據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》6月15日?qǐng)?bào)道，利用生物生產(chǎn)凈零排放燃料的研究取得進(jìn)展。
4月，總部位于日本川崎市的千歲實(shí)驗(yàn)室公司在馬來(lái)西亞設(shè)立全球規(guī)模最大的藻類(lèi)培養(yǎng)設(shè)施，利用二氧化碳生產(chǎn)燃料原料。該公司的目標(biāo)是，未來(lái)將生產(chǎn)成本控制在能與化石燃料競(jìng)爭(zhēng)的水平。
為實(shí)現(xiàn)脫碳，以電動(dòng)化難度較大的飛機(jī)為主，各領(lǐng)域?qū)袅闩欧湃剂系男枨蟛粩嘣鲩L(zhǎng)?？沙掷m(xù)航空燃料(SAF)目前主要是利用廢棄食用油生產(chǎn)的。鑒于廢棄食用油供應(yīng)量有限，有必要向其他燃料轉(zhuǎn)型。如果可以降低成本，則利用藻類(lèi)生產(chǎn)燃料的做法較有發(fā)展前景。
在馬來(lái)西亞沙撈越州首府附近的火力發(fā)電站內(nèi)，千歲實(shí)驗(yàn)室公司設(shè)立的藻類(lèi)培養(yǎng)設(shè)施正式啟動(dòng)。
在約4.6公頃的區(qū)域內(nèi)，密集擺放著裝有培養(yǎng)液的透明袋，用于培養(yǎng)淡綠色藻類(lèi)。透明聚乙烯袋的厚度約為10厘米，高度接近一米。該公司對(duì)藻類(lèi)培養(yǎng)用袋進(jìn)行了多次改良。據(jù)稱(chēng)，若將所有袋子橫向放置，連在一起的長(zhǎng)度約為64千米。
熱帶特有的強(qiáng)烈陽(yáng)光會(huì)刺激藻類(lèi)活動(dòng)。被稱(chēng)為“衣藻”的藻類(lèi)吸收二氧化碳，在通過(guò)光合作用進(jìn)行代謝的過(guò)程中生成類(lèi)脂質(zhì)。工作人員接著從類(lèi)脂質(zhì)中提取脂肪酸，脂肪酸是生產(chǎn)油的原料。然后再對(duì)其進(jìn)行精煉，用于驅(qū)動(dòng)飛機(jī)和汽車(chē)等。
日本四季溫差較大，藻類(lèi)生長(zhǎng)速度變化大。在高溫多濕環(huán)境下，容易混入雜菌。而且，臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害頻發(fā)。而馬來(lái)西亞位于赤道附近，溫度變化較小，自然災(zāi)害少，適合設(shè)置藻類(lèi)培養(yǎng)槽。
用于培養(yǎng)藻類(lèi)的二氧化碳來(lái)自火力發(fā)電站排放的氣體。工作人員培養(yǎng)藻類(lèi)三天左右，然后提取類(lèi)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等。按干燥重量計(jì)算，每年可產(chǎn)出350噸藻類(lèi)，最多可生產(chǎn)8噸SAF。
傳統(tǒng)做法是在戶(hù)外大型水池內(nèi)培養(yǎng)藻類(lèi)。問(wèn)題是容易混入雜菌等。建設(shè)大型水池的成本也較高。千歲實(shí)驗(yàn)室公司使用的是價(jià)格低廉的聚乙烯袋，可以輕松開(kāi)展大規(guī)模生產(chǎn)。該公司的目標(biāo)是，自2027年起動(dòng)工建設(shè)規(guī)模達(dá)2000公頃的培養(yǎng)設(shè)施，是現(xiàn)有規(guī)模的約400倍。隨著生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，將來(lái)利用藻類(lèi)生產(chǎn)生物燃料的成本將降至每升約3美元。該公司首席執(zhí)行官藤田朋宏表示：“希望進(jìn)一步降低設(shè)施建設(shè)成本和藻類(lèi)培養(yǎng)成本。”
利特爾日本公司的浜田研一表示：“如果能實(shí)現(xiàn)將成本降至每升約3美元的目標(biāo)，則可以與包括化石燃料在內(nèi)的其他燃料競(jìng)爭(zhēng)。”
日本政府提出了2030年生產(chǎn)成本降至每升約100日元(約合0.7美元)的目標(biāo)。為進(jìn)一步降低成本，有必要進(jìn)行技術(shù)革新。
讓藻類(lèi)干燥、將油分離出來(lái)，需要耗費(fèi)很多時(shí)間和勞力，這是成本較高的主要原因。大成建設(shè)公司和埼玉大學(xué)等開(kāi)發(fā)出了不在體內(nèi)儲(chǔ)油而是將之排出體外的藻類(lèi)。由此可以省去藻類(lèi)干燥和油類(lèi)分離工序，而這一工序需要消耗大量能源。
油的回收變得更加簡(jiǎn)便，藻類(lèi)也可以繼續(xù)生存下去。
許多企業(yè)對(duì)藻類(lèi)寄予厚望。千歲實(shí)驗(yàn)室公司主導(dǎo)的藻類(lèi)利用項(xiàng)目名為MATSURI，ENEOS、三井化學(xué)和資生堂等企業(yè)參與了這一項(xiàng)目。
在海外，有些公司也開(kāi)始在類(lèi)似工廠的環(huán)境里穩(wěn)定培養(yǎng)產(chǎn)油藻類(lèi)。德國(guó)費(fèi)斯托有限公司等推出了“仿生細(xì)胞工廠”。這是一種在鮮少接觸外界空氣的透明管內(nèi)培養(yǎng)藻類(lèi)的裝置。
該裝置從空氣中吸收二氧化碳，將之濃縮后提供給藻類(lèi)，還能自動(dòng)管理溫度，提供磷和氮等營(yíng)養(yǎng)成分。它還會(huì)記錄藻類(lèi)的大小和數(shù)量，掌握生長(zhǎng)情況。后期油的精煉工藝使用的是生物酶。
有望實(shí)現(xiàn)凈零排放的燃料有很多種，但各有長(zhǎng)處和短板，尚無(wú)法確定最佳選項(xiàng)。至于利用玉米等谷物生產(chǎn)燃料，雖然相關(guān)技術(shù)已經(jīng)確立，但受糧食行情等因素影響，成本不穩(wěn)定。
適合耕種的土地有限。如果擴(kuò)大耕地面積，可能引發(fā)森林砍伐等問(wèn)題，給環(huán)境造成影響。
歐洲等地則在大力推進(jìn)對(duì)餐飲店和食品廠等產(chǎn)生的廢棄食用油加以利用。芬蘭耐思特公司在新加坡建廠，可利用廢棄食用油等生產(chǎn)多達(dá)100萬(wàn)噸的SAF。不過(guò)，廢棄食用油供應(yīng)量有限，無(wú)法完全滿(mǎn)足需求。
還有一種方法是，通過(guò)分解木材和農(nóng)作物殘余物所含纖維素來(lái)生產(chǎn)燃料。該方法尚未成功實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，大規(guī)模收集殘余物等的方法尚未確立，并沒(méi)有真正進(jìn)入實(shí)用化階段。
利用沙漠等農(nóng)作物無(wú)法生長(zhǎng)的地方來(lái)培養(yǎng)藻類(lèi)令人倍感期待。另一方面，也曾出現(xiàn)因無(wú)法確立批量生產(chǎn)技術(shù)而陷入僵局的情況。美國(guó)?？松梨诠驹鲑Y支持初創(chuàng)企業(yè)維里多斯公司，但后來(lái)退出了該項(xiàng)目。
雖然現(xiàn)階段全球SAF產(chǎn)量較少，但據(jù)預(yù)測(cè)，到2030年其產(chǎn)量將增至230億升，2050年將擴(kuò)大至4490億升。難以利用一種原料生產(chǎn)全部SAF，有必要開(kāi)展更廣泛的研發(fā)活動(dòng)。
