主题：【原创】微藻与生物燃料 --- 和倥偬飞人兄的生物燃料之藻类革命 -- piggy

按微藻在自然界的分布、种类和数量来说，有四大类微藻：

1）硅藻（diatoms or bacillariophyceae） 这应该是最大的一类单细胞微藻，在自然界大约有100，000种。这类微藻的最大特点是其细胞壁含有硅元素，主要存在于海洋，但是在淡水环境中也有不少。油脂是硅藻储存炭元素的一种方式，所以，所有的硅藻都含有或多或少的油脂也就是脂肪酸甘油酯，通过简单的酯交换就可得到生物柴油。

2）绿藻（green algae or chlorophyceae） 这也是一类很常见的微藻，主要存在于淡水环境中。绿藻可以单细胞的形式浮在水中，也可以大量的细胞聚成一团，这就是我们常常在水沟里见到的东西了。绿藻储存炭元素的主要方式是淀粉，不过在某些条件下也可以生产油脂。

3）蓝藻（blue-green algae or cyanophyceae） 蓝藻可以吸收空气中的氮，是以前种水稻的肥料来源。由于这一类微藻在结构上更象细菌，所以蓝藻又可以被叫做蓝细菌（cyanobacteria）。蓝藻其实就是一类可以进行光合作用的特殊细菌，广泛地存在于海洋，淡水和陆地环境中。发菜就是一种蓝藻，长在陆地的草原上，大家想不到吧？

4）金藻（golden algae or chrysophyceae） 金藻和硅藻很相似，其细胞含黄色、褐色或者橙色色素。这类微藻储存炭元素的方式是淀粉和油脂。

单细胞微藻是一类非常古老的生物，如硅藻、蓝藻是和细菌一样的原始生物；绿藻是植物的祖先。虽然这些微藻的光合作用机理和植物的相似，但是它们的效率更高。再加上微藻细胞浮在水中，可以更有效地利用水、二氧化碳和其他的养分，所以它们的生长速度大大地超过普通植物。由于以上的原因，在同样的单位面积下，微藻可以比陆地的油料作物多产出30倍的油脂。

在水生生物燃料项目的早期阶段，科学家们都是着重在筛选可以产生氢气的蓝藻。虽然在实验室里成功地培养出了一些可以生产氢气的微藻，但是，氢气产量很低；更重要的是，这些藻类必须在一个密闭的无细菌和无其他藻类的特殊环境里面生长。这样一来，大规模的生产就不可能在低成本下进行了。后来，科学家们转向筛选可以产生大量油脂的微藻，经过多年的努力，他们确实找到一些高脂肪含量的微藻，在实验室里培养出来的微藻有时可以产生达到其干重70％左右的油脂！（个人对这个结果还是有看法的，他们是使用氯仿和甲醇来抽取油脂，我认为这样会把其他杂质也抽了出来）不管如何，培养出这些含有大量脂肪的微藻是一大进步；不过这些藻类还是无法和其他藻类竞争，在一个开放的体系中会被其他藻类取代。由于密闭的体系生产成本太高，真正生产这些高脂肪含量的微藻还是不划算的。夏威夷有一家叫AQUEOUSEARCH的公司，开发了一套十分先进的微藻生产体系，所有的培养条件都可以自动控制。尽管它的技术很好，生产的又是价值较高的保健食品，不过，这家公司还是破产了 － 生产成本还是太高。

目前，大家基本上已经达成一个共识，就是利用微藻来生产生物柴油一定要在一个开放的体系中。一个方向就是利用污水处理体系来生产微藻，大量的城市污水其实是营养过剩的，非常适合用于培养微藻，这样一来既得到了大量的BIOMASS，又清洁了污水，一举两得。另一个方向就是利用发电厂的废气来生产微藻，发达国家的发电厂排出的二氧化碳是要付钱的，正好培养微藻需要大量的二氧化碳，也是一举两得的事。

基于在加州和夏威夷的实验，美国在新墨西哥的一家旧污水处理厂建立了一个1，000平方米的试验体系。这个体系吸收了90％的打进水中的二氧化碳，单日的最高产率可以达到每平方米50克，不过，由于温度的变化，这个产率无法长期保持。

无论是利用污水还是利用发电厂的二氧化碳来生产微藻，在这样的体系中真正的生产成本是如何收集微藻。由于单细胞的微藻如硅藻会浮在水中，如何低成本地除去生产体系中大量的水就成了一大挑战。离心法会消耗大量的能源，泡沫浓缩法有一定的优点。还有一个同事是用鱼，鱼在用鱼腮过滤水时，会收集大量的微藻，最后会混在鱼屎中排出来。

在收集微藻之后，其水分还有90％左右（5％ － 10％微藻），如何抽取油脂也是一大问题。我们有一个项目就是研究如何不经过干燥，直接抽取微藻的油脂。不知各位大师有什么好建议？