一、目前资源现状

伴随人口急剧增加和工业机械化程度提高，传统化石能源日益枯竭，同时化石能源燃烧也产生大量二氧化碳、二氧化硫等导致系列环境生态问题。怎样减少甚至摆脱对化石能源依赖，改变高能耗与高污染的化石能源支撑的经济模式，寻求替代品并建立可再生能源支撑下的新型经济发展模式，已成为社会关注的焦点。发展生物能源是解决能源与环境问题的重要选择，当今生物能源中应用最广的为生物乙醇，其次为生物柴油。目前全球生物燃料产量4000万吨，其中以玉米和甘蔗生产的燃料乙醇占90%。美国和巴西是国际上生物燃料乙醇生产大国，约占全球总量的70% ; 我国生物燃料乙醇开发较晚，产业规模较小，仅100多万吨。生物乙醇具有低毒、易降解，以及燃烧后污染物排放少等优点，在所需原料的生产过程中固定二氧化碳，具有降低二氧化碳、二氧化硫排放、减少温室效应的作用。预计生物燃料乙醇在未来发电、燃料电池以及混合动力系统中将担当重要角色。为此亟需开发产能更大、以非粮作物制备燃料乙醇的新途径。在众多选择中，藻类特别是海洋藻类生产燃料乙醇，具有不与人争粮、不与粮争地以及直接利用海水资源等诸多优点而受到重视。本文围绕生物(特别是藻类) 燃料乙醇国内外研究和与产业化现状、所面临挑战，以及未来发展等问题予以讨论。

二、藻类生产燃料乙醇的优势与缺陷

近30年来，利用藻类制备生物燃料和环境生物修复已逐渐被认可。1978—1996年，美国能源部率先实施了水生物种计划(ASP) ，为藻类燃料研发奠定了基础。藻类物种丰富且分布范围广，存在自养、异养、兼养等多种代谢方 式。无论何种代谢方式，以藻类碳水化合物、蛋白质以及脂质为原料制备乙醇统称为第三代生物燃料。藻类生产能源燃料至少在理论上优势明显、潜力巨大，目前尚处于培育阶段，很多难题有待攻克。

1.藻燃料乙醇

微藻生物燃料乙醇开发潜在诸多优势。与高等植物相比，微藻光化学效率、光能利用率和生产效率更高，据估计全球生物量50%均来自 海洋微藻; 其次，微藻耐受二氧化碳能力强，可用于工业二氧化碳废气固定，降低二氧化碳排放; 第三，微藻 物种丰富，可为不同地区选择合适的藻株，开展人工培育提供了丰富选择; 第四，微藻繁殖周期短，能够在较高密度下生长并吸收二氧化碳和营养，在单位时间内获得比陆地植物更多的生物量; 第五，某些微藻可利用自身碳水化合物直接产出乙醇; 第六，微藻分布广，在淡水、咸水、海水甚至废水中都有微藻，可充分利用该优势，将能源开发与废水生物净化结合，从废水中吸收氮、磷等营养物质，并避免与粮食作物和人争夺稀缺淡水资源。

2.大型藻类燃料乙醇

大型藻类生长速率高、生物量大。甘蔗是陆地上单位面积产能最大、成本最低的能源植物。而大型藻类的生产效率比甘蔗还高，如某些热带红藻日生长速率可达10%，1周内生物量可翻一番，石花菜富含纤维素、葡聚糖和半乳糖，具备高产乙醇的潜力; Khambhaty等报道了利用长心卡帕藻制备燃料乙醇，按其报道的酒精得率，我们估测出栽培1公顷该藻可制备8.4t 燃料乙醇。绿藻浒苔繁殖速率极快，可形成大规模绿潮。浒苔含有淀粉和纤维素，可水解发酵制备燃料乙醇，100g 浒苔可转化13.2g乙醇。国外学者比较了大型藻类与陆地植物的生产效率 ，从中不难得出，利用大型海藻生产燃料乙醇的单位面积年产量远高于任何陆地作物。

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