《能源工程-期末论文.》.docx

1
藻类作为生物能源的研究现状与前景展望
摘 要 随着石油资源的日益减少及实现低碳经济的迫切需要，藻类能源已成为世界各国重点研究与发展的战略方向。藻类能源关系国家能源重大战略储备，因此我国迫切需要自主开发藻类能源产业化技术。文中分析了藻类能源的研究现状和优势，及目前藻类能源产业化中存在的瓶颈和亟待解决的问题，既包括基础科学研究内容，也包括产业化进程中亟待解决的关键技术问题。在此基础上，对藻类生物能源的未来进行了展望，并寄予了笔者对藻类能源广阔前景的期望。
关键词：生物能源；藻类；藻类制氢；藻类产油
概论
能源安全是国家战略安全保障基础之一。，，我国的能源问题非常严重，每年原油进口量相当大。[1]以石油为原料的液体燃料燃烧还将造成大量的污染物。如美国经过多年的统计，空气中主要污染物如CO2和颗粒悬浮物的约70%来自各种燃料燃烧的排放物，硫化物等污染物主要是来自于燃料燃烧。[2]
有限储量的化石燃料的减少、能源需求的不断增长以及化石燃料燃烧造成的环境污染和温室效应，使21世纪的能源面临巨大挑战，可再生能源将成为未来可持续发展能源系统的主体。美国能源部在1993年和1997年的2次规划中都将生物能源作为重点发展方向；欧盟在2000年11月提出了清洁能源“绿皮书”，又于2002年4月也启动了“欧洲聪明能源计划”，计划在2010年生物能源达到12%以上。[2-5]
生物能源是指利用生物可再生原料及太阳能生产的能源，包括生物质能生物液体燃料及利用生物质生产的能源如燃料酒精、生物柴油、生物质气化及液化燃料、生物制氢等。[4]
在众多的生物能源中，藻类因其分布广泛、油脂含量高、环境适应性强、生长周期短、产量高等特点，以及在产油和产氢方面的突出表现，正成为世界各国生物质能源研究的重点。
2
藻类作为产油生物能源
研究背景
研究历史
藻类作为生物柴油原料的研究始于20 世纪60年代。[6]20 世纪70 年代中东战争等因素导致国际原油供应紧张，美国、日本、澳大利亚等西方国家为了减少对进口原油的依赖，大力资助藻类培养产油项目。其中，美国在1978−1996 年由国家可再生能源实验室牵头并联合多个单位进行的《水生物种计划-藻类生物柴油》最为著名，该计划开展了包括产油藻类优良藻种筛选、培养模式、油脂代谢调控与分子操作等方面的研究。[7]
虽然利用藻类产油在技术上可行，但其成本比当时石油价格高出很多。所以，能源藻类的研发曾一度中断。
20 世纪90 年代以来，随着世界经济的快速发展，对石油需求增加，不仅导致价格上涨，而且石油基能源产品的大量消费使温室气体排放增加，生态环境恶化，世界各国又开始大力发展环境友好的藻类生物柴油。[8]2006-2008 年，石油价格的大幅上扬，进一步推进了藻类能源产业化技术的发展，美国等发达国家的政府和企业在该领域纷纷投入或计划投入大量资金进行藻类能源的产业化技术研发，在国际上掀起了一股势不可挡的藻类能源开发热潮，如埃克森美孚公司于2009年7 月宣布，将启动一项规模达6 亿美元的藻类生物燃料计划。[9-11]
为了加快藻类能源的产业化进程和总体部署，2008 年12 月，美国能源部召开了国家藻类生物燃料发展规划研讨会，2009 年发布了《藻类生物燃料技术路线图》草案，并已于2010 年6月28 日正式发布。英国、澳大利亚等一些发达国家也都纷纷启动了藻类生物柴油方面的科研项目。目前，全球已有150 多家专门从事藻类能源开发的公司，但尚无经济上可行的藻类能源生产系统。[12, 13]据英国《独立报》2010 年6 月10 日报道，空中客车公司“新一代钻石DA42”飞机，采用100％藻类生物燃料驱动，在6 月8 日开幕的柏林国际航空航天展览会上完成首飞，首次证明了藻类生物燃料完全可以独立为飞机提供发动机燃料，并且使用藻类生物燃料后排放的尾气中，碳氢化合物、氮氧化合物和硫氧化物分别是化石燃料的1/8、60%
4
和1/60。
战略意义
不断攀高的原油价格以及日益增长的能源需求和环境问题，促使人们开始重视生物燃料的研究。目前，生产生物柴油所用原料多源于油料作物，由于油料作物的油脂面积产率不高，大力发展生物柴油必然要占用大量耕地，影响粮食生产。而藻类种类繁多、分布广，是最简单、最古老的低等植物，可直接利用阳光、CO2 及N、P等简单营养物质快速生长并在胞内合成大量油脂，为生物柴油生产提供新的油脂资源。[4, 14]
随着研究的逐步深入、粮食-燃油争论的不断深化以及生物技术的爆炸式发展，工业和政府部门都将目光放在发展藻类生物燃料上。藻类的单位油脂含量高于油料作物，且培养