技术在线 2010/04/22 00:00

    作为不依赖于化石资源的燃料，生物燃料逐渐得到普遍认可。但在应用上，使用高等植物的现有手段还存在极限。其原因在于单位面积的收获量较小，并且还会浪费珍贵的水资源。作为解决之策，业界开始开发使用藻类的生物燃料。这样的话，不仅单位面积的收获量可达到现有手段的3～40倍，而且基本上不用水。不过，要想实用化，今后还必须要降低成本，不断摸索与吸收CO₂相结合的方法。

　　日本经济产业省2010年3月5日就生物燃料提出方针，表示“按LCA（生命周期评估）计算，如果CO₂减排量达不到50％以上的话，就不能获得碳中和（Carbon Neutral）认证”。这是一项非常严格的规定，目前只有利用巴西现有农田种植的玉米、日本国内的甜菜以及建筑废料制成的燃料能够获得碳中和认证。对于目前仅靠经济合理性尚无法成立、依赖于扶持及补助的生物燃料来说，能否获得碳中和认证，将关系到其盈利与否。这样一来，通过开辟森林来栽培燃料用植物的业务模式就变得不再可行。

　　而藻类则可解决这一问题。通过养殖藻类来制备燃料的技术从生物学阶段迈向工程学阶段。荷兰壳牌（Shell）、美国埃克森美孚（Exxon Mobil）等石头巨头，以及美国陶氏化学（Dow Chemical）等化学品厂商已开始着手开发。其中，埃克森美孚甚至投入了超过6亿美元的巨资，其力度之大可见一斑。美国拥有大约200家生物风险公司，大量风险投资纷纷涌向通过养殖藻类来制备燃料的领域。

　　在日本的汽车关联厂商中走在前列的是日本电装。该公司已开始在基础研究室内进行藻类培养（图1）。培养了两种目前最受xx的微细绿藻（Pseudochoricystis）*及葡萄藻(Botryococcus)*。在微细绿藻方面与庆应义塾大学、中央大学及京都大学合作，而在葡萄藻方面则与筑波大学合作，基本囊括了日本国内的主要参与者。

*准确的名称为Pseudochoricystis ellipsoidea。是一种绿色的单细胞植物。
*准确的名称为Botryococcus braunii。葡萄藻除了braunii之外，还有两种。

　　微细绿藻是日本海洋生物技术研究所的藏野宪秀等从温泉中发现的，电装挖来藏野并以其为研究骨干开始研究。在该研究所关闭后，电装获得了该研究所转让的微细绿藻使用权。

可制造大量燃料

　　藻类的优势在于单位占地面积的收获量较大。目前开发的藻类，其目标值为每公顷土地每年可制造684GJ的燃料（图2）。

　　如果用高等植物来制造生物柴油燃料（BDF）的话，大豆为17GJ，油菜籽为46GJ，油棕榈为230GJ，因此藻类可达到这些作物的3～40倍。另外，在生物乙醇的原料中，玉米为64GJ，甘蔗为141GJ，而改用藻类的话，则可达到5～10倍。

　　不过，在相同面积上设置太阳能电池的话，一年便可“收获”4800GJ。因此有争论认为，“如果是铺设太阳能电池，而不是制造生物燃料的话，或许可以驱动EV（电动汽车）”。但问题是太阳能电池的初期投资很大，而且车载充电电池的价格目前也较高，在经济上并不划算，因此从发动机车型仍将长期处于主流地位来看，{zh0}还是进行综合判断。

　　虽说如此，如果在收获量的数字上处于{jd1}下风的话，“进行综合判断”的建议自然也无法站住脚。生物燃料要想与太阳能电池竞争，只有凭借藻类而非高等植物，才有取胜的希望。

　　通过澡类能够获取大量能源的原因在于其生物效率较高。微细绿藻的细胞大小为5μm，是一种小型、单细胞、无干无枝无根的藻类（图3）。而葡萄藻是一种以群簇（同类细胞聚集而成的群）形式存在、藻体大小为30～500μm的藻类。这两种藻类均浮游于水中，无需生成用于支撑自已的构造物，因此不耗费能源。通过光合作用生长繁殖，生存方式十分简单。

　　藻类不仅节省土地，还不会浪费水资源。在农业用水原本就面临枯竭的当今时代，如果生物燃料的产量不断增加，就会危及到水资源的供应。高等植物将气孔蒸腾作为抽水泵来为各细胞供应水分。具体而言，就是进行超过光合作用所需水量的蒸发，凭借水分失去后形成的“负压”，通过根来汲取水分。而作为水生单细胞植物的藻类则是通过扩散由细胞膜吸入水分，因此只要水量能够完成光合作用即可。（未完待续，记者：浜田基彦）