【绿色器件】最强的生物燃料——“藻类”(中)

上接本站报道:

无需后处理即可直接用作燃料

  另外,通过藻类获得的燃料,其质量还有望超过由高等植物获得的燃料。通过高等植物制造出的燃料为淀粉、油脂及纤维素等多种物质。但是,除了油脂之外,其他物质都不能直接形成燃料,需要进行发酵等处理制成乙醇,工序颇为复杂(图4)。这一过程不仅会使获得的能源有所减少,而且还要投入设备成本。



  而藻类可直接生成油脂。准确的说,在能够生成油脂的藻类中,可供选择的就是微细绿藻及葡萄藻。由于本身已经是油脂,因此通过最小限度的工序即可制成燃料,省去了发酵等麻烦。

  在微细绿藻和葡萄藻中,构成油脂的分子不含氧元素(O)或含量极少。高等植物形成的油脂准确地说并不是油脂,而是统称为生物柴油燃料的物质,在碳元素(C)排列中含有氧元素。这些氧元素可在长期内引起发动机受损,以及在固化温度高的实用区域出现凝固等问题。这就是现在轻油只能按几个百分点混合生物柴油燃料的原因。

  目前被看好的微细绿藻和葡萄藻各具特点。微细绿藻可生成相当于轻油的油脂,而葡萄藻可生成相当于重油的油脂。要说缺点的话,只是微细绿藻的外壳坚硬,油脂难以提取,而葡萄藻则需要花时间进行培养。

  微细绿藻具有在氮元素(N)不足的环境中会大量形成油脂的特点。可形成约为干燥重量30%的油脂。估计这是藻类在氮元素这一重要营养不足,生存受到威胁时,“作为一种防卫反应进入了休眠状态,并在其间存储油脂作为苏醒时使用的能量的结果”(庆应义塾大学{jd0}生命科学研究所研究员伊藤卓朗)。由于生成油脂时微细绿藻的生长、繁殖也会停止,因此实际上要分为充分供给氮元素使其生长、繁殖的阶段,以及停止氮元素的供给使其生成油脂的阶段。

  微细绿藻增殖迅速。8~9小时内细胞数量即可达到2倍。但葡萄藻只有其几分之一。由于是几何倍增,因此两者差距巨大。

  而葡萄藻则具有可在自已细胞的外侧生成油脂的特点(图5)。在“收获”油脂时可将油脂与细胞分离,只提取油脂。可获得为干燥重量20~75%的油脂。而且,分离后的细胞还可复原,循环使用,继续生成油脂。

  无论是普通藻类,还是高等植物,在收获时一般都要杀死其个体。这样的话,此前在繁殖、生长过程中用掉的能源就会被浪费。而且在处理藻类“尸体”时,还要投入能源和劳力。而如果能够循环再利用的话,就不会出现这种浪费。这就是将藻类当“肉牛”饲养与当“奶牛”饲养的不同。



成本仍然较高

  筑波大学对两种藻类的能源收支进行了推算,估计能源投入的回收时间(能源回收期,Energy Payback Time)为0.19年。而风力发电为0.2~2.0年,住宅用太阳能发电为20年以上,因此利用藻类的手段十分实用。

  但问题并不在于能源,而在于金钱收支。利用日本国内的30万公顷弃耕地培育葡萄藻,制造生物柴油燃料时,售价为155日元/L。而油菜籽为500日元/L,油棕榈为714日元/L,因此藻类在生物燃料方面已具备竞争力。不过,以废食用油为原料的生物柴油燃料为72~87日元/L,更具优势。但这一数值是以志愿者提供废食用油,不花费回收费用为前提计算成本而来的。

  所以,如果不与化石燃料对比的话,藻类生物燃料就不能充分体现其存在价值。通过化石燃料制造的柴油燃料,其售价只有110日元/L多一些,因此藻类生物燃料还需要降低这只差一步之遥的成本。据电装推算,生物燃料的具体成本从大到小依次为折旧、人工费、提取、收获、培养。人工费具体而言依次为油脂提取、收获、培养(图6)。

  藻类生物燃料虽说单独来看的话价格竞争力略显不足,但是还可考虑以副产品等其他手段来平衡收支的方法。

  其中一个方法是使其兼具CO2吸收装置的用途。也就是用其对发电站及炼铁厂商等排放的CO2进行光合处理。这样,便可通过排放权交易获得收入,从而降低燃料成本。

  电装认为倒不如将重点放在这一方面,“决定在将藻类制成燃料之前,先以吸收、固定CO2为目的”(电装基本研究所第8研究室室长渥美欣也)。而对于汽车用燃料,该公司则定位于“可作为长期目标”这一次要位置。



  另外,在吸收CO2的使用方法上也可充分发挥本身为藻类这一优点。如果利用高等植物来吸收CO2的话,如何使CO2到达叶绿素是一个大问题。为了将CO2输送到叶子附近而铺设管道是几乎不可能的事情。虽然也可进行温室栽培,在温室中充满CO2,但是利用温室栽培甘蔗和玉米的情况并不多,在这种情况下投入CO2吸收专用设备的话并不划算。而藻类不同,利用向水中吹送的方式,CO2便可到达细胞。

  除了排放权以外,还有其他收入途径。比如,使用排污水中的有机物来培育藻类,收取污水处理费。

  而反过来说,还可考虑出售在藻类培育过程中产生的物质。如果能够从藻类中提取部分成分,获得医药及保健食品等高附加值产品的话,即使降低燃料价格也可确保盈利。电装将MicroAlgae吸引到了共同开发成员中,该公司原本就是营养补充剂的产销公司,拥有这方面的技术经验。(未完待续,记者:浜田基彦)

■日文原文:最強のバイオ燃料、「藻」

■相关报道









 

郑重声明:资讯 【【绿色器件】最强的生物燃料——“藻类”(中)】由 发布,版权归原作者及其所在单位,其原创性以及文中陈述文字和内容未经(企业库qiyeku.com)证实,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。若本文有侵犯到您的版权, 请你提供相关证明及申请并与我们联系(qiyeku # qq.com)或【在线投诉】,我们审核后将会尽快处理。
—— 相关资讯 ——