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
家园 【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 飞人兄的帖子引起了大伙很高的兴趣，讨论十分激烈。小可不才，也来凑个热闹。
首先，和大多数人的理解不同，利用微藻来生产生物燃料并不是一个新主意。在七十年代能源危机的压迫下，美国当时的卡特政府合并了联邦政府之下所有与能源有关的机构使之成为美国能源部 (US Department of Energy, DOE)；同时，卡特政府成立了一个太阳能源研究院(Solar Energy Research Institute，SERI)。DOE通过SERI设立了数个大型的研究项目来开发各种各样来自太阳的能源，生物燃料这个项目就是其中之一。可能有人就问了，这生物燃料的项目为啥归研究太阳能的管呢？这太阳能嘛，不就是那硅电池板和太阳能热水器吗？其实呀，我们地球上的大部分能源都是来自太阳，如风能、水能、生物能（来自太阳光）等等，就连石油和天然气也是来自太阳（古生物能）。
生物燃料这个大大的项目中包含有研究各种替代燃料的分项目，如研究用乙醇和甲醇替代来自石油的汽油；用植物原料产生甲烷气体；用天然的油料生产生物柴油替代来自石油的柴油。水生生物项目就是生物燃料这个大项目中的一个分项目，是研究如何利用水中的生物（以研究藻类为主）生产生物燃料（包含有研究生产氢气、甲烷、生物柴油等等项目，但是后期以研究藻类生物柴油为主）。
水生生物燃料项目从1978年启动，直到1982年都是着重在如何利用微藻来生产氢气。夏威夷大学的可再生能源研究所在此方面做了很多的工作，也成功地筛选到了一些可以产生氢气的蓝绿藻（blue-green algae, 好像也叫蓝藻）。但是，这些藻类比较娇气，必须在一个密闭的空间里面生长，生产成本太高。从1982年之后，水生生物燃料项目的研究重点变为如何利用微藻来生产生物柴油。虽然科学家们在这个领域有很大的进步，比如，筛选出了含油量高达70 －80％的特殊微藻，基因工程技术方面也有了突破；但是，美国能源部在1998年还是决定停止资助这个项目。
那谁，拿着这么大瓶的水，让我也喝上几口 。。。。。。。。
元宝推荐：爱莲,
本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)家园 有的外星球上有大量甲烷。 这应该说明石油和天然气不一定全部来自古生物能。
家园 【原创】微藻与生物燃料 三 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？
元宝推荐：爱莲,家园 花 家园 这个小猪猪不简单！！！ 您要是搞成了，很可能在为人类立大功的同时，好好发一笔。
公司要是上市的话，告知河友们一声哈……
家园 总统见笑了！ 生物燃料已经是一 个政治问题，在欧、美都有往石化燃料中添加的强制比例，未来的需求量是大大的。
很多河友是学生物的，应该对如何打烂微藻的细胞有很多的建议才对啊？
家园 如果用污水的话， 养澡还不如养菌。 利用产甲烷细菌无氧呼吸产生甲烷， 没有分离的问题，技术上也相当简单。 在地上挖一个大坑，越深越好，在上面架一个塑料大棚， 放污水，停留几天就可以开始收集甲烷气体，收集的甲烷就可以直接用来发电。
家园 那点甲烷气体够干什么的 要想发电，您至少得把河里的萨苏，老冰，等等挖坑牛人全拉去干这活。
还有一个问题，这坑您挖那儿呀。
农民伯伯在家里弄一个挺合适的，建发电厂可就差远了。
家园 不一定要建大的。 搞个小发电站俺村里用用也行啊。
家园 看我下面举的那个例子 那个Melbourne Water 的West Treatment Plant可是有现成的坑，只要往上面蒙塑料薄膜就是了， 不够周围有的是地接着挖就是了（ 这个污水处理场面积顶的上新加坡6分之一，目前在用的只有三分之一，剩下的闲置中）。
另外，其实我觉得这种后院里非集中的发电方式也不是不可以考虑