本報記者 劉 霞

　　據《日本經(jīng)濟新聞》最近報道，今年4月，總部位于日本川崎市的千歲實(shí)驗室公司在馬來(lái)西亞設立了全球規模最大的藻類(lèi)培養設施，旨在利用二氧化碳生產(chǎn)生物燃料。該公司的目標是在用培養藻類(lèi)制造生物燃料時(shí)，將其成本控制在能與化石燃料競爭的水平。

　　千歲實(shí)驗室公司并非唯一對培養藻類(lèi)制造生物燃料寄予厚望的公司，其志同道合者還有來(lái)自德國等國家的企業(yè)，他們都希望培養藻類(lèi)來(lái)制造燃料，實(shí)現凈零排放。當然，就目前而言，讓培養藻類(lèi)“變身”生物燃料還面臨成本高昂、需要技術(shù)革新等難題。

　　生物燃料受到關(guān)注

　　近年來(lái)，生物燃料受到極大關(guān)注，因為它們被認為是碳中和的，有助于取代化石燃料，緩解全球變暖。用藻類(lèi)作原料來(lái)制造生物燃料極有潛力，但大規模的藻類(lèi)生產(chǎn)仍然面臨碳供應、水供應和土地需求等挑戰。

　　據報道，千歲實(shí)驗室公司設立的藻類(lèi)培養設施位于馬來(lái)西亞沙撈越州首府附近的火力發(fā)電站內。研究團隊在約4.6公頃的區域內，密集擺放著(zhù)裝有培養液的透明袋，用于培養淡綠色藻類(lèi)，熱帶特有的強烈陽(yáng)光會(huì )刺激藻類(lèi)活動(dòng)。

　　培養出的藻類(lèi)稱(chēng)為“衣藻”，能吸收二氧化碳，借助光合作用進(jìn)行代謝，在此過(guò)程中生成類(lèi)脂質(zhì)。研究人員可從類(lèi)脂質(zhì)中提取脂肪酸(生產(chǎn)油的原料)，再對其進(jìn)行精煉，獲得的生物燃料可用于飛機和汽車(chē)。

　　據悉，用于培養藻類(lèi)的二氧化碳來(lái)自火力發(fā)電站排放的氣體。工作人員培養藻類(lèi)3天左右，就可提取類(lèi)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。按干燥重量計算，每年可產(chǎn)出350噸藻類(lèi)，最多可生產(chǎn)8噸可持續航空燃料(SAF)。

　　多家公司對藻類(lèi)寄予厚望

　　千歲實(shí)驗室公司主導的項目名為MATSURI，三井化學(xué)、ENEOS和資生堂等企業(yè)參與了該項目。

　　此外，德國費斯托有限公司還推出了“仿生細胞工廠(chǎng)”，這是一種在鮮少接觸外界空氣的透明管內培養藻類(lèi)的裝置。通過(guò)“光仿生細胞”項目，費斯托在2022年漢諾威工業(yè)博覽會(huì )上展示了其首款用于藻類(lèi)自動(dòng)化培養的生物反應器。

　　在2023年的漢諾威工業(yè)博覽會(huì )上，該公司展示了生物轉化產(chǎn)業(yè)化道路上的下一步：仿生細胞工廠(chǎng)。仿生細胞工廠(chǎng)包括了一個(gè)整體的生物過(guò)程：從持續監測和分析優(yōu)化藻類(lèi)培養到收獲、再到各種成分的進(jìn)一步加工和精煉。獲得的產(chǎn)品可用于化學(xué)、食品或制藥行業(yè)。與化學(xué)過(guò)程相反，整個(gè)操作不需要高溫高壓，也不涉及毒素。

　　據介紹，該裝置能從空氣中吸收二氧化碳，將之濃縮后提供給藻類(lèi)，還能自動(dòng)管理溫度，提供磷和氮等營(yíng)養成分。它還會(huì )記錄藻類(lèi)的大小和數量，掌握生長(cháng)情況，后期使用生物酶對脂質(zhì)進(jìn)行精煉。

　　降低成本是重中之重

　　盡管培養藻類(lèi)制造生物燃料具有廣闊前景，但與傳統化石燃料和其他生物燃料相比，其成本仍然相對較高。

　　首先，藻類(lèi)的培養需要仔細控制環(huán)境條件，例如光線(xiàn)、溫度和營(yíng)養物質(zhì)，這可能極具技術(shù)挑戰且會(huì )消耗大量能源?！度毡窘?jīng)濟新聞》網(wǎng)站在報道中指出，傳統做法是在戶(hù)外大型水池內培養藻類(lèi)，但這種方法容易混入雜菌，而且建設大型水池的成本也比較高。

　　鑒于此，千歲實(shí)驗室公司使用的是價(jià)格低廉的聚乙烯袋，可輕松開(kāi)展大規模生產(chǎn)。該公司的目標是，自2027年開(kāi)始動(dòng)工建設規模達2000公頃的培養設施，約是現有規模的400倍。公司表示，隨著(zhù)生產(chǎn)規模的擴大，將來(lái)利用藻類(lèi)制造生物燃料的成本將降至每升約3美元。

　　有科技咨詢(xún)公司指出，如果實(shí)現每升約3美元，則藻類(lèi)制造的生物燃料可與包括化石燃料在內的其他燃料競爭。據悉，日本政府提出了2030年將生產(chǎn)成本降至每升約100日元(約合0.7美元)的目標。

　　此外，讓藻類(lèi)干燥，將脂質(zhì)分離出來(lái)，也需要耗費很多時(shí)間和勞力，這也是成本高企不下的主要原因。大成建設公司和埼玉大學(xué)等開(kāi)發(fā)出了能將脂質(zhì)排出體外的藻類(lèi)，由此可省去耗費大量能源的干燥和脂質(zhì)分離工序。這種方法不僅更加簡(jiǎn)單，藻類(lèi)也可繼續生長(cháng)。

　　技術(shù)革新不可或缺

　　業(yè)界一致認為，為進(jìn)一步降低成本，有必要進(jìn)行技術(shù)革新。

　　研究人員一直在改進(jìn)藻類(lèi)培養系統，例如開(kāi)放式池塘、封閉式光生物反應器等，以?xún)?yōu)化藻類(lèi)生長(cháng)條件并提高生產(chǎn)力。先進(jìn)的監測和控制系統，包括自動(dòng)化和人工智能，也已被集成到藻類(lèi)培養系統中，以?xún)?yōu)化養分吸收、光照和其他生長(cháng)參數。

　　研究人員也一直在開(kāi)發(fā)更先進(jìn)的收獲和提取方法，例如絮凝、離心和無(wú)溶劑方法，以提高脂質(zhì)回收效率，同時(shí)降低能耗和生產(chǎn)成本。此外，利用沙漠等農作物無(wú)法生長(cháng)的地方來(lái)培養藻類(lèi)也令人期待。