盡管能源公司對“碳捕捉和封存”技術(shù)有著很高的期望，但有兩個問題尚未解決:一是價格昂貴；二是沒有人知道這項技術(shù)是不是真的那么管用。或者說，深埋的二氧化碳會不會泄漏。
中國華能集團公司科技部長蔣敏華也曾表示，按目前的技術(shù)計算，碳捕捉成本約在200元人民幣/噸，而實際處理加工至進行商業(yè)應(yīng)用的程度，每噸還需增加150元投入。
近日，山東科技大學針對工業(yè)的集中排放，研制了一種塔式立體養(yǎng)殖反應(yīng)器，實現(xiàn)微藻生物固碳，并且利用副產(chǎn)微藻連續(xù)濕式生產(chǎn)生物原油的技術(shù)，為碳捕捉以及捕捉后的碳處置尋找出一個切實可行的辦法。這項技術(shù)利用電廠煙道氣作為二氧化碳供給來源，在塔式立體養(yǎng)殖反應(yīng)器中連續(xù)培養(yǎng)微藻，達到二氧化碳的固定和微藻的生產(chǎn)，再把成熟微藻引入生物原油制取裝置，從而實現(xiàn)微藻制油的工業(yè)化生產(chǎn)。
為此，記者就這項技術(shù)的成本以及未來發(fā)展等相關(guān)問題采訪了課題組導(dǎo)師山東科技大學教授田原宇。
微藻固碳產(chǎn)油緣何成為熱門領(lǐng)域？
田原宇表示，現(xiàn)在被認為有效的二氧化碳捕集、封存方法，如海底封存、廢棄煤礦封存、油田封存等，都存在成本高、難操作和可能引起其他環(huán)境災(zāi)難的問題。而生物法固定二氧化碳是地球上主要的、有效的固碳方式。
與此同時，能源緊缺是全球性問題，發(fā)展低碳排放的可再生能源和生物質(zhì)能源，是解決能源緊缺的重要出路。如果能用二氧化碳生產(chǎn)生物質(zhì)油，將二氧化碳化害為利、變廢為寶，一舉數(shù)得，何樂而不為？
“微藻種類繁多，適應(yīng)性強并且產(chǎn)油效率高?！碧镌钜徽Z道破天機。藻類的種類繁多，目前已知有3萬種左右，而藻類的生活習性是多種多樣的，對環(huán)境的適應(yīng)性也很強，地球上幾乎到處都有藻類的存在；而在一年的生長期內(nèi)，一公頃玉米能產(chǎn)172升生物質(zhì)燃油，一公頃大豆能產(chǎn)446升，一公頃油菜籽能產(chǎn)1190升，一公頃棕櫚樹能產(chǎn)5950升，而一公頃微藻能產(chǎn)9.5萬升。
需要注意的是，地球上的光合作用90％是由藻類進行的。微藻能夠有效地利用太陽能，通過光合作用固定二氧化碳，將無機物轉(zhuǎn)化為氫、高不飽和烷烴、油脂等能源物質(zhì)；而且微藻生物能源可以再生，燃燒后不排放有毒有害物質(zhì)，對大氣二氧化碳沒有凈增加。
微藻是如何產(chǎn)油的？
田原宇介紹說，塔器是石油化工常用的設(shè)備，是氣相和液相或液相和液相間物質(zhì)傳遞的設(shè)備。課題組研制的塔式立體養(yǎng)殖微藻固定二氧化碳技術(shù)，主體設(shè)備是一種適合微藻生長的塔式立體培養(yǎng)器，將含有二氧化碳的電廠煙氣從塔底分段進氣、逐級溶碳脫氧、分段外排；而含有藻種的養(yǎng)殖液體從塔頂逐級流到塔底，通過光合作用完成微藻的一個生長周期；塔底微藻與養(yǎng)殖液分離，大部分藻液外排分離微藻和養(yǎng)殖液，小部分藻液作為藻種，回收的養(yǎng)殖液在補充營養(yǎng)后，用養(yǎng)殖液泵送回塔頂進行再次循環(huán)，通過微藻連續(xù)養(yǎng)殖和二氧化碳減排偶聯(lián)，最終實現(xiàn)二氧化碳的固定和資源化利用。這個過程采用分級進氣的塔式反應(yīng)器和液體高停留時間塔板，還包括分離裝置、泵系統(tǒng)、高壓裂解裝置、加熱爐等設(shè)備，整個生產(chǎn)設(shè)施立體布置，占地面積小，有助于溶碳脫氧，并且對藻體的剪切作用較小，動力消耗也不大，解決了溶氧積累問題，易于放大和大規(guī)?；a(chǎn)。這項技術(shù)的配套設(shè)備比較簡單、投資也不大，微藻高壓濕式法生產(chǎn)液體燃料所需的處理和加工成本低，微藻轉(zhuǎn)化所得生物質(zhì)燃油熱值高，平均高達33MJ/kg，是木材或農(nóng)作物秸稈的1.5倍。
微藻固碳產(chǎn)油經(jīng)濟效益如何？
以60萬千瓦燃煤發(fā)電廠為例，年排放二氧化碳260萬噸，利用這項技術(shù)，二氧化碳的捕集封存率為75％，微藻轉(zhuǎn)化率是30％，微藻液化油的收率也是30％，估算二氧化碳處理綜合成本小于200元/噸。捕集二氧化碳:260×75％=195萬噸；轉(zhuǎn)化微藻:195×30％=58.5萬噸；生產(chǎn)微藻液化油:58.5×30％=17.55萬噸；產(chǎn)值:17.55×0.25=4.39億元(油價:2500元/噸)；成本:195×0.02=3.9億元；毛利:4.39－3.9=0.49億元。
“就這個項目而言，在封存和利用二氧化碳的同時，還能產(chǎn)生97.5萬噸的氧氣；另外，如果能把這個項目減排的二氧化碳納入清潔發(fā)展機制(CDM)，還能獲得額外收益?！碧镌顚@項技術(shù)的經(jīng)濟效益非常看好。
然而，這項技術(shù)在工業(yè)化后，不可能利用太陽光。因此，電就成了這項技術(shù)最重要的消耗品。面對這個問題，田原宇解釋道，戶外養(yǎng)殖可以利用自然光，但是，很難找到足夠大空間實現(xiàn)工業(yè)化戶外養(yǎng)殖微藻。因此，工業(yè)化的生物固碳技術(shù)必須使用人工光源，解決的途徑，除了選用高效率的LED光源系統(tǒng)，只能是提高微藻培養(yǎng)密度和生長速度，相對降低能耗和相應(yīng)提高減排效果。
塔式生物固碳技術(shù)有什么難點？
“一項技術(shù)總是會有些局限性?！碧镌钫f，目前，這項技術(shù)最大的難點是選擇高固碳的減排藻種，如果不能很好地解決藻種問題，就不能保證二氧化碳的轉(zhuǎn)化和利用。課題組原來使用36小時繁殖一代的微藻，現(xiàn)在與中國海洋大學茅云翔教授合作，篩選到10多個小時繁殖一代的減排藻種。未來，通過篩選和基因工程還有進一步縮短的可能。
微藻大致分兩種。一種是發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)為目的的產(chǎn)油微藻。篩選的3＋1標準是:快速生長；適應(yīng)多種極端或脅迫生理條件(耐鹽堿、光溫脅迫、光氧化脅迫、營養(yǎng)基質(zhì)脅迫)；含油量≥60％；具有高值化綜合利用的潛力。
作為以二氧化碳減排為目的微藻，追求的是最大量地將二氧化碳生物固定，副產(chǎn)生物質(zhì)能，應(yīng)該適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)二氧化碳排放的連續(xù)化生物固碳。適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)排放的二氧化碳減排。因此，減排“藻種”篩選的4＋1標準:快速生長；適應(yīng)高濃度二氧化碳與煙氣處理極端條件(高溫、酸性、二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫)；抗高堿性(最適pH8－13)；高密度培養(yǎng)；抗聚結(jié)。
目前，課題組已經(jīng)和合作伙伴找到了能夠快速生長的固碳藻種。這種藻的長徑比比較小，容易培養(yǎng)，經(jīng)過20層塔板就能成熟；生長快，得到的生物量大，利用后的溫室氣體減排量大。
另外，這項技術(shù)還有一個缺點，微藻對環(huán)境有一個相對應(yīng)的適應(yīng)能力，在高濃度二氧化碳的環(huán)境中，反而不能正常生長。如果把高濃度的二氧化碳稀釋到可以利用的程度，經(jīng)濟上又會不合算。田原宇希望未來能和其他科研院所、高校和企業(yè)聯(lián)合，共同推進工業(yè)化微藻生物固碳技術(shù)的進步和應(yīng)用。
（轉(zhuǎn)載）
