微藻不仅能减轻雾霾，还能产出上等生物油脂

也许有一天，我们吃的保健品会从发电厂的废料中生产出来。

这是记者采访研究员王强时的一个想法。

最近，“中国科学家发现小球藻‘吃’烟气中的氮氧化物和二氧化碳”的消息引起了许多人的好奇。

这些图片来自互联网。

什么是小球藻？当它“进食”时，氮氧化物和二氧化碳会变成什么？11月27日，《科技日报》记者就此问题采访了中国科学院水生生物研究所王强研究员。

这是首次证明“生物减排”的可行性

近年来，大气烟雾严重影响了人们的健康和生活。氮氧化物是酸雨和烟雾的主要诱因。2016年，中国氮氧化物排放总量达到23万亿吨，居世界首位。

消除氮氧化物的技术叫做“脱硝”。氮氧化物可与水反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，这正是微藻可利用的氮营养物，通过微藻培养可消除氮氧化物污染，并可开发新的生物脱硝技术。由此获得的微藻生物质副产物可用作蛋白质和油的来源，以满足水产饲料、生物能源和其他工业的原料需求。

微藻生物量中碳和氮的含量分别约为50%和10%。微藻是地球上将二氧化碳和无机氮转化为有机物效率最高的光合微生物，被誉为阳光驱动的高效“生物工厂”。

这个“生物工厂”能不能安装到发电厂，让微藻“吃”工业烟气中的氮氧化物和二氧化碳，减少碳排放和环境污染，同时生产生物能源原料和高附加值产品，实现“一石二鸟”？

在国外从事藻类生物学研究已有8年的王强，作为中国科学院水生生物研究所推出的“百人计划”的研究员，于2010年7月回国组建了微藻研究团队，并开始投资此项研究。

2014年，第一篇论文首次发表在*国际环境杂志《环境科学与技术》上。这项研究被认为是“微藻减少工业污染物和生产高附加值产品可行性的第一个证明”。

克服工业实验的困难

七年后，王强团队逐渐将这个想法转化为工业可行性，他们经历了一个艰难的过程。

首先是藻类物种的问题。在各种藻类中，哪种藻类“吃得多，产出多”？

小球藻是一种球形单细胞淡水藻类，直径为3-8微米，繁殖率极高。王强说:“小球藻最早可以在2小时内繁殖，也就是说，它的生物量可以在2小时内翻一番，而且生长速度快，工作效率自然高。”

经过连续筛选，最终得到的小球藻产油量和生物量分别提高了39%和35%，脱硝率达到96%以上。

为了解决氮氧化物不溶于水的问题，王强团队与中国石化石油化工科学研究院荣俊峰教授合作，创新性地制定了烟气二氧化碳和氮氧化物的回收方案，提出了两步生物脱硝理论，即通过氮氧化物吸收单元的吸收固定和微藻培养单元的生物转化相结合来实现二氧化碳和氮氧化物的回收。在此基础上，提出了微藻脱硝路线图1.0。

试点阶段遇到的新问题是如何培养符合工业烟气排放的微藻。经过逐步的工业优化，最终选择了发酵方法。一个100吨的发酵系统可以解决一个只有200平方米的中小型排放企业的氮氧化物减排问题。

在此基础上，团队进一步完善了微藻脱硝、高附加值产品生产和生物柴油生产的联合生产工艺，并提出了优化生产工艺2.0版。中国石化石家庄炼化公司与荣俊峰教授合作，建立了中国第一套炼油厂烟气制油微藻生物减排示范装置，形成了一套完整的微藻生物柴油技术储备。

使用微藻或可提取的膳食补充剂

通过系统研究，澄清了产油微藻用于工业烟气减排的生物学基础，证明了微藻在工业烟气生物转化领域的应用价值和可行性，完成了从藻类种子库建设到大规模培养、高效低能耗收获和藻油提取的全技术链开发，成功制备符合国家标准的微藻生物柴油，构建了微藻固碳、脱硝和生物质综合利用的循环经济体系和包括26项发明专利的完整专利网络。

"微藻是相对低端的生物能源原料。"王强说，微藻细胞富含蛋白质、脂类、海藻多糖、β-胡萝卜素、各种无机元素和化学原料等高价值营养物质。如果用微藻提取膳食补充剂，价值会更高。

“但如果它是由石化废气‘废物’产生的膳食补充剂，它可能不会被所有人接受。”王强表示，下一步，产业化研究所将重点研究生物质发电厂废弃物综合处理的循环经济技术。基于此，团队进一步提出了微藻脱硝路线图3.0版。

微藻不仅能吃烟雾的罪魁祸首，还能产生优质的生物油。

王强说，在地质历史上，微藻的繁荣是化石能源形成的基础，所以古代埋藏的地下微藻支撑了现代石油化学系统。未来，人类将建立一个基于微藻养殖的新型循环经济体系。通过微藻生物炼制获得生物能源、生物基可降解材料、精细化学品和健康药品，实现碳、氮的循环利用，解决工业污染排放带来的环境问题。