最強的生物燃料——“藻類”作為不依靠于化石資源的燃料，生物燃料漸漸得到普遍認可。但在應用上，使用高等植物的現(xiàn)有手段還存在極限。其緣由在于單位面積的收獲量較小，并且還會鋪張貴重的水資源。作為解決之策，業(yè)界開頭開發(fā)使用藻類的生物燃料。這樣的話，不僅單位面積的收獲量可到達現(xiàn)有手段的3～40倍，而且根本上不用水。不過，要想有用化，今后還必需要降低本錢，不斷摸索與吸取2相結合的方法。202335日就生物燃料提出方針，表示“LCA〔生命周期評估〕計算，假設2減排量達不到％以上的話，就不能獲得碳中和n〕。這是一項格外嚴格的規(guī)定，目前只有利用巴西現(xiàn)有農(nóng)田種植的玉米、日本國內(nèi)的甜菜以及建筑廢料制成的燃料能夠獲得碳中和認證。對于目前僅靠經(jīng)濟合理性尚無法成立、依靠于扶持及補助的生物燃料來說，能否獲得碳中和認證，將關系到其盈利與否。這樣一來，通過開拓森林來栽培燃料用植物的業(yè)務模式就變得不再可行。荷蘭殼牌〔Shell〕、美國埃克森美孚〔ExxonMobil〕等石頭巨頭，以及美國陶氏化學〔DowChemical〕6億美元的巨資，其力度之大可見一斑。美國擁有大約200家生物風險公司，大量風險投資紛紛涌向通過養(yǎng)殖藻類來制備燃料的領域。在日本的汽車關聯(lián)廠商中走在前列的是日本電裝。該公司已開頭在根底爭論室內(nèi)進展藻類培育〔1〕。培育了兩種目前最受關注的微細綠藻〔Pseudochoricystis〕*及葡萄藻(Botryococcus)*。在微細綠藻方面與慶應義塾大學、中心大學及京都大學合作，而在葡萄藻方面則與筑波大學合作，根本囊括了日本國內(nèi)的主要參與者。*Pseudochoricystisellipsoidea。是一種綠色的單細胞植物。*Botryococcusbrauniibraunii之外，還有兩種。各種藻類大量排列在一起培育。微細綠藻是日本海洋生物技術爭論所的藏野憲秀等從溫泉中覺察的，電裝挖來藏野并以其為爭論骨干開頭爭論。在該爭論所關閉后，電裝獲得了該爭論所轉讓的微細綠藻使用權?？芍圃齑罅咳剂显孱惖膬?yōu)勢在于單位占地面積的收獲量較大。目前開發(fā)的藻類，其目標值為每公頃土地每684GJ的燃料〔2〕。2位面積收獲量為生物柴油燃料，為生物乙醇。藻類雖然遠遠高于高等植假設用高等植物來制造生物柴油燃料〔BDF〕的話，大豆為17GJ，油菜籽為46GJ，油棕230GJ3～4064GJ，141GJ5～10倍?！笆斋@”4800GJ。因此有爭論認為，“假設是鋪設太陽能電池，而不是制造生物燃料的話，或許可以驅動EV〔電動汽車〕”。但問題是太陽能電池的初期投資很大，而且車載充電電池的價格目前也較高，在經(jīng)濟上并不劃算，因此從發(fā)動機車型仍將長期處于主流地位來看，最好還是進展綜合推斷。雖說如此，假設在收獲量的數(shù)字上處于確定下風的話，“進展綜合推斷”的建議自然也無法站住腳。生物燃料要想與太陽能電池競爭，只有憑借藻類而非高等植物，才有取勝的期望。通過澡類能夠獵取大量能源的緣由在于其生物效率較高。微細綠藻的細胞大小為5μm，是一種小型、單細胞、無干無枝無根的藻類〔圖3〕。而葡萄藻是一種以群簇〔同類細胞聚攏而成的群〕30～500μm的藻類。這兩種藻類均浮游于水中，無需生成用于支撐自已的構造物，因此不消耗能源。通過光合作用生長生殖，生存方式格外簡潔。3：鏡照片該藻類是物。脂呈黃色。藻類不僅節(jié)約土地，還不會鋪張水資源。在農(nóng)業(yè)用水原本就面臨枯竭的當今時代，假設生物燃料的產(chǎn)量不斷增加，就會危及到水資源的供給。高等植物將氣孔蒸騰作為抽水泵來為各細“負壓”，通過根來吸取水分。而作為水生單細胞植物的藻類則是通過集中由細胞膜吸入水分，因此只要水量能夠完成光合作用即可。無需后處理即可直接用作燃料另外，通過藻類獲得的燃料，其質量還有望超過由高等植物獲得的燃料。通過高等植物制造出的燃料為淀粉、油脂及纖維素等多種物質。但是，除了油脂之外，其他物質都不能直接形成燃料，需要進展發(fā)酵等處理制成乙醇，工序頗為簡單〔圖4〕。這一過程不僅會使獲得的能源有所削減，而且還要投入設備本錢。4：制造生物燃料序。而藻類可直接生成油脂。準確的說，在能夠生成油脂的藻類中，可供選擇的就是微細綠藻在微細綠藻和葡萄藻中，構成油脂的分子不含氧元素〔O〕或含量極少。高等植物形成的油脂準確地說并不是油脂，而是統(tǒng)稱為生物柴油燃料的物質，在碳元素〔C〕排列中含有氧元素。這些氧元素可在長期內(nèi)引起發(fā)動機受損，以及在固化溫度高的有用區(qū)域消滅凝固等問題。這就是現(xiàn)在輕油只能按幾個百分點混合生物柴油燃料的緣由。目前被看好的微細綠藻和葡萄藻各具特點。微細綠藻可生成相當于輕油的油脂，而葡萄藻可生成相當于重油的油脂。要說缺點的話，只是微細綠藻的外殼堅硬，油脂難以提取，而葡萄藻則需要花時間進展培育。微細綠藻具有在氮元素〔N〕缺乏的環(huán)境中會大量形成油脂的特點?？尚纬杉s為枯燥重量30“作為一種防衛(wèi)反響”〔慶應義塾大學尖端生命科學爭論所爭論員伊藤卓朗〕。由于生成油脂時微細綠藻的生長、生殖也會停頓，因此實際上要分為充分供給氮元素使其生長、生殖的階段，以及停頓氮元素的供給使其生成油脂的階段。8～92是幾何倍增，因此兩者差距巨大。而葡萄藻則具有可在自已細胞的外側生成油脂的特點〔圖5〕。在“收獲”油脂時可將油脂20～75循環(huán)使用，連續(xù)生成油脂。生長過程中用掉的能源就會被鋪張。而且在處理藻類“尸體”時，還要投入能源和勞力。而假設能夠循環(huán)再利用的話，就不會消滅這種鋪張。這就是將藻類當“肉?！憋曫B(yǎng)與當“奶?！憋曫B(yǎng)的不同。5：葡萄藻的顯微鏡照片可形成群簇。染色后，油脂呈黃色。油脂在細胞外面。本錢仍舊較高筑波大學對兩種藻類的能源收支進展了推算，估量能源投入的回收時間〔能源回收期，EnergyPaybackTime〕為0.19年。而風力發(fā)電為0.2～2.0年，住宅用太陽能發(fā)電為20年以上，因此利用藻類的手段格外有用。但問題并不在于能源，而在于金錢收支。利用日本國內(nèi)的30萬公頃棄耕地培育葡萄藻，155日元/L500日元/L714日元/L，因此藻類在生物燃料方面已具備競爭力。不過，以廢食用油為原料的生物柴油燃料為72～87日元/L，更具優(yōu)勢。但這一數(shù)值是以志愿者供給廢食用油，不花費回收費用為前提計算本錢而來的。圖6：人工費明細油脂提取所占的比例較大。藻類生物燃料雖說單獨來看的話價格競爭力略顯缺乏，但是還可考慮以副產(chǎn)品等其他手段來平衡收支的方法。CO吸取裝置的用途。也就是用其對發(fā)電站及煉鐵廠商等排放的2CO進展光合處理。這樣，便可通過排放權交易獲得收入，從而降低燃料本錢。2圖6：人工費明細油脂提取所占的比例較大。藻類生物燃料雖說單獨來看的話價格競爭力略顯缺乏，但是還可考慮以副產(chǎn)品等其他手段來平衡收支的方法。CO吸取裝置的用途。也就是用其對發(fā)電站及煉鐵廠商等排放的2CO進展光合處理。這樣，便可通過排放權交易獲得收入，從而降低燃料本錢。2電裝認為倒不如將重點放在這一方面，“打算在將藻類制成燃料之前，先以吸取、固定CO2為目的”〔8爭論室室長渥美欣也“可作為長期目標”這一次要位置。另外，在吸取CO的使用方法上也可充分發(fā)揮本身為藻類這一優(yōu)點。假設利用高等植物來2COCO到達葉綠素是一個大問題。為了將CO輸送到葉子四周而鋪設管道222是幾乎不行能的事情。雖然也可進展溫室栽培，在溫室中布滿CO，但是利用溫室栽培甘蔗和2玉米的狀況并不多，在這種狀況下投入CO吸取專用設備的話并不劃算。而藻類不同，利用向2水中吹送的方式，CO便可到達細胞。2除了排放權以外，還有其他收入途徑。比方，使用排污水中的有機物來培育藻類，收取污水處理費。而反過來說，還可考慮出售在藻類培育過程中產(chǎn)生的物質。假設能夠從藻類中提取局部成分，獲得醫(yī)藥及保健食品等高附加值產(chǎn)品的話，即使降低燃料價格也可確保盈利。電裝將MicroAlgae吸引到了共同開發(fā)成員中，該公司原本就是養(yǎng)分補充劑的產(chǎn)銷公司，擁有這方面的技術閱歷。開放式跑道型養(yǎng)殖設施最為看好另外，在養(yǎng)殖設施方面也有多種方案被提出。目前共有三種，包括建筑環(huán)形跑道式水池，通過槳片使水循環(huán)的“跑道型”、將含有藻類的水注入透亮管道中的“管道型”，以及排列薄水槽的“面板型”〔表〕。電裝比較各種方式進展了開發(fā)〔圖7〕。從產(chǎn)量來看，面板型最多。但面板型在運轉時所需要的能源也最多。由于要通過從下方通氣進展攪拌來防止細胞下沉，因此攪拌動力必需要很大。而管道型則存在清洗麻煩的問題。目前，電裝看好的是跑道型〔圖8〕。跑道型為開放式，其余兩種為封裝式。開放式近似“農(nóng)業(yè)”，初期本錢較低，但無法避開雜草生長及蟲害。而封閉式與“工廠”接近，初期本錢較高，但卻能夠與外界隔絕。CO吸取相結合時，開放式存在水面釋放出的CO會直接逃逸到大氣中的問題?？赏ㄟ^2 2光合作用處理掉的O只占水下吹送量的22

8爭論室主管藏野憲秀。而封閉式可通過使水面釋放出的2性價比就會下降。其承受程度是需要爭論的課題。裝置從薄水槽的兩側照耀光。養(yǎng)殖設施的試驗裝置利用白色槳片使水循環(huán)。微細綠藻、葡萄藻能否成為最終選擇？目前業(yè)界正以微細綠藻及葡萄藻為軸心進展開發(fā)，而其他藻類尚未提上議事日程。相關開發(fā)方似乎已認定“這兩種藻類最為看好”。筑波大學在比較上百種藻類后最終鎖定了葡萄藻，所以其中自有理由。不過，也有觀點看好其他藻類。美國在很多時候甚至連水藻的種類都予以保密，看來很可能已經(jīng)有了其他選項。微細綠藻及葡萄藻令人不滿足的一個點是碳數(shù)。微細綠藻的油脂與輕油相當，葡萄藻的油“汽車廠商要求藻類生物”〔筑波大學爭論生院生命環(huán)境科學爭論系生命共存科學專業(yè)教授渡邊信〕。“生物生成油脂大多是為了用其構成細胞膜。很少有藻類生成的油脂具備在常溫下可變成液相的碳數(shù)”。為了在適用藻類很少的狀況也可制造出高質量的油脂，慶應大學正在利用相位譜分析技術對藻類進展改進〔圖9〕。