基于藻类的生物柴油

艾玛:我乘坐的是剑桥的一辆生物公交车，之所以这么叫是因为它们100%使用生物柴油。目前，生物柴油来自回收的食用油，但在不久的将来，生物柴油可能来自一种完全不同的来源——藻类。和我一起的还有来自剑桥大学植物科学系的三位研究人员:Elena Kazamia、Jit Ern Chen和Nic Ross博士。他们都与藻类合作，他们在这里告诉我藻类作为燃料来源的潜力。

埃琳娜:我们的化石燃料肯定快用完了，即使我们不跑在不久的将来，我们肯定会耗尽廉价燃料，因此对生物燃料的需求正在增加。藻类是一种非常普遍的生物——几乎所有生活在水中并进行光合作用的生物都是藻类。它们可以是单细胞的，也可以是巨大的——例如巨型海带，大海藻，严格来说也是藻类。与传统的陆地植物相比，我们更喜欢大规模种植藻类来生产生物柴油，原因有很多:藻类不在耕地上生长，所以你不会与粮食生产竞争。

艾玛:那么你如何从藻类光合作用中获得可以用于汽车或公共汽车的柴油呢?

一些藻类，就像我们身体里的细胞一样，以脂质的形式储存能量。有些藻类的油含量高达其总质量的70%，所以你所需要做的就是打破细胞，释放燃料分子。你既可以在工业规模上使用溶剂，也可以在实验室里研究使用酶来破坏细胞壁成分，这样就可以更容易地提取油。

Emma - Jit Ern，一旦你从藻类中提取了这些油，你如何将它们转化为真正的柴油?

吉特·厄恩:我们从藻类中提取的分子被称为三酰基甘油，你不能把这些分子放进发动机。它们对内燃不太友好所以你要做的是使用一个叫做酯交换的过程。酯交换反应的作用是将三酰基甘油转化为脂肪酸甲酯(FAMEs)分子这些分子的结构与从石油中获得的柴油非常相似，因此它们可以在很少或根本没有改性的情况下用于汽车发动机。

艾玛-尼克，有没有可能扩大这个规模，这样你就可以以更大的工业规模生产柴油，以满足目前的需求?

尼克-藻类已经在工业规模上种植，以生产不同类型的产品。例如，在澳大利亚，他们在巨大的池塘里种植藻类，以获得各种类型的抗氧化剂。所以，你可以做类似的事情——在大池塘里种植藻类。你真的可以扩大规模。而你想要扩大的规模是巨大的——它可能是大约1万公顷的藻类池塘。

艾玛-那现在是什么阻碍了你?

尼克:现在的问题是，从藻类中提取柴油太贵了，这是因为成本真的非常高——建造大型池塘，提取成本。尽管这是一种非常有吸引力的获取能源的方式，但目前它的制造成本大约是销售成本的两倍。这个过程的效率大约是2%。因此，我们正在寻找能够切实改善这一点的方法。我们正在研究对藻类进行基因工程改造的方法，使它们更有效地捕捉光线，然后将其转化为我们想要的燃料分子。

艾玛-我知道这是你在看的东西，恩先生。你实际上是在研究藻类产生油脂的不同基因途径，更重要的是，研究正确的油脂种类?

吉特·厄恩:是的，这个想法是，虽然藻类确实会产生油，但它们产生的油不一定是我们想要投入发动机的油。生物燃料最大的问题之一是，某些类型的生物燃料在低温下容易冻结，因此你必须采取措施。你可以在燃料中加入某种化学物质，使它们具有较低的冷冻温度，或者你可以对藻类进行基因工程，使它们在低温下产生更液体的油。还有很多其他的事情——这些燃料燃烧的程度和强度取决于少数分子的特性，所有这些都可以通过基因来控制。

艾玛:那么，你要如何从基因上操纵藻类来生产大量的那种油呢?

第一步是关闭或减少我们所说的次级途径或侧链途径的数量——这些替代途径会带走我们想要转化为生物燃料的分子，并将它们变成其他东西。你可以通过两种方式做到这一点，你可以改善你想要的途径中的基因，或者你可以去除你不想要的途径中的基因。但很明显，我们必须非常小心，因为这些都是活的有机体——如果你对有机体的内部基因进行过多的修改，它可能会死亡，或者它可能会产生一些你不想要的东西。

艾玛-埃琳娜，你觉得像这样的巴士用藻类生物柴油驱动需要多长时间?

埃琳娜:我认为这取决于你有多乐观。乐观者说我们已经准备好扩大规模，悲观者说这永远不会发生!另一个阻碍大规模生产的基本问题是，我们根本无法复制我们在室外实验室所做的事情。我们根本不知道藻类，作为有生命的有机体，是如何与环境相互作用的。所以，即使我们在实验室里培育了这些神奇的转基因菌株，它们能很好地生产脂质，效率很高，如果它们被什么东西吃掉了或者池塘里有其他竞争生物污染了池塘你就不得不关闭你的生产系统，这也是一件很糟糕的事情。技术还没有完全成熟，研究还在进行中，但科学界肯定有很多意愿，所以我认为大约10年左右。