藻类生物质有望用于航空燃料

添加时间：2014-04-18 11:55:09 来源：日经技术在线

        利用藻类制造食品和燃料的时代即将拉来帷幕。藻类还有望用于飞机的喷气发动机燃料，目标是2020年前后开始量产。

　　每到周六，东京某处熙熙攘攘的街区一角就会有一辆黄绿色的旅行车出现。这是生物风险公司Euglena运营的移动销售车“Euglena Farm号”。

　　看到写着“绿眼虫不是虫，是藻！”的手写招牌，情侣们和身穿校服的高中生纷纷驻足观望。

　　“绿眼虫”的学名是眼虫藻（英文是Euglena），是一种藻类。Euglena公司在冲绳县石垣岛的户外工厂培养眼虫藻，以其精炼品为原料制造营养食品和化妆品，通过移动销售车和互联网销售。

　　眼虫藻究竟是什么味道呢？笔者尝了一下以眼虫藻粉末为材料的“眼虫藻拿铁”，味道跟抹茶类似，挺好喝的。

　　眼虫藻既有以鞭毛游动的动物特征，又有可进行光合作用的植物特征，富含维生素、矿物质、氨基酸等59种营养素。Euglena公司研发部长铃木健吾介绍说，“（眼虫藻）含有人体必需的几乎所有营养成分”。

　　Euglena公司2005年在全球首次成功在室外大量培养眼虫藻。培养时无需特殊肥料等，也无需像“植物工厂”那样人工照射光。

　　今后，随着人口的爆发性增长，全球的食品需求将激增。食品增产需要投入大量的资源和燃料，可能会导致环境破坏和二氧化碳增加。而只用太阳能就可以培养、而且富含大量营养成分的眼虫藻作为解决这食品问题的对策受到关注。 
        不会与食品生产形成竞争

　　眼虫藻体内储藏有大量的油，提取这些油进行精炼后，还可以作为燃料使用。实际上，Euglena公司的移动销售车就是利用从眼虫藻中提取的燃料驱动的。藻类活用的第一候选用途就是生物燃料。

　　已经实现实用化的、利用甘蔗、玉米和棕榈等制造的生物燃料虽然确立了高效率生产技术，品质也很稳定，但会与现有的食品生产形成竞争，这是一大难题。而尚未开始利用的藻类则基本不必担心这方面的问题。

　　另外，藻类的产油率也远远高于其他生物质。有报告显示，如果在一公顷的土地上培养可大量产油的藻类，可生产的燃料量是相同面积棕榈田的10～20倍。从藻中提取的油含有大量发热量高的碳化氢，因此适合用于飞机的喷气燃料。

　　Euglena公司的目标是在2020年前后量产源自眼虫藻的喷气燃料。不过，为此必须投入巨额研发资金。在很多生物风险公司都在为筹资而苦恼的情况下，Euglena因还向大型连锁餐厅丹尼斯和大型乳企协同乳业等供应原料，取得了良好的业绩。预计2014财年（2013年10月～2014年9月）的合并销售额约为31亿日元，将连续10年实现增收，营业损益也将连续5年盈利。

　　Euglena公司把营养食品和化妆品等高附加值产品的收益用于燃料开发，稳步开拓新市场。

　　藻类生物燃料实用化时面临的最大课题是成本。喷气燃料的价格为每升100日元左右。藻类生物燃料要想与石油竞争，必须使单价降低一位数。

　　100m2规模的户外培养槽

　　IHI公司与生物风险企业Gene & Gene Technology、Neo Morgan研究所于2011年设立了合资公司IHI NeoG Algae，开发了低成本量产藻类生物燃料的技术。

　　IHI NeoG Algae公司使用的是以产油量高而闻名、俗称“油藻”的布朗葡萄藻的一种，以开发者的名字命名为“榎本藻”。这种藻的最大特点是，繁殖速度达到普通布朗葡萄藻的1000倍。由于能量大部分用于产油，所以油藻的繁殖速度一般都较慢。而榎本藻是产油、繁殖两不误，称得上是划时代的藻类。

　　不过，在户外培养时，无法避免虫子、杂菌和其他藻类等“入侵者”。不但无法控制气温和湿度，还会遭遇台风和暴雨。因此要在这种严峻的自然环境中稳定生产。

　　藻类是在盛有水的20～30cm深的培养槽中培养。IHI NeoG Algae公司2013年在横滨市设置了100m2的户外培养槽，展开了实证试验，确认可在户外进行大量培养。

　　IHI新事业推进部生物项目组担当部长成清勉介绍说，为了确认是否能低成本生产，“培养时即使被风吹进异物或者遭遇暴雨，也没采取任何措施，但仍然发挥出了高繁殖力”。

　　IHI NeoG Algae公司接下来打算设置几千平方米规模的户外培养槽，于2015年启动试验。 
       成清表示，“利用目前的技术，以几百公顷的大规模培养槽量产时，可实现每升500日元左右的成本”。

　　今后，为进一步降低生产成本，将继续研究符合榎本藻特性的最佳培养方法。目前，从培养到收获、提取、精炼等一系列工序都是人工操作，今后将推进使之最大限度实现自动化的研究。

　　与此同时，还将研究提取油之后的残渣的用途。成清表示，“残渣中也含有有用成分，扔掉很可惜”。如果能通过销售这些物质确保收益，还有望进一步降低燃料价格。

　　IHI NeoG Algae的最终目标是，2020年以后在日照时间长且能以低价格确保广阔土地的海外启动数百公顷规模的培养工厂，以与石油产品不相上下的价格销售喷气燃料。

　　“领先10年”的美国

　　另外，在藻类研究方面业绩显赫的筑波大学正在进行利用Aurantiochytrium藻、在污水处理厂生产燃料的研究。

　　这种藻不进行光合作用，而是一边蚕食周围的有机物一边高速繁殖，能够分解污水中的有机物，在体内蓄积油脂，因此可同时实现污水处理和燃料生产，可谓一石二鸟。

　　而且，利用Aurantiochytrium制造的碳化氢——角鲨烯油还能用于化妆品、药品和营养食品等广泛的领域。

　　如上所述，可以说藻类生物质是非常有前景的环保材料。不过，日本在藻类燃料的实用化方面起步较晚。

　　筑波大学研究生院教授兼校长助理对此抱有危机感，称“比美国晚了10多年”。

　　1993年，日本启动了讨论多种新能源可能性的国家项目“新阳光计划”，其中就包含藻类生物燃料。但凭当时的技术未能取得优异成果，因此在能源政策中被排在了靠后的位置。

　　而美国则从那时起开始投入巨额的国家预算来推进藻类的研究开发。在为了保障安全而推进燃料国产化的美国，军队大量购买生物燃料，生物风险企业大赚一笔。

　　美国生物风险企业Sapphire Energy正在与美国能源部和农业部合作，开展量产化验证项目。预定2014年内建成面积达120公顷的示范工厂。

　　日本在风险企业的主导下开始利用藻类生物质。要想将藻类作为一项产业大力发展，必须进一步增强竞争力。