咨询委员讨论意见：

虞星矩委员的报道和建议很重要，尤其重要的是“组织协调所内生物技术部和从事洁净燃料化学及化工学科的课题组，在组织煤发电的多联产(IGCC)研究中多加一个CO₂吸收利用”的方案，可能在充分利用CO₂变弊为利的同时，生成出优质液体燃料。这样一个创新的方案最适合于国家能源实验室联合作战的优势。希望准备写有关煤洁净利用IGCC的同志能提出这种方案，供大家讨论。

林励吾

2007-3-29

一、信息、动态

2006年11月30日，在APS网页上，美国GreenFuel Technology Corp和Arizona Public Service Company报道了以微藻为生物质原料制备生物柴油研发所取得的进展。两公司在亚利桑那州建立了可与1040兆瓦电厂烟道气相联接的商业化系统，成功地利用烟道气的CO₂，大规模光合成培养微藻，并将微藻转化为生物“原油”，其产率可达到每年，每英亩提供5000-10000加仑（3784-7567L/亩）生物柴油和相当量生物乙醇的水平。随后，美国Solix Biofuels等多家公司相继公布了本公司在微藻能源研发中的进展和未来的计划。同时由美国著名实验室和科学家组成的national alliance 《Live Fuels》宣布了由国家能源局支持的“微型曼哈顿计划”，计划在2010年实现微藻制备生物柴油的工业化。2007年3月11-16日国际第八届海洋生物技术会议在以色列Eilat召开。3月14日，Israel Firm Sembiotic Ltd在会上展示了利用海藻（seeweed）吸收CO₂，转化太阳能为生物质能的同类技术，在离电厂烟囱几百米处的跑道池中规模培养海藻，并将其转化为燃料，每5公斤藻可产1升燃料。

国际上这一动向已引起我国和我国学者的注意。2月15日，科技日报以《青青绿藻炼出滚滚原油——美国启动微型曼哈顿计划》为题对绿藻能源进行了科普性的介绍和宣传，并预言由“微型曼哈顿计划”引领的这一新潮流将成为可再生能源研发的突破点。二月初，包信和所长在构思国家能源实验室规划的过程中，就美国亚利桑那州循环利用烟道气制备生物燃料的信息让靳艳博士整理些材料和说明。同时张卫研究员结合国际上的动态、反响就我所发展微藻能源的设想向有关领导和杨胜利院士作了汇报，在他们的鼓励下对1812组的工作进行了部分调整，并着手编写我院或我所组织绿藻能源项目的建议和计划。今年3月，我所咨询委就国家能源重点实验室的规划进行了两次讨论，发展绿藻生物能源的议题也引起了众多的兴趣。3月中旬，张博士将以色列Sembiotic Ltd发布的信息连同美国公司的上述资料迅速发回所内。林励吾院士收到信息，即转发与我，并要求我就绿藻能源这一问题结合咨询会两次关于我所如何发展生物质能研究的讨论提出些意见和建议，以利于推动这一议题的全所性讨论。

二、微藻能源简介

微藻被归类为自养型微生物，因其细胞内存在光合作用系统PSII也被称为微藻植物。微藻具有吸收太阳能，固定CO₂，产生生物质的能力（即光合作用能力）；同时，微藻的增殖速度较快（倍增时间约3-5天）。微藻中的绿藻是唯一的淀粉基藻类，其淀粉含量一般为20-30%，某些藻类可达40-60%。微藻油脂含量因藻种而异，一般为20-30%，最高可达60-70%。从增殖速率、无季节限制及藻体组成看，微藻是一种最为理想的生物炼制能源的原料，单位占地面积可获得产油量最高（见表一）

表一、微藻产油与部分植物比较

利用微藻作为生物炼制能源还具有如下优势：微藻培养不占用耕地；微藻培养可利用废弃CO₂，从而与CO₂的处理和减排相结合（占地1平方公里的藻农场可年处理5万吨CO₂）；微藻体无复杂的纤维素、半纤维素组分，炼制工艺相对较为简单；微藻可成生物药物和其他化工产品的母体。

实际上，美国国家能源局从1976年起就启动了微藻能源研究的《Lake Back》计划，总投资为7500万美元。该计划于1996年中止，其原因归结为藻类制油成本过高（1995年估价未来成本可在1.4-4.4美元/加仑）。从今天的形势推测，有可能还研究已从纯粹的政府投资转向为企业研发。从目前各公司提供的信息，微藻制油的成本偏高（见表二）

表二：微藻现有产油成本比较

微藻产油的主要成本来自于微藻生物量的制备。涉及到的相关技术有：微藻的高生长速率、低成本培养基及培养工艺的优化；废弃CO₂的捕获、净化和利用；低成本的光生物培养系统；微藻生物量的低成本收集。美国能源局计划在各项技术全面进展的前提下将微藻产油的成本与2015年降至2-3美元/加仑。从而对该领域的研究提出了明确挑战，同时也提供了相当的机遇。

三、化物所和微藻生物质能源

长期以来，我所以能源化学为学科基础，在化石能源清洁、高效利用上取得了大量的成果。作为正在筹建的国家能源重点实验室，除坚持原有的研究方向外，对新能源特别是可再生能源领域应积极开拓。

生物质能使世界各国均在发展的可再生能源，生物质能的利用也已取得了良好的进展，然而要实现较大幅度地取代化石能源还有一定的困难，其中成本与价格是主要矛盾。生物质能来自于太阳能。由植物光合作用所形成生物质其基本化学组成还是碳水化合物，其所含的能源仍属化学能。正因为如此，生物质的加工转化可部分采用传统化石能源加工的技术和手段，并在此基础上与生物转化技术相结合，发展为新的能源转化技术。化物所长期积累的能源化学学科基础将能在生物质的形成、加工转化过程中发挥重要的作用。

今年三月，王清遐研究员在咨询委会议上就生物质能的问题强调了一个观点。他认为生物质能研究的根本问题在于如何为太阳能的转化、利用，CO₂的吸收、排放提供一个良性的循环。这就意味着生物质能的研究不能单纯着眼于废弃生物质的加工利用，而应将新能源开发与温室气体的处理、减排有机的结合。而发展微藻生物质能源正符合这一思想。

微藻能源的研究主要包含如下三方面的内容：

1、优质藻株的培育

2、藻生物量大规模、低成本的生产与收获

3、微藻生物质有效转化为生物柴油、生物乙醇、生物燃料气和化工产品

就具体研究内容看，目前我所的基础还较为薄弱。可相关的研究工作有：1812组制氢的研究以及刚刚验收的长海县委托的饵料微藻的高密度、低成本培养的研究；1816组的微生物柴油的研究。然而我们在能源化学领域的基础将会体现出我所在组织该项研究中所存在的明显优势，如，膜分离CO₂技术，渗透蒸发膜用于乙醇发酵、气化重整技术以及工程放大的能力与技术。因此，我认为在“微型曼哈顿计划”引领的这一潮流中，我所应积极地投入，参与迅速将发展微藻生物质能源规划为我所能源研究领域重点发展的新方向。

四、几点建议

1、鉴于张卫研究员正在着手编写组织微藻能源项目的计划，建议其迅速提供计划的初步内容，以便领导组织讨论和决策。

2、建议尽快地安排一批有利于提升我所在该项目研究中实力的课题，所内给予足够强度的支持，迅速起动，快步赶上。

3、微藻能源的研究应在全所范围内组织与协调，使其能起到一石激起千层浪的作用。

上述建议欢迎批评、指正！

虞星炬

2007.3.26