藻类生物燃料：微藻把飞机送上天
利用从微藻类中提取的油来制造生物燃料的研究进行得热火朝天。微藻类不仅不会枯竭，而且具有很多优点，包括可减少二氧化碳及改善食品供求平衡等。今后将攻克稳定大量培养的难题，2020年实现实用化。
2015年5月21日，天气晴朗。灿烂的阳光照耀着位于鹿儿岛市IHI公司内设置的1500m2室外培养池。翠绿色的水面在暖风的吹拂下泛起涟漪，水面上漂浮着不计其数的气泡。
IHI新业务推进部主任齐藤真美子介绍说，“浮起很多气泡，说明藻类正在源源不断地繁殖”。该公司在该水池中培养的是一种名为“布朗葡萄藻”的微藻类。
微藻类正如其名一样，微小到必须用显微镜才能看得见。这种微小藻类被认为“会对解决地球面临的粮食不足问题及能源短缺问题作出贡献”，目前已开始受到全球企业及研究机构的关注。原因非常简单，那就是因为这种藻类是新一代生物燃料的原料。
微藻类和其他植物一样，吸收CO2（二氧化碳）和水，在阳光下进行光合作用，生成营养源的碳水化合物，而有的藻类则会进一步制造出脂肪酸及碳化氢等，并将其储存在细胞内，这就是生物燃料的原料。
提起生物燃料的原料，可能首先会让人联想起玉米或甘蔗。过去通常是使用这些“可食用植物”来制造生物燃料的。但很显然，如果把食物变成燃料的话，人类的食物就会相应地减少。从今后全球人口将会不断增加的角度来看的话，必须开发出利用食物以外的植物来制造燃料的新技术。于是，微藻类开始受到关注。
以藻类为原料还有其他好处。一个是可以高效生成油。据IHI介绍，微藻类与同样作为生物燃料原料的油棕果相比，相同面积的土地可以生产出后者2～10倍的生物燃料。
另一个好处是，只要存在阳光和CO2，在任何地方都可以建造培养池，培育藻类。不适合植物无法生长的干燥地带及贫瘠的土地，甚至沙漠里也能培育。由于可吸收工厂排放的CO2，因此还可对减排CO2做出贡献。
IHI等利用建在鹿儿岛市的设施培养微藻类
最终目标是“喷气燃料”
近年来，立足于这些优点而着手开始研究藻类培养技术的日本企业纷纷涌现。篇首提到的IHI与神户大学、生物风险企业Chitose研究所、日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）合作，于2015年5月在鹿儿岛启动了大规模藻类培养设施。此外，生物风险企业Euglena（东京都港区）及电装等公司也在研究用微藻类制造生物燃料。
从藻类中提取的油和原油一样，可用作燃料及化学产品的原材料等多种用途。各公司瞄准的终极目标是供应飞机使用的“喷气燃料”。实用化目标时间为举办东京奥运会的2020年。业内人士一致说出了这样的梦想，“希望届时能用提炼自微藻类的生物燃料驱动的飞机来迎接四面八方的来客”。
那么，为何会瞄准喷气燃料呢？由大型航空公司组成的国际航空运输协会（IATA）提出了2050年之前使航空业总体的CO2排放量比2005年减少一半的目标。为了达到这一目标，还制定了为2020年飞机排放的CO2量设定上限的行动计划。
尽管如此，飞机与汽车不同，替代燃料的开发几乎没有进展。尽管用电力或氢气来驱动的“环保车”已经问世，但飞机却很有可能继续依赖于燃料效率较高的液体燃料。也就是说，要大幅减少CO2排放量，必须利用生物燃料。各公司从中发现了巨大的商机。
下面我们来看一下用微藻类制造生物燃料的方法。大致上需要经过5道工序。分别为①大量培养藻类，②从水中采收，③烘干，④榨油，⑤提炼。④中产生的油渣还可以用作家畜的饲料或者固态燃料等。
要提炼出生物燃料，必须采用多领域的制造技术及经验。因此，很多企业和IHI一样，与各领域拥有优势的企业合作，组建了开发团队。
Euglena公司2月宣布，将与美国雪佛龙鲁姆斯公司（Chevron Lummus Global）联手，建设了生物燃料提炼实证设备。电装为了有效利用藻类的油渣，也已开始与饲料公司共同探索将油渣用作鱼饲料等。
大量培养和采收成本是问题
其实，利用微藻类制造生物燃料的基础技术已经确立。Euglena制造的生物燃料已被用在位于神奈川县藤泽市的五十铃汽车工厂的接送巴士上。
问题在于“成本”。喷气燃料的市场价格为“每升100日元左右”（IHI新业务推进部副部长成清勉）。从日本国内企业目前的藻类燃料生产成本来看，以IHI为例，“即便实现了目前考虑的大规模化，也要500日元左右”（成清）。电装也“与目标价格存在很大差距”（业务企划担当部长渥美欣也）。
Euglena制造的生物燃料已被用于五十铃的接送巴士上（神奈川县藤泽市）
也许有人怀有这样的疑问，“即便放置不管，藻类也会生长。为什么还要花费那么高的成本呢？”花费成本的原因大致有两个。一个是“很难在室外培养”，另一个是“从水中采收很费事”。
当然，在专用容器等稳定的环境中培养并不困难。不过，在这种情况下，藻类的增产量十分有限。必须在大规模设施中培养，但这时也存在一个严重问题。那就是其他藻类及生物会混入培养池中造成“污染”（Contamination）。“也经常出现这样的情况：想要培养的藻类在一天内消失，整个培养池被其他品种的藻类所占据”（电装基础研究所的福田裕章室长）。
从水中采收藻类也是一大难题。正如名字中有“微”字所代表的那样，单个藻体非常小。即便能够用网眼很小的过滤网来过滤，烘干时也很辛苦。虽然也可以使用离心分离机，但“如果用离心分离机来处理从大面积培养池中收集上来的藻类，就要耗费大量能源。要是能耗量超过用藻类制造出来的能源量，那就没有什么意义了”（Chitose研究所首席执行官藤田朋宏）。
不同企业解决这些问题的方式也不一样。关键在于水藻的“种类”。各企业根据不同藻类的特性，制定出了自己的解决方案。
电装选择培养一种名为“微绿球藻”（Pseudochoricystis）的藻类。这种藻类具有喜欢酸性的特点。如果使培养液的pH（氢离子）值达到几乎与酸奶相同的酸性水平，其他藻类及生物就很难存活，从而可以减少污染。
IHI通过对繁殖速度很快的藻类进一步进行品种改良，实现了毫不逊色于其他藻类的生长效果。解决采收问题的对策是进行改良，让藻类聚集成直径0.1mm左右的藻群。另外，还使藻类具备容易漂浮在水面的性质，从而更易采收。
石油一直是全球能源市场的引领者。但石油也是远古时代储存于地下的藻类等物质转化而来的。微藻类与石油不同，可以吸收工厂或飞机排放的CO2，而且能够多次再生。微小的藻类中隐藏着变成21世纪新型可循环能源的可能性。现在，这些藻类正承载着有朝一日把巨大的飞机送上天空的梦想，在某个地方被培养着。（记者：杉原 淳一，《日经商务周刊》）
