微藻将为未来循环经济带来希望

Many rem很多偏远岛屿都存在一个共性的问题：它们很难自给自足。各种必需品—从食品到燃料—都必须从外界进口。这使得这些岛屿极大地依赖其他的国家，由此也将导致货船排放二氧化碳量的增加。

但是如果以可持续的方式在岛上生产一部分必需品会怎样呢？瓦大科学家们提出了用微藻，这种不起眼的生物做主角的生产工艺。这些小小的动力源——大多数比一个血红细胞还小——可以在适宜环境下以极快的速度繁殖。每公顷棕榈种植基地每年可以出产大约6，000升油，而藻类生产商在同一时期的产量预计可达35,000升。

鱼类和肉类的替代品

最棒的是，这些微藻也是很好的脂肪和蛋白质的来源。这意味着各种有趣应用的可行性正在提升。瓦大生物加工工程学教授René Wijffels解释道，“举个例子，我们可以把微藻转换成生物燃料，确保往返岛屿的航班具有可持续性。”目前这个生产工艺仍过于昂贵，但是一些其他的应用可以在短期内实现。比如，微藻非常适合作为渔场的可持续性饲料或者肉类替代品。

近几年，Wijffels和同事们一直在寻找可以大规模生产微藻的地方。他们在博内尔岛设立了一个试验生物反应器，这在某种程度上是应当地政府的要求。然后他们开始寻找一种“封闭系统”：一个可以完全依靠本地原材料运行的微藻生物反应器。Wijffels说，“藻类非常合适，它们主要需要海水、二氧化碳和光照。而这些在热带岛屿上是取之不尽、用之不竭的。”

近几年，Wijffels和同事们一直在寻找可以大规模生产微藻的地方。他们在博内尔岛设立了一个试验生物反应器，这在某种程度上是应当地政府的要求。然后他们开始寻找一种“封闭系统”：一个可以完全依靠本地原材料运行的微藻生物反应器。Wijffels说，“藻类非常合适，它们主要需要海水、二氧化碳和光照。而这些在热带岛屿上是取之不尽、用之不竭的。”

保持凉爽

但是通往成熟的藻类生物反应器之路并不是一帆风顺的。研究人员遇到了一个严峻的科学难题：微藻不喜欢高温。如果藻类生物反应器升温过高，则无法收获。这是热带岛屿上面临的实际问题。当然，我们可以冷却生物反应器，但这会耗费大量的水和电能，因此不是一个可持续封闭系统的理想状态。

近几年，两位博士生——Robin Barte和Rocca Chin-on一直在寻找能使藻类适应博内尔岛上热带气候的方式。Barten首先在瓦大的实验室里研究了哪种微藻最耐热。在经过了一系列的严格筛选后，他找到了一种博内尔岛上的本土微藻——Picochlorum sp.。“这是一种非常稳健的微藻，对高温和高盐浓度有很好的耐受性，而且它还是世界上生长得最快的微藻之一，”Barten解释道。“由于这种藻类已经存在于环境中了，所以我们不需要承担把另一种类型的微藻引入大自然的风险。”还有一个不可忽略的实事是，Picochlorum sp.含有高达50%的营养蛋白质。

借助一个进化过程，Barten使 Picochlorum sp.更加强大了。在一年的时间里，他通过每次略微提高温度来培养“他的”藻类。在这个实验中，大部分藻类都死了，但Barten只对那些少数幸存的藻类感兴趣。因为通过重复很多次这样的实验，可以得到特别耐热的藻类。Barten：“通过这个培养过程，Picochlorum sp.现在可以承受的温度比之前高了大约2.5度。”这种微藻现在可以在最高47.5摄氏度的条件下存活，但在40摄氏度左右时生长最为迅速。

与此同时，Chin-on 正在博内尔岛研究一种生物反应器的新原型，这是一种用于培养藻类的试验设施。在这里，冷却仍然是重要的一环。Chin-on决定把培养系统做成V型，这样一来，当温度升高时，整个系统就可以被放置在水中。温度在水中的变化比在地面上小。Chin-on表示，“它被放置在了30摄氏度左右的水中。这意味着这个生物反应器原则上也适用于耐热性比Picochlorum sp.稍差的藻类。”

扩大生产规模仍是瓶颈

尽管科学家们近年来已经揭开了越来越多关于藻类生产的奥秘，但在博内尔岛上，规模扩大成成熟的藻类生物反应器仍然没有那么容易。按照Wijffels的说法，资金是主要问题：岛上几乎没有大型公司可以把瓦大的试验设施开发成盈利性的项目。博内尔岛的经济主要依靠旅游业，几乎没有大型工业。

为了解决这个问题，Wijffels 建议把近期的科研突破融合到一个完整运行的示范模型中。这种微型反应器必须能够说服投资者们——必要时可能是来自其他国家的投资人——未来扩大藻类生产。Wijffels希望主管部门、企业或者科研基金会能够资助这个示范模型。“这是最好的播下种子的方法，”Wijffels说，“最重要的是，这也符合博内尔岛的利益，因为这意味着这座岛可以更加自给自足，经济也更多元化。这一概念以后也可应用在其他地区，而博内尔岛可以作为这种可持续循环技术的示范实验室。”