重庆大学|微藻：“吃”下二氧化碳，“吐”出生物油二氧化碳|烟气|能源|反应器

微藻可通过光合作用将废气中的二氧化碳和废水中的氮、磷等转化为生物质。研究人员将微藻细胞破坏，提取细胞内的油脂、糖类等有机成分，可进一步制备出生物油、生物气等清洁燃料。
二氧化碳过度排放是全球气候变暖的罪魁祸首之一，如何能减少二氧化碳？比如，能不能把它“吃掉”？还别说，小小的微藻就有这样的“好胃口” ，而且它不仅能把二氧化碳“吃掉” ，还能变“碳”为“油” 。
重庆大学能源与动力工程学院的低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室的黄云副教授指出，如何实现二氧化碳的有效利用已成为各国科学家重点关注的问题，而微藻这一小小的古老生物凭借变“碳”为“油”的本领，已经成为我们固碳减排的好帮手。
小小微藻能变“碳”为“油”
小小的微藻能做到变“碳”为“油” ，与微藻体内的成分有关。 “微藻中富含的酯类和糖类是制备液体燃料的良好原料。 ”重庆大学能源与动力工程学院院长、低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室主任廖强介绍，在太阳光能的驱动下，微藻能够将二氧化碳合成为高能量密度的甘油三酯，而这些油脂分子不但能够制备生物柴油，也是提取高营养品EPA、DHA等不饱和脂肪酸的重要原料。
“微藻的光合作用效率是目前地球生物中最高的，是陆生植物的10到50倍。 ”廖强说，据估计，地球上微藻每年通过光合作用固定的碳约达900亿吨，能量达1380万亿兆千焦，可开发的能源约相当于全世界每年能耗的4—5倍，资源量巨大。
据了解，我国每年排放二氧化碳110亿吨左右，其中一半以上是燃煤烟气二氧化碳。在燃煤工业企业中利用微藻进行光合固碳，可以大大减少二氧化碳的排放，而且相比于传统燃煤电厂烟气减排技术，微藻固碳减排技术具有工艺设备简单、操作方便和绿色环保等优势。此外，微藻还具有群体众多、易培养且海洋、湖泊、盐碱地、沼泽等地方都可以生长等优点。
廖强表示，由于微藻兼具减少二氧化碳排放和可生产清洁能源的本领，因此它在国内外都受到了广泛关注。
不过想让在自然界自由生长的微藻成为工业线上的固碳“好员工” ，并非易事。如何人工养藻？哪种微藻固碳的效果更好？如何提高微藻固碳效率？这些都是科学家们需要解决的难题。
让固碳不再是“赔本买卖”
去年12月，在深汕特别合作区的华润集团海丰电厂里，国内首个立柱式微藻光合反应器减排转化利用燃煤电厂烟气二氧化碳的工程竣工。该项目攻克了微藻减排燃煤电厂烟气二氧化碳的前沿核心技术，突破了传统跑道池占地面积大和利用二氧化碳效率低等技术瓶颈，实现了规模化高效低成本的微藻固碳工艺路线。据测算，与传统跑道池微藻反应器相比，立柱式微藻光合反应器使每亩微藻产量和固定二氧化碳量提高了5倍，且立柱式反应器结构紧凑，光照条件优越，大大减少了微藻固碳设备的占地面积。
“这个项目为我国烟气二氧化碳减排的大规模产业化提供了经济可行的技术路线选择。 ”作为国家重点研发计划“煤炭清洁高效利用和新型节能技术”项目“二氧化碳烟气微藻减排技术”负责人，重庆大学能源与动力工程学院教授程军算了一笔账，煤化工厂烟气99%浓度二氧化碳捕集液化成本低于100元/吨，燃煤电厂烟气15%浓度二氧化碳提纯捕集压缩成本约为250元/吨，如果不能利用，进行封存还需要投入费用，对于企业来说，这是一笔赔钱的“买卖” ，但是通过微藻固碳则能实现碳利用，创造经济价值。目前市场上， 1吨食品级的藻粉可以卖到4万元，饲料级的价格为1吨1万—2万元，通过我们的技术，如果在煤化企业旁建起了微藻生产加工厂，吃饱了二氧化碳的微藻将变为值钱的藻粉，成为保健品、化妆品、动物饲料。