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发现油脂含量高的微藻种类

核心提示:一个月前,上海海洋大学在临港校区的西门辟出半亩地,竖起了三排透明的光生物反应器。昨天记者在现场看到,其中10个柱状反应器里已经分别翻滚着 60升的绿色液体。这是从浦东一家奶牛场污水里采集来的绿藻,上海海洋大学水产与生命学院周志刚教授带领团队把它们放在露天的微藻生物能源实验平台上进行培育,目标只有一个:发现油脂含量高的微藻种类,为将来制备生物柴油寻找最有效的生物质能。

  【中国生物产业网www.cnbioindustry.cn】2012年11月9日讯  一个月前,上海海洋大学在临港校区的西门辟出半亩地,竖起了三排透明的光生物反应器。昨天记者在现场看到,其中10个柱状反应器里已经分别翻滚着 60升的绿色液体。这是从浦东一家奶牛场污水里采集来的绿藻,上海海洋大学水产与生命学院周志刚教授带领团队把它们放在露天的微藻生物能源实验平台上进行培育,目标只有一个:发现油脂含量高的微藻种类,为将来制备生物柴油寻找最有效的生物质能。

  从室内光下搬到自然光下,上海海洋大学科研团队把微藻生物能源向规模化研究推进了一步。

  来自污水的微藻最有生命力

  “既然能在污水中长,说明耐污能力强,存活能力也强。”周志刚前年从奶牛场灌满了三个矿泉水瓶的污水带回实验室,先进行分离,把不同种的藻类分出来,然后挑选出油含量超过20%且生长速度快的微藻,在室外的光生物反应器里加以培养。

  一个月的时间,藻含量以每天每升100毫克的速度增长。

  端详这些圆柱里的绿色液体,很难看出微藻在哪里。周志刚解释说,像现在培养的这种绿藻是一种单细胞藻类,直径仅仅为10-20微米,只有在显微镜下才能看得出。显微镜下,微藻呈现出乒乓球、橄榄、梭子、小船等各异的形态。“生活在水中的微藻其实有3万多种。”

  与陆地植物相比,微藻能更有效地利用太阳能,将水和二氧化碳等无机物质合成为有机物。全球每年经过光合作用储存的能量大概是全人类使用能量的十倍,其中藻类单位面积的生物量是陆地作物的4-5倍。

  2006年赴英国剑桥大学植物科学系访学,2007年赴美国亚利桑那州立大学应用生物科学系访学,长期研究藻类的周志刚瞄上了微藻制备生物柴油这一国际新能源热点研究。他告诉记者,微藻能提供不同种类的生物燃料,比如甲烷、生物柴油甚至生物乙醇,从微藻中提炼出高附加值的生物柴油,被视为替代化石柴油的最好原料。

  筛选油脂含量高的株种

  目前国内微藻能源研发一般停留在异氧发酵阶段,通过增加葡萄糖来提高微藻细胞数目。而周志刚则设计定制了光生物反应器,在室外光合自养,发挥藻类优势,试图规模化生产能源微藻。

  其实在周志刚办公室门外的走廊里,早就立着十几个光照培养箱。这些像电冰箱一样的培养箱一字排开,里面竖着一根根放置着不同微藻的玻璃反应器。微藻在日光灯的光照下,发生着光合作用。与室内反应器里的日光灯比,自然光更利于藻类生长,在《能源微藻规模化生产关键技术研究》课题获得国家海洋局海洋可再生能源专项基金支持后,他把平台搬到了室外。

  “一个细胞即使含有100%的油,但是没有一定的量,也不可能产业化。”周教授说,他的研究就是为达到这个“量”在铺路。

  藻类品种繁多,但可用的并不多。“未来的目标是构建一个微藻资源库,藻株数量超过500株。然后筛选出一两株生长速度快、适应性强、可持续稳定培养、油脂含量高的微藻,从而提高油的品质。”周志刚说。

  科学家们当然明白,微藻生物柴油的生产成本在短期内要远高于化石柴油,因此目前国内市场还没有使用藻类生物柴油。在寻找到最有效的微藻后,他们还要形成一套高油脂含量微藻培养与废水、废弃处理相结合的技术,以及开发可规模化利用微藻生产生物柴油的整套技术与装备。

  通过高附加值产品带动能源微藻产业

  周志刚教授找微藻,就是为了应对能源危机。“用10-15年,有可能解决瓶颈问题。”

  他告诉记者,我国“十二五”生物技术规划中,生物质能已经被列入。他的看法是,“十二五”期间,先要通过高附加值产品带动微藻能源产业。比如微藻中虾青素含量高,可以提炼出来使用;花生四烯酸是婴儿奶粉不可或缺的成分,如果提炼出来,通过高附加值产品推动,则可以带来巨大的经济利益,企业就愿意投资,从而带动微藻能源产业。据他估计,“十三五”期间,我国有望制备出微藻生物柴油。

  “燧人氏钻木取火,那是人类最早使用生物质能。1900年巴黎世博会的时候,有科学家提出花生油变生物柴油,但是当后来发现了石油这样的化石能源后,人们就放弃了对生物质能的探索,我们现在是回到生物质能的起点。”周志刚说。

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实习编辑:Cassie.D

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