编者按：作者，美国明尼苏达大学周文广博士，授权发布

1978年，美国的水生物种计划”

1978-1996年，美国能源部（DOE）启动了一项微藻能源计划，称为“水生物种计划”（Aquatic Species Program），这是至今为止最全面的研究利用微藻作为原料制备可再生的液体生物燃料的项目，该计划的另一个主要研究内容是以传统化石燃料产生的富含CO2的废气作为无机碳源进行高油微藻生物燃料原料的生产，用于制备低成本的微藻生物能源。

这一计划后来因经费精减，且研究结果说明微藻所能达到的光合效率与期望值相差太大，导致藻类制油成本过高而于1996年中止[10]；

1990年，日本的“地球研究更新技术计划”

日本在1990年由国际贸易和工业部资助了一项名为“地球研究更新技术计划”的项目。该计划耗时十年，共投资约25亿美元，是目前为止利用微藻生物技术进行CO2固定减排最为全面、系统的研究，该项计划共有来自16家私人公司约150名科研人员和政府研究机构的科研工作者参与研究。

主要研究内容分为两部分：

第一是利用微藻来固定CO2，通过微藻吸收火力发电厂烟气中的CO2来低成本制备生物能源和缓解大气温室效应。筛选出多株耐受高CO2浓度、生长速度快、能形成高细胞密度的藻种；

第二是设计各种不同密闭式光生物反应器，包括各种高密度、高容量的微藻培养系统的研发，以及建立光合生物反应器的技术平台和微藻生物质能源开发的技术方案【3,4,5,64]。

此外，日本一家研究小组从表层海水中获得一种叫Tit-l的海藻新品种，白天它与普通植物一样在光照条件下将CO2转化为淀粉贮藏起来，在弱光或厌氧条件下将淀粉转化为乙醇。日本把产氢藻和光合细菌的高效产氢列为研究重点[65]；

美国Hawaii的蓝藻生物技术公司实验

美国Hawaii的蓝藻生物技术公司，充分利用附近的一些小型能源工厂排放的富含CO2的烟道废气作为规模化养殖两种微藻：即螺旋藻和血球藻的无机碳源。该公司采用小型供能发电站2个功率为180 kW的小型发电装置提供67个培养池搅拌所需的能耗，发电过程产生的富含CO2废气循环回收至CO2吸收塔作为微藻培养无机碳源，其回收利用率达到75％，有效降低微藻培养成本并净化发电厂所排废气[67]；

2006年，美国两大公司建立的商业化系统

2006年，美国GreenFuel Technology Corp 和Arizona Public Service 公司在亚利桑那州建立了可与1040兆瓦电厂烟气相连接的商业化系统，采用GreenFuel 3D Matrix 微藻培养系统，成功地利用烟气中的CO2大规模自养培养微藻，并将微藻转化为生物燃料[66]；

2006年，美国由国家能源局支持的“微型曼哈顿计划”

自2006年起，由于石油价格的火箭式大幅上涨及全球大气温室效应的日趋严重，美国能源部于当年宣布了由国家能源局支持的“微型曼哈顿计划”，计划在2010年实现微藻制备生物柴油的工业化。在各项技术全面进展（包括烟道废气中CO2的减排）的前提下，将微藻产油的成本降低[51]。

中国台湾台电综合研究所的实验

中国台湾的台电综合研究所分别比较了养殖微藻与种植陆地植物捕集电厂排放的CO2的效率，研究发现种植陆地植物一年可捕获25 吨的CO2，而养殖微藻捕获CO2的量是陆地植物的2-3倍（58～90 吨），进一步证明了微藻的较高的光合效率及高固碳率。

该研究所进一步利用台电大林火力发电厂进行微藻养殖减碳试验，结果表明1 kg的CO2经过微藻光合作用转换后，可产生0.57 kg的蓝藻和0.73 kg的氧气，这些蓝藻可制成多种高附加产品（如保健食品、动物营养强化剂及微藻美容制品等）[67]；

2008年，中国石油化工有限公司和中国科学院微藻生物柴油合作项目

2008年，中国石油化工有限公司和中国科学院启动微藻生物柴油成套技术合作项目，其中中石化石油科学研究院科研人员近期已在中石化石家庄炼化分公司完成4万升微藻生物固碳减排废气的小型中试研究，并计划在2015年左右实现户外中试装置的研发，将来还将建设万吨级的工业示范装置。

中科院与中石化在微藻生物柴油这一前瞻性领域从一开始就以产业为导向紧密合作，为学术界与工业界的合作提供了很好的示范。

美国德拉华大学的实验

最近美国德拉华大学（University of Delaware）的科研工作者发现一种微藻Heterosigma akashiwo能同时利用烟道废气中的CO2和NO作为其生长的碳源和氮源，该发现不仅大大提高微藻废气减排的效率和大大降低培养微藻所需营养成本，还使微藻培养所需能源节约大概45%左右，因此该藻株在今后大气温室效应减排方面具有非常广阔的应用前景[68]。

目前，利用微藻生物技术进行CO2固碳实际生产应用还处于起步阶段，还有许多问题需要解决。但随着人们对微藻生物固碳机理研究的不断深入，通过技术手段不断增强对高效微藻固碳反应器的开发及对环境的适应宽度，可以预见，今后微藻技术应用到工业生产，有着广阔的发展空间和巨大的经济效益。

（未完待续）

（本文已发表在中国科学：化学，2014年1月）

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