4小时增殖一倍，藻类或成未来能源救世主（转）
2012-10-25 11:12阅读：
目前正在进行的一项研究或许会完全改变燃料的常识，那就是微藻类研究。研究的具体内容是，利用这种藻类旺盛繁的殖能力，进行大量繁殖，然后利用这些藻类榨油，以替代石油和汽油。
以生物资源为原料的生物质燃料，即使燃烧也不会增加大气中二氧化碳含量，作为一种可再生能源受到了很大关注。
欧洲从2012年1月起，规定国际航班必须执行减排温室气体的义务。由于预计这一规定会被进一步强化，航空公司等作为二氧化碳减排对策，一直在利用混合了生物质燃料的喷气燃料反复进行着试验飞行。航空业界对在品质和成本方面具备竞争力的生物质燃料寄予厚望。
以玉米等为原料的生物质燃料已为大众所熟知。不过，作物无法迅速增加耕种面积。在有限的作物中，如果用于制造燃料的作物增加，会导致粮食价格暴涨，影响粮食的稳定供应。因此，生物质燃料研究的主流目前正在向非食品类植物转移，其中最有力的候选就是微藻类，全球燃料生产效率最为出色的藻类。
实现石油替代燃料的国产化
藻类作为生物质燃料的原料备受关注的原因在于可大量生产。据估算，1公顷玉米每年可产油172升，大豆可产油446升，而藻类预计可产油几万～10万升以上，有望实现大量生产。
如果用生物质燃料满足全球所有石油需求，玉米需要相当于全球现有耕地面积14倍的耕地，而培养藻类所需的土地面积仅为全球耕地面积的百分之几。藻类的单位面积产量远远超过其他植物。由于藻类实际上并不需要使用耕地，因此可以说几乎不会对食品生产产生影响。
可大量生产生物质燃料具有非常重要的意义。因为如果得以实现，燃料采购便可不再依赖产油国，而是由本国自行生产。
今年7月，美国及日本等22个国家在夏威夷海域举行了环太平洋联合军演（RIMPAC
），其中使用生物质燃料的舰队进行了公开军演。美军用于演习的生物质燃料包括利用食用油加工的燃料和从藻类中提取的燃料2种。力争在驱动战斗机及舰队的燃料方面减少对中东地区的依赖。当时舰队指挥官对媒体表示，“生物燃料可弥补美军的弱点”。美军已经将生物质燃料定位为战略物资。
美国能源部（DOE）作为国家事业，力争实现藻类生物质燃料的商品化，今年2月公布了新增加1400
万美元补贴的计划。之所以投入大量资金，推动民间进行相关研发，是因为这也是安全保障方面的主题。由于具有可大量生产潜力的藻类的登场，生物质燃料的重要性已不再局限于可再生能源，而是被看作获得可替代石油的国产燃料的手段。由于新兴市场国家迅速发展、资源量有限以及产油国政局不稳等原因，原油价格很有可能进一步上涨，各国对能源安全保障愈发担心。不过，如果大量培养藻类取得成功，连不拥有资源的日本都有可能成为“产油国”。
有望实现1升160日元
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| 利用光合作用生成碳化氢的布朗葡萄藻板 |
在研究用于制造燃料的藻类时，最大的课题是如何提高可成为燃料的油分的生产效率。筑波大学研究组为实现大量培养，目前正在研究名为“布朗葡萄藻（Botryococcus
braunii）”、利用光合作用成长的藻类。
“找出适合生产燃料的藻类是第1阶段。除了繁殖较快，查明量产所需的耐高温性及耐杂菌性等，也掌握着关键。从北海道到冲绳，我们从日本全国收集了多达200种的藻类，并进行了筛选。拥有筛选的专有技术是筑波大学研究组的一个重要特点。”
顺便一提，如果在日本生产燃料，藻类为日本原产也将变得重要。《生物多样性公约》的《名古屋议定书》中规定，通过利用遗传资源所获得的利益，由原产国和利用国共同分享。虽然藻类看上去没什么区別，但如果调查其基因序列，便可知道其原产国。为了在日本国内任意使用，就需要使用日本原产的藻类。
布朗葡萄藻的特点虽然是具备旺盛的生长力，但如果放置不管，并不会按照预想迅速繁殖。为了使其完全进行光合作用，需要持续进行搅拌。在从已成熟的藻类中提取出油分方面也必须下工夫。从藻类繁殖到提取油分，降低这一过程的成本是研究的第2阶段。彼谷教授介绍道，最初取得1升燃料需要花费几百日元以上的生产成本，之后经过不断摸索，取得的研究成果是，如果进行大规模生产，“1升燃料所需的成本可控制在160日元左右”。从成本方面来看，已经具有投入实用的可行性。
4小时既能增殖1倍的新品种
布朗葡萄藻的研究已经取得一定进展，同时，2年前又发现了有助于进一步提高生产效率的新品种藻类，受到了全球的关注。那就是被称为“Aurantiochytrium”的微藻类。布朗葡萄藻能够用6天左右的时间增殖1倍，而Aurantiochytrium仅用4个小时就能增殖1倍。
不过，Aurantiochytrium与布朗葡萄藻不同，不进行光合作用。是一种只有从体外摄取有机物才能生长的藻类。
“虽然存在如何提供繁殖所需“饵料”的问题，但夜间也可繁殖的藻类的存在，为全面大量生产燃料提供了更多的可能性。”由于这种藻类繁殖速度非常快，因此如果能够以低成本提供养分，便可实现燃料的低成本化及大量生产系统。
正在研究的是结合利用布朗葡萄藻和Aurantiochytrium两者的“混合繁殖”。提取油分之后的布朗葡萄藻“残渣”，以及布朗葡萄藻繁殖过程中分泌出的糖分会成为Aurantiochytrium的养分。也就是利用布朗葡萄藻的繁殖进行Aurantiochytrium的繁殖。
其他还有“下水污泥和食品工厂废水等含有有机物的废弃物，大部分都能成为Aurantiochytrium的饵料”。以这些有机类废弃物等其他生物质为营养，还有助于保持碳中立、减轻废水处理负担。结合利用布朗葡萄藻和Aurantiochytrium这两种不同的藻类，以提高生产效率，这种创意在全球绝无仅有，是筑波大学研究组的独创。
该研究的重要性在所在的“藻类能源系统研究基地”的建筑上，也得到了充分体现。建筑四周围有铁丝网栅栏，栅栏上部设置有带刺铁丝，与宽广校园内的其他多栋研究楼感觉截然不同。大门上着锁，需要通过内线电话说明来意，然后会有人从里面把门打开。
防守严密的原因：“大约2年前，有内阁调查室的人突然来了。大概是通过电视或者什么看到了。提醒我们，不能在这种毫无防备的环境下进行研究。他们说，美军将生物质燃料定位为战略物资，如果（用于培养的藻）株从（接受国家补贴的）研究室外流到国外，特别是与美国敌对的国家，会非常麻烦。因此大学急忙加强了守卫。”
力争“使日本成为产油国”
近期将利用休耕地等建成室外游泳池等，开始进行大量培养实证试验。在仙台，将借用污水处理厂，实施结合利用布朗葡萄藻和Aurantiochytrium的混合繁殖实证试验。计划把污水处理厂的污泥用做Aurantiochytrium的养分，把位于同一场所的焚化炉的废热用于温度调节，使藻类繁殖实现最大化。
如果在与研究室内培养不同的、接近实际生产的环境下，能够实现大量培养，便可迅速开辟出一条实现量产的道路。筑波大学研究组以“使日本成为产油国”为口号，一直在持续进行研究。期待他们能取得成果，实现梦想。
