某 些 藻类在 环境 保护 中 ， 为水 质监测 的指示 生物 ， 作 可 以标 志水 体 的污染 程度 。用生 物方法 来治 理水 质污 染 在２ 世 纪 具有广 阔 的前 景嘲 １ 。 藻 类具 有 独特 的化 学组 成 和 细胞 结构 ， 是制 取 生 物燃 料 的优 良生 物来 源 。微 藻细 胞 的主要化 学成