今年7月,滸苔襲擊青島附近海域,造成綠潮災害。將滸苔變廢為寶成為應對災害的途徑之一。圖為當時工人正在將打撈上來的滸苔裝車,準備用于生產化肥。(CFP供圖)
在最近剛閉幕的上海世博會上,由國內能源企業新奧集團展示的微藻制油技術吸引了眾多參觀者的注意。這也揭開了微藻作為化工原料的神秘面紗。
CCIN記者最近在調查采訪中了解到,近兩年藻類化學品正成為國內企業重點開發的領域之一,包括微藻制油、海藻制纖維、海藻制化肥在內的多種生產工藝,正在悄悄熱起來。
微藻制油:國外國內都很熱 三個瓶頸需突破
藻類,在自然界中到處分布。中國是世界上擁有藻類資源最豐富的國家之一。我國對藻類化工的探索起源于上世紀五六十年代,但相當長一段時間內一直進展不大、創新不多。藻類成為一種重要的化工產品原料得到利用,還是最近幾年的事情。
中國科學院青島生物能源與過程研究所研究員劉天中在接受CCIN記者采訪時表示,微藻不是時常引發赤潮、藍藻的海藻,而是養殖在鹽堿水、淡水、海水、沼澤、溫泉等水域的微小生物,需在顯微鏡下才能看得到。因其具有生物量大、生長周期短、易培養及脂類含量較高等特點,成為制備生物質能源的良好材料。
微藻制油的原理其實很簡單。劉天中告訴CCIN記者,微藻制油是通過微藻的篩選和培育,獲得性狀優良的高含油量藻種,然后在光生物反應器中吸收陽光、二氧化碳等,將二氧化碳轉化為微藻自身的生物質從而固定了碳元素,再通過誘導反應使微藻自身的碳物質轉化為油脂,然后利用物理或化學方法把微藻細胞內的油脂轉化到細胞外,進行提煉加工從而生產出生物柴油或航空燃油。
據CCIN記者了解,微藻制油的優勢很多,微藻從出生到可制油只需兩周左右,而普通油料作物要幾個月。一般大豆的含油量在20%左右,花生、芝麻等含油量在40%左右,而微藻的含油量最高能達到60%,至少是大豆的3倍。一般種一畝大豆一年下來最多產油300千克;而一畝藻類能產2到3噸藻油。此外,微藻煉油還能固廢減排,可用廢水養殖。
由于微藻制油的上述優勢,2007年,美國啟動了微藻能源計劃,稱為“微型曼哈頓計劃”;2008年10月,英國碳基金公司投入2600萬英鎊啟動了目前世界上最大的藻類生物燃料項目,該項目預計到2020年實現商業化。目前,國內企業也開始研發微藻制油項目。據CCIN記者了解,目前中科院正在與中石化合作開發微藻生物柴油技術;民營企業巨頭新奧集團也以微藻為原料,成功進行了生物柴油和生物燃氣項目的中試,其在內蒙古達旗的微藻生態基地在2013年將達到280公頃。
盡管微藻制油是一個好項目,但業內人士也提出了這個項目要產業化面臨的一些瓶頸。
瓶頸之一是品種問題。據了解,目前各研究機構的生產規模都很小。主持藻類制油研究的上海交通大學副教授繆曉玲表示,微藻制油需要解決品種選擇問題。現在全世界已知的藻類有近3萬種,其中含油量高的未必長得快,長得快的又未必適應高濃度二氧化碳環境。
瓶頸之二是養殖場地問題。劉天中表示,一畝地養殖幾噸微藻沒問題,但要放大規模養殖就會存在問題,而只有規模養殖微藻,微藻制油才能產業化。還有專家認為,在藻類培養時,藻類的密度只能到1%~2%,如果太密藻類就無法吸收陽光。微藻生長對陽光和水的高要求,決定了需要大型的場地。
瓶頸之三是成本問題。劉天中向CCIN記者介紹說,3噸微藻產1噸油,僅微藻的養殖成本就為1.5萬~2萬元/噸。微藻生物柴油的生產成本則是石化柴油的幾倍甚至幾十倍。因此,劉天中指出,微藻制油不是短平快項目,技術瓶頸很大,不是投入資金就能立馬見效的項目。
專家建議,要加快微藻制油產業化,需政府、企業、科研單位聯合。可以整合幾個海洋研究院所的科研力量,形成一個技術平臺,爭取在藻種篩選、培育上有所突破,建立一個富油藻種庫;同時,對愿意利用微藻生產柴油的企業,有關部門應出臺鼓勵政策,盡快促成微藻制油的產業化。
海藻制纖維: 第三種纖維來源 產業化尚需探索
如同絲線一樣的纖維,色澤鮮亮、手感柔軟,用它紡成的“布料”,薄如絹、亮如絲、軟如棉,拿在手里與純棉布沒有任何區別,但當打火機的火焰靠近“布料”時,根本點不著。這是CCIN記者日前在青島大學纖維新材料與現代紡織國家重點實驗室培育基地看到的用海藻纖維織出的海藻布。海藻纖維,成為海藻化工的又一熱門新產品。
“我們穿著的衣服中,來源于地下石油的合成纖維和來源于動植物的天然纖維大約各占一半。”海藻纖維研發的領軍人、青島大學教授夏延致向CCIN記者介紹說。目前,我國每年消耗數千萬噸纖維,這些纖維一部分是來源于占用土地的棉、麻、毛、絲的動植物纖維,另一部分是來自石油的合成纖維。隨著陸地資源和石油資源的短缺,纖維的獲取越來越難,人們便把目光轉向資源豐富的海洋。他表示,中國是世界上最大的海藻養殖與加工國,海藻酸鹽產量占世界的一半以上。因此,他們以海藻酸鹽為原料,采用綠色工藝成功研制出海藻酸、海藻酸鈣、海藻酸鋇、海藻酸鋅、海藻酸銅、海藻酸鋁、海藻酸銀以及多離子海藻纖維。他們提取纖維的藻類包括海帶、褐藻、瓊膠原藻、卡拉膠原藻,甚至是多次在黃渤海近岸海域堆積成災的滸苔。據他介紹,一噸淡干海帶可提取200千克至250千克海藻酸鹽,形成200千克纖維,而每100克海藻纖維就能織一平方米布。
夏延致表示,海藻纖維具有許多新特性。一是原料來自海洋,與普通纖維相比環保優勢明顯。二是海藻纖維具有自阻燃性。滌綸的氧指數(這個指數越大表示物體阻燃性越強)為20,棉花為18,而海藻纖維在不經過任何加工的情況下就高達34。這使得海藻纖維在空氣中不會起明火,產品安全性非常好,可以用于生產防護服、兒童玩具等。三是海藻纖維中含有大量的金屬離子,有一定的防輻射效果。四是海藻纖維中含有大量的鈣離子,可以和血液中的鈉離子交換,從而起到良好的止血效果,促進傷口愈合。因此,海藻纖維材料非常適宜做成紗布、敷料、手術縫合線、創可貼等。
目前,國內棉花價格暴漲,現貨價格已漲至近24000元/噸,一年間價格翻了一番,達到1999年我國放開棉價以來最高紀錄。那么用海藻纖維做成的紡織用品在成本上能否與棉花相競爭?“現在生產成本比棉花高,走向產業化后,大批量生產成本會越來越低,將有望與棉花持平。”夏延致這樣告訴CCIN記者。
據了解,這一技術已獲得國家“863”項目、國家發改委紡織專項項目、國家自然科學基金、山東省重大成果轉化等項目的支持,已申請十余項發明專利。而面對海藻纖維的即將產業化,“可能會產生新的技術問題”,夏延致教授這樣表示。據他介紹,現在實驗室的年產量為30噸,而要實現產業化,年產量要達到1000噸。中試的時候沒有問題,但一旦產業化了,一些非關鍵技術還需要進一步完善,尤其是從海藻養殖、海藻化工、海藻纖維再到紡織品,這整個產業鏈的每一個環節還有許多需要探索的地方。他還表示,最讓他擔心的還是成果轉化之后的知識產權保護問題。
海藻制肥: 營養豐富無污染 農民接受有過程
CCIN記者還發現,在氮磷鉀一統天下的化肥市場,近幾年開始有一種新型化肥嶄露頭角,那就是海藻肥。
海藻肥的主要原料是天然海藻提取物。海藻肥除含有大量非含氮有機物和微量營養元素外,還含有海洋生物所特有的海藻多糖、藻朊酸、高度不飽和脂肪酸,以及陸生植物稀有的鋅、鎳、溴、碘等礦物元素以及豐富的維生素,極易被植物吸收,能夠調節植物營養生長和生殖生長的平衡。因為上述優勢,以及對人、畜無害,對環境無污染,在國外,海藻肥被列為有機食品生產專用肥料。國內海藻肥的研制開始于近幾年,與國外比起步相對較晚,但發展速度很快。目前,國內在農業部獲準登記的海藻肥生產企業有數十家。
但據CCIN記者了解,目前海藻肥在國內肥料市場的占有率還比較低,其關鍵就在于市場并不完善。“目前我們在國內的銷量很小,產品主要出口到韓國、日本等國家。因為依靠國內銷售很難養得住企業。”青島鯨靈海洋科技有限公司董事長李國民在接受CCIN記者采訪時如是說。談及原因,他認為主要有三點。一是海藻肥的生產涉及到對海藻的加工、提取、濃縮等工藝,其原料成本、生產成本相對較高,市場價格也因此較高。二是其效果釋放較為緩慢。由于該類肥料見效沒有激素化肥快,施用后3~5天看不出來什么效果,農民一時難以接受。三是市場較為混亂。海藻肥的原料主要為天然海藻,但目前國內市場上打“海藻肥”幌子的產品很多,真正生產的企業卻不到10家。而且,目前國內還沒有相關行業標準,都是企業各自的標準,致使在檢測手段上難以完善,致使國內海藻肥產品魚龍混雜,產品質量參差不齊。
北京雷力綠色連鎖公司客戶部主任向CCIN記者透露說,國內有些海藻肥產品是采用海帶加激素以及一些氮、磷、鉀等元素復配而成。這樣施用到作物上看起來會見效很快,但實際上并不是所謂的海藻在起作用,而是激素和元素肥料。
“目前我國的海藻肥市場開發不容易,推廣難度大。摻假現象弄亂了國內的海藻肥市場!”李國民感嘆道。盡管如此,李國民仍然認為,海藻肥今后的發展趨勢不錯。他表示,如果今后市場能夠規范,加上農民種植水平的提高,海藻肥還是有一定市場前景的。
在剛剛閉幕的上海世博會上,中國館展出了一種新能源技術——來自新奧集團的微藻制油技術。 (汪雍誠 攝)