微藻:“吃”下二氧化碳,“吐”出生物油

  微藻可通过光合作用将废气中的二氧化碳和废水中的氮、磷等转化为生物质。研究人员将微藻细胞破坏,提取细胞内的油脂、糖类等有机成分,可进一步制备出生物油、生物气等清洁燃料。

  二氧化碳过度排放是全球气候变暖的罪魁祸首之一,如何能减少二氧化碳?比如,能不能把它“吃掉”?还别说,小小的微藻就有这样的“好胃口”,而且它不仅能把二氧化碳“吃掉”,还能变“碳”为“油”。

  重庆大学能源与动力工程学院的低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室的黄云副教授指出,如何实现二氧化碳的有效利用已成为各国科学家重点关注的问题,而微藻这一小小的古老生物凭借变“碳”为“油”的本领,已经成为我们固碳减排的好帮手。

  小小微藻能变“碳”为“油”

  小小的微藻能做到变“碳”为“油”,与微藻体内的成分有关。“微藻中富含的酯类和糖类是制备液体燃料的良好原料。”重庆大学能源与动力工程学院院长、低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室主任廖强介绍,在太阳光能的驱动下,微藻能够将二氧化碳合成为高能量密度的甘油三酯,而这些油脂分子不但能够制备生物柴油,也是提取高营养品EPA、DHA等不饱和脂肪酸的重要原料。

  “微藻的光合作用效率是目前地球生物中最高的,是陆生植物的10到50倍。”廖强说,据估计,地球上微藻每年通过光合作用固定的碳约达900亿吨,能量达1380万亿兆千焦,可开发的能源约相当于全世界每年能耗的4—5倍,资源量巨大。

  据了解,我国每年排放二氧化碳110亿吨左右,其中一半以上是燃煤烟气二氧化碳。在燃煤工业企业中利用微藻进行光合固碳,可以大大减少二氧化碳的排放,而且相比于传统燃煤电厂烟气减排技术,微藻固碳减排技术具有工艺设备简单、操作方便和绿色环保等优势。此外,微藻还具有群体众多、易培养且海洋、湖泊、盐碱地、沼泽等地方都可以生长等优点。

  廖强表示,由于微藻兼具减少二氧化碳排放和可生产清洁能源的本领,因此它在国内外都受到了广泛关注。

  不过想让在自然界自由生长的微藻成为工业线上的固碳“好员工”,并非易事。如何人工养藻?哪种微藻固碳的效果更好?如何提高微藻固碳效率?这些都是科学家们需要解决的难题。

  让固碳不再是“赔本买卖”

  去年12月,在深汕特别合作区的华润集团海丰电厂里,国内首个立柱式微藻光合反应器减排转化利用燃煤电厂烟气二氧化碳的工程竣工。该项目攻克了微藻减排燃煤电厂烟气二氧化碳的前沿核心技术,突破了传统跑道池占地面积大和利用二氧化碳效率低等技术瓶颈,实现了规模化高效低成本的微藻固碳工艺路线。据测算,与传统跑道池微藻反应器相比,立柱式微藻光合反应器使每亩微藻产量和固定二氧化碳量提高了5倍,且立柱式反应器结构紧凑,光照条件优越,大大减少了微藻固碳设备的占地面积。

  “这个项目为我国烟气二氧化碳减排的大规模产业化提供了经济可行的技术路线选择。”作为国家重点研发计划“煤炭清洁高效利用和新型节能技术”项目“二氧化碳烟气微藻减排技术”负责人,重庆大学能源与动力工程学院教授程军算了一笔账,煤化工厂烟气99%浓度二氧化碳捕集液化成本低于100元/吨,燃煤电厂烟气15%浓度二氧化碳提纯捕集压缩成本约为250元/吨,如果不能利用,进行封存还需要投入费用,对于企业来说,这是一笔赔钱的“买卖”,但是通过微藻固碳则能实现碳利用,创造经济价值。目前市场上,1吨食品级的藻粉可以卖到4万元,饲料级的价格为1吨1万—2万元,通过我们的技术,如果在煤化企业旁建起了微藻生产加工厂,吃饱了二氧化碳的微藻将变为值钱的藻粉,成为保健品、化妆品、动物饲料。

  在内蒙古鄂尔多斯市鄂托克旗产业园,建设有全国最大的微藻固定二氧化碳产业示范工程,每年可以固定1万吨烟气提纯的食品级二氧化碳(指用于食品工业的二氧化碳产品),每年固碳微藻的经济产值达2亿元以上。鄂托克旗螺旋藻已经申请为国家地理标志农产品,目前该微藻固碳成果已向山东、江苏、广西、海南等地产业化推广。

  微藻产“油”还需加快技术攻关

  “虽然微藻固碳已经产业化,不过要微藻产油还有很长的路要走。”廖强表示,利用微藻制取生物燃料的方法主要有直接酯交换法、微生物发酵法、热解法、气化法、水热液化法等。采用热解或者气化等方法时需要对其进行充分干燥,能耗高;而直接以湿藻为原料的酯交换法,由于大量水的存在,为了萃取出油脂,需加入大量甲醇、乙醇等有机溶剂,容易造成环境的二次污染,同时还需要后期分离和油脂提质,技术和系统复杂,成本高,安全性差,难以工业化。

  不过,我国对于微藻生物质能源的研究却从未止步。目前,我国在微藻生物质能源的基础研究方面拥有很强的研发力量,从微藻的高密度培养、脱水浓缩到能源转化技术等方面做了很多创新研究工作。

  在重庆大学能源与动力工程学院的低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室建成的微藻光合生物固碳及多能互补生物燃料制取实验平台中,微藻可通过光合作用将废气中的二氧化碳和废水中的氮、磷等转化为生物质。研究人员将微藻细胞破坏,提取细胞内的油脂、糖类等有机成分,可进一步制备出生物油、生物气等清洁燃料。

  微藻产业还有一些独特优势,大型藻必须在海里养,但微藻在哪里都可以养,只需将海水装在玻璃缸、反应器里,只要有阳光、二氧化碳、氮磷钾,它就能不停生长;将成熟的微藻通过离心机捞出后,水可以循环再用。沙漠有充足的阳光,这是一个非常好的条件。

  “如果可以用我国海洋面积的5%或者我国全部沙漠、半沙漠及盐碱地来养殖微藻,理论上能固定我国燃煤排放的70多亿吨二氧化碳,生产38亿吨生物质。”廖强说,微藻是很有潜力的生物能源,但规模和成本是制约微藻产“油”产业化的两大难题。要让微藻真正地成为生物能源,一方面还需要在研发上加大投入,以实现生物燃料制取关键技术上的突破。另一方面要把微藻能源开发及其资源化利用技术作为一项长远事业,既要高度重视前沿基础研究,又要狠抓关键技术瓶颈的突破。要充分利用微藻中的高附加值成分,如DHA、EPA和叶黄素等,即先提取其中高值的成分,用于生产保健品、化妆品、饲料,再进行能源化利用,提高产品价值。

  来源:科技日报

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福田区“爱心妈妈小屋”名单

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地址: 福田区振华路V尚街2楼

2、中山大学附属第八医院(深圳福田)(2个)
地址:深圳市深南中路3025号3号楼2楼、3楼

3、深圳安瑞丽健康管理有限公司
地址:深圳市福田区彩田路7018号新浩E都C座4楼」

4、招商局仁和厚德医疗管理(深圳)有限公司
地址:深圳市福田区金田路4028号荣超经贸中心312单元德正门诊部VIP1室

5、颐和康养管理(深圳)有限公司
地址:八卦三路88-8号清凤荣盛创投大厦105

6、深圳市中农网有限公司
地址:深圳市福田区福强路文化创意园二期A座301

7、五矿期货有限公司
地址:深圳市南山区粤海街道海珠社区滨海大道3165号五矿金融大厦14楼

8、顺丰速运有限公司(6个)
地址:
(1)福田区新洲十一街万基商务大厦14楼
(2)宝安区宝安国际机场航站四路1111号公司B座6楼
(3)南山区科技园科苑路软件产业基地1栋B座3楼
(4)龙岗区坂田街道贝尔路坂田高新技术工业园黄君山综合楼5楼
(5)福田天安数码城创新科技广场二期西座14楼
(6)福田区天安数码城创新科技广场二期西座17楼

9、恒瑞侨香物业发展(深圳)有限公司
地址:福田区农林路69号深国投广场负1楼
(福田工会)

【吃普通米面会中毒 患怪病男孩获社会资助】

今年13岁的男孩小皓博从小患有一种怪病,普通的大米和白面、鸡鸭鱼肉等日常食物都不能吃,只能吃昂贵的特制食品。多年来,小皓博的病给本不富裕的家庭带来沉重的经济负担。2015年,小皓博的情况经媒体报道后引起社会关注,众多爱心人士向怪病男孩家庭施以援手。7年后,小皓博仍然牵动着人们的心。日前,当得知受疫情影响,小皓博的父亲外出务工遭遇困难时,这些爱心人士再次雪中送炭……

再获爱心资助

“我捐1000元。”“我代表公司捐助1000元。”“我也捐1000元……”4月15日下午,一场公益活动在呼和浩特市举行。爱心企业和爱心人士慷慨解囊,向罕见病儿童小皓博伸出援助之手。

活动现场,爱心企业内蒙古博致远信息技术有限公司、陈家沟西北拳社内蒙古分社、呼和浩特绿巨能环保科技有限公司各捐助1000元,爱心人士聂海兵、李丞各捐助1000元。聂海兵正在读高中的女儿聂清音向小皓博资助了一台笔记本电脑。一些爱心人士还向张皓博父母捐赠了米面。

本次活动的组织者呼和浩特市红十字黄河飞天志愿服务队队长饶巧丽从2015年就开始关注小皓博,并且持续发动爱心企业和爱心人士帮助小皓博一家。饶巧丽说,志愿服务队将陪伴小皓博一直走下去。捐助仪式上,小皓博的父亲张忠恒一度哽咽,他说:“是爱心人士的关爱,给了我们一家人渡过难关的信心。”

吃特制食品长大

13岁的小皓博从小患有一种罕见疾病:苯丙酮尿症。这是一种隐性遗传病,由于体内缺少一种酶,患儿不能正常代谢蛋白质中的苯丙氨酸,苯丙氨酸在体内不断积累,就会导致脑损伤。普通的大米和白面、鸡鸭鱼肉等日常食物中含的蛋白质相对较高,小皓博都不能吃。“那些食物对孩子来说就是‘毒药’,会损害他的中枢神经,让他变傻、自虐,甚至死亡。”张忠恒告诉记者。

小皓博1岁9个月时被查出患有苯丙酮尿症,之后只能靠特制饮食来治病。“太贵了,吃不起。” 张忠恒说,一袋1公斤的营养米60元,特制面条用淀粉1公斤40元,一桶300克的蛋白固体饮料290元……随着小皓博年龄的增长,每月所需的特殊米面开销巨大,如今每月的“口粮”费5000元都挡不住。而小皓博在康复学校的费用每月也需要4500元。

张忠恒是武川县哈拉合少乡人,家中世代务农,种植了90亩的土豆。几年前,他的父母相继患癌去世。小皓博被查出患有苯丙酮尿症后,为了能够得到康复治疗,张忠恒将家搬到了呼和浩特市。

盼望加大医保报销额度

小皓博的妈妈告诉记者,特制的食物口感发涩,很难下咽。“可怜的孩子,一辈子吃不上个香东西。怕孩子馋,我们平时也很少吃肉食。逢年过节时做点儿好吃的饭菜,看到儿子眼巴巴地瞅着却不能给他吃,我和他爸心里就特别难受,无法下咽。”巧克力、雪糕、蛋挞……这些同龄孩子们爱吃的零食,小皓博都没吃过。偶尔,爸妈带小皓博到超市购物,看到货架上琳琅满目的零食,小皓博都没有感觉,有时候求爸爸妈妈买回来,却当玩具玩儿。“网上也有特制的零食,我们只给孩子买过两三次,太贵了。”小皓博的妈妈说。

张忠恒告诉记者,小皓博的口粮都是从北京的定点医院购买的,一年需要花费六七万元,而医保每年最多只能报销1.5万元。“现在得这种病的孩子也不少,报销不了的费用对普通家庭来说仍然是一个沉重的负担,而且14岁以后就不能享受这种待遇了。盼望国家能给这种病多报销点,延长报销时间。”张忠恒发愁地说,孩子就要到不能报销的坎了,下一步他不知道该咋办。

在困境中看到希望

给父母看病欠下的债,以及儿子每月的大额“口粮”费用,经常让这个没有固定收入的三口之家陷入危机。“这几年我都是‘拆东墙补西墙’过日子,一次次从绝望中挣扎出来。”张忠恒说。2015年,在媒体的报道下,众多爱心企业和爱心人士开始帮助张忠恒一家,他家库存的价值2万元的土豆募得善款12万余元。张忠恒在赛罕区西喇嘛营子村居住的平房也是一位好心人免费提供的。

这几年,为了让孩子健康活下去,张忠恒四处打工,拼命挣钱,虽然累出一身病,但是对孩子越来越有信心了。

13岁的小皓博身材瘦削,手里经常拿着一部手机。张忠恒说儿子喜欢听音乐。小皓博很好动,不时握握记者的手,一会儿又去抱抱父亲,亲亲父亲的脸。张忠恒说,疾病导致孩子发育迟缓,六七岁了还不会说话、走路不稳,经过康复训练,最近几年,孩子能简短地说话了,也能稳稳地走路了,拿东西也很顺手。在张忠恒眼里,孩子能够康复到现在这个程度,是一个很了不起的变化。“我们看到希望了,再苦再累也不会放弃孩子。”张忠恒说。

张忠恒加入了“苯丙酮尿症”微信群,和群里的孩子家长抱团取暖,讨论康复方案、食物购买等问题。“群里一个来自武川县的苯丙酮尿症小患者,父母坚持不下去了,已经放弃,任由孩子随便吃普通食物。”张忠恒痛心地说。

得到社会爱心帮助的张忠恒怀着一颗感恩的心加入了红十字志愿组织,条件允许的时候,他会参加一些志愿服务活动,并且多次无偿献血,用自己仅有的能力回馈社会。“我经常和儿子说,是众人把你养大的,长大了一定要回报社会。”张忠恒说。

采访结束时,张忠恒告诉记者,如果不是受疫情影响,他早已去贵州打工去了,给孩子筹集“口粮”是他心中沉甸甸的责任。

文·摄影/北方新报正北方网记者 王利军


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