生物燃料的發(fā)展瓶頸盡管生物燃料已在世界各個領(lǐng)域得到應(yīng)用,但目前還沒有成為國際能源的主力軍。主要原因是以下限制。原材料來源不穩(wěn)定。由于多種原因,廚房廢油和木本油料作物作為原料來源不穩(wěn)定。
目前,生物燃料用于世界各地的航空試飛。大多數(shù)生物燃料是按一定比例添加到傳統(tǒng)航空燃料中的。雖然世界上大多數(shù)航空公司進行的飛行試驗結(jié)果表明,生物燃料和傳統(tǒng)燃料的混合可以在不改變飛機發(fā)動機結(jié)構(gòu)的情況下提高飛行效率,生物燃料是否足夠安全,以及它們是否會腐蝕或侵入發(fā)動機材料,但還需要進一步的討論和驗證。
產(chǎn)品成本高。以生物航空燃料為例,其成本是石油航空煤油的數(shù)倍,在成本上沒有競爭優(yōu)勢。雖然航空公司也會購買一定數(shù)量的生物航空燃料,但考慮到成本,購買量不會很大。此外,成品油的生產(chǎn)還將產(chǎn)生外部間接成本。
生物燃料的佳解決方案即微藻,大小從幾微米到數(shù)百微米不等。它們可以地生產(chǎn)脂類、蛋白質(zhì)、多糖和其他有機物質(zhì)。它們對環(huán)境適應(yīng)性強,體積小,繁殖速度快。其中,油脂可以通過酯交換反應(yīng)轉(zhuǎn)化為生物柴油。
微藻作為光合的光合生物之一,能提供大量非食物可再生生物質(zhì)能,積累大量脂類,并能生產(chǎn)生物燃料。某些產(chǎn)油微藻的脂肪酸總量可達(dá)干重的50%~90%。更重要的是,微藻含有豐富的生物活性物質(zhì),可在制備生物燃料的同時進行值的綜合利用,相對降低微藻采油成本。
為什么微囊藻有如此高的脂比?答案在于其特的碳封存能力。光合作用是自然界生物固碳的基礎(chǔ)。地球上每分鐘大約有300萬噸二氧化碳和110萬噸水可以通過光合作用轉(zhuǎn)化為200萬噸有機物,同時可以釋放210萬噸氧氣。