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水藻将成为美国“最绿色”能源文章来源:中电新闻网 | 发布日期:2012-01-05 | 作者:顾永强 | 点击次数:
在美国科罗拉多州柯林斯堡发电厂里,两条平行的长约60英尺的轨道就像大型雪橇的两个滑板。一端是一个设有仪表盘的洗衣机大小的箱体。没有机器在运转,没有物体在发热,也没有任何声响。新的替代能源——水藻正在受到关注。 世界很多国家都在寻找清洁燃料。水藻是一种只要有阳光和水便可生长并能转化为燃料油的生物。美国科学家和能源公司开始启动用水藻转化燃料油的计划。从水藻中提取的植物油可以被转化成生物柴油,这种生物柴油几乎可以被当做所有柴油机的燃料。 水藻将成为“最绿色”的能源 目前,各国专家正积极倡导使用“绿色”能源,比如用太阳能、风力发电、水力发电等。还有一些科学家则更进一步,开始寻找更“绿色”的能源,那就是用水藻提炼燃油。科学家乐观地预测,只需种水藻提炼燃油,就能让人类摆脱对天然石油的依赖。科学家很早就提出用植物来提炼燃油,比如从油菜子和大豆中提炼燃油,不过很少人会想到用水藻来提炼燃油。但是,这种绿色植物现在却异军突起,成为最有力的竞争者,因为它有许多品质是其他植物所不具备的。 水藻是由简单的水生有机体组成的,通过光合作用储存光能,生产植物油。而植物油可以被转化成生物柴油,可以为任何柴油发动机提供动力。水藻有好几个重要的优点是其他油料植物所不具备的,比如水藻可以种植在更广泛的地方,而且能够迅速繁殖,更难能可贵的是,水藻几乎不需要特别的养分,它们需要的只是阳光、水和二氧化碳。此外,水藻生长的面积和体积比率是最高的。 水藻不仅能生产“绿色”油料,更可以吸收大量的二氧化碳,净化空气,可以说是一举两得。事实上,许多发电厂在厂区和周边地区种植水藻,吸收发电所产生的二氧化碳。在这方面,麻省理工学院做得最好,他们正在进行这方面的实验,利用发电厂产生的二氧化碳种植水藻。小规模的试验发现,这是一种可行性的概念,他们下一步要进行大规模的试验。 不过,要想进入后石油时代,让水藻油成为畅销产品,需要解决许多问题。生产生物柴油,首先遇到的就是选择水藻品种的问题。水藻有数千种,选到正确的种类是至关重要的。其次,水藻生长的速度极快,必须控制好种植的数量,如果太多,阳光就会不够,造成大批死亡,而如果太少则达不到所需要的数量。要解决这个问题,需要借助计算机来控制水藻的生长速度,也就是控制营养成分,不过这样做会增加成本,减少水藻业的经济利益。 即使成功地收获了水藻,还要面临着另一个难题,那就是如何把油提取出来。从大豆、油菜等植物中提取油是用冷压法,而水藻却不像大豆、油菜子有那么多的纤维,不能使用标准的榨油方法。不过从理论上说,从水藻中提炼油并没有想象的那么难,美国科学家证实,在水藻中加入化学添加剂就可以提炼出油来,在水藻浆中加入甲醇或者乙烷是目前最好的选择,相对来说又有效又可以节省成本。 瞄准以水藻为原料的新型生物能源 生物能源在美国可再生能源中所占的比例最大,从1998年的43%增加到2008年的53%。美国国会2008年5月通过一项包括加速开发生物能源的法案,要求10年后把从石油中提炼出来的燃油的消费量减少20%,代之以生物燃油。这需要每年生产350亿加仑生物燃油。2004年以来,美国生物能源的研究与开发朝着从玉米、大豆等农作物中提取乙醇的方向发展,专家称之为第一代生物能源。不过不少专家现在认为,美国有可能跳过以玉米、大豆为代表的第一代生物能源,直奔以水藻为代表的新型生物能源。[NextPage] 从水藻中提炼生物原油的研究,可以追溯到20世纪70年代的石油危机。危机解除后,美国政府几度中断研究经费,有关项目未能推进。近年油价飞涨导致水藻研究提速,现在已进入研究与开发的最后成熟阶段。按照计划,2010年启动多点示范工程,2011年同美国军方和政府签订第一批政府采购合同,2012年将签订第一批商业合同,2013年将大批量商业生产并降低销售价格,2015年以低售价抢占市场份额,2020年将主宰生物原油市场。美国军方对开发水藻资源最感兴趣,因为其飞机、舰艇、坦克、装甲车等,是世界上消费柴油最多的“油耗子”。2009年12月和2010年1月,新西兰航空公司、美国大陆航空公司、日本航空公司,先后用掺有水藻中提炼的生物燃油的混合航空汽油试飞成功。 美国全国水藻联合会研发部部长维尔?瑟蒙德认为,与第一代生物能源相比,新型生物能源具有无与伦比的优点:第一,玉米、大豆只能在可耕地上种植收获;而水藻可以在沟渠、池塘、海滩以及其他不适宜耕种的地上养殖,从而节省大量宝贵的耕地。第二,在一英亩耕地上种植大豆、欧洲油菜子、棕榈,一年能够提炼出来的燃油分别为50、150、650加仑;而在一英亩水面上养殖水藻,一年能够提炼出来的燃油为1万加仑,后者分别为前者的200、69、15倍。这是因为大豆等农作物受季节影响,一年只种一季,水藻一般不受季节影响,而且繁殖得非常快,一天可以增长一倍。美国现有20多家养殖水藻的小企业。第三,水藻在进行光合作用的过程中,需要吸收空气中大量的碳,因而能够净化大气,起到环境保护作用。现在美国专家提出在污染排放严重的企业,如煤炭发电厂周围,建设水藻养殖场,这样可以实现低排放乃至零排放目标,一举多得,既发展“绿色”循环经济,又增加新的增长点。 早在2008年5月,美国国会批准布什政府拨款10亿多美元研发生物燃油。奥巴马就职后,尽管陷入金融危机和严重经济衰退,美国政府毅然在刺激经济的计划中拨款约8亿美元加速生物燃油的研究与开发。美国能源部以合作伙伴的形式,注资约10亿美元支持生物能源研究项目,旨在2012年前出成果。这些科研经费有一部分流入有关水藻的研究与开发项目。美国政府还硬性规定,凡是在成品油中掺入一定比例生物燃油的炼油厂,其生产的成品油每加仑可享受1美元补贴。美国民间对水藻研究与开发项目的投资也非常踊跃,微软公司的比尔?盖茨一次就投入1亿美元。许多私人投资者认准这是一本万利的赚钱项目。一个有趣的现象是:集聚在休斯敦的世界各大石油公司的代表,对美国加速开发水藻,非但不反对、不反感,反而怀有极大的兴趣。他们不放过出席有关下一代生物能源的研讨会。他们在会上提出的问题比记者提出的还要多。他们所代表的世界著名石油公司,大多支持甚至投资参与水藻能源的研发项目。 据美国全国水藻联合会会长巴里?科恩介绍,从水藻里可
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