主题：【原创】微藻与生物燃料 --- 和倥偬飞人兄的生物燃料之藻类革命 -- piggy
早年间也算是一大工业原料，不知道这个热效率如何。
一般的植物和动物油脂都包含大量的不饱和脂肪酸，在长期的储存过程中会被氧化，形成酸性物质，或聚合成凝胶状物，前者腐蚀车辆部件，后者堵塞过滤器，恶化燃烧效率，在气缸里形成积碳。所以好的柴油是要经过加氢处理的，譬如欧洲常见的Super Diesel和Ultra Diesel，国内的柴油普遍不饱和度高，使用效果不是差了一点点，最直观的就是柴油车普遍冒黑烟。对于生物柴油，如果不解决好加氢精制的问题，会造成一大堆麻烦。
关键还是没有足够量的、非常便宜的动、植物油供生产大量的生物柴油，象加氢精制这类化工技术已经被石化炼油厂经常使用，植物油加氢精制也是人造黄油的成熟技术，无论是在技术上还是在经济上都不会有大问题的。个人认为生物柴油不应该含很多硫磺，这就没有生产Super Diesel和Ultra Diesel的除硫问题。
就生物柴油的稳定性提问过Pacific Biodiesel 的CEO，Pacific Biodiesel在美国几个州有好几个生物柴油生产厂，他说没有稳定性的问题，不需特别的处理。我估计目前生物柴油生产量还是小，还没长期储存的问题吧。
桐油的主要成分都是三α－桐酸甘油酯，其脂肪酸中含α－桐酸 71～82％、亚油酸8～15％、油酸4～10％、饱和脂肪酸3～5％，用于生产生物柴油后，其产品会有稳定性的问题，加氢处理之后就应该没事了。
一个词，“提纯”有困难
米国人说这个比玉米的前途光明，野生植物，成本低得多。
按微藻在自然界的分布、种类和数量来说，有四大类微藻：
1）硅藻（diatoms or bacillariophyceae） 这应该是最大的一类单细胞微藻，在自然界大约有100，000种。这类微藻的最大特点是其细胞壁含有硅元素，主要存在于海洋，但是在淡水环境中也有不少。油脂是硅藻储存炭元素的一种方式，所以，所有的硅藻都含有或多或少的油脂也就是脂肪酸甘油酯，通过简单的酯交换就可得到生物柴油。
2）绿藻（green algae or chlorophyceae） 这也是一类很常见的微藻，主要存在于淡水环境中。绿藻可以单细胞的形式浮在水中，也可以大量的细胞聚成一团，这就是我们常常在水沟里见到的东西了。绿藻储存炭元素的主要方式是淀粉，不过在某些条件下也可以生产油脂。
3）蓝藻（blue-green algae or cyanophyceae） 蓝藻可以吸收空气中的氮，是以前种水稻的肥料来源。由于这一类微藻在结构上更象细菌，所以蓝藻又可以被叫做蓝细菌（cyanobacteria）。蓝藻其实就是一类可以进行光合作用的特殊细菌，广泛地存在于海洋，淡水和陆地环境中。发菜就是一种蓝藻，长在陆地的草原上，大家想不到吧？
4）金藻（golden algae or chrysophyceae） 金藻和硅藻很相似，其细胞含黄色、褐色或者橙色色素。这类微藻储存炭元素的方式是淀粉和油脂。
单细胞微藻是一类非常古老的生物，如硅藻、蓝藻是和细菌一样的原始生物；绿藻是植物的祖先。虽然这些微藻的光合作用机理和植物的相似，但是它们的效率更高。再加上微藻细胞浮在水中，可以更有效地利用水、二氧化碳和其他的养分，所以它们的生长速度大大地超过普通植物。由于以上的原因，在同样的单位面积下，微藻可以比陆地的油料作物多产出30倍的油脂。
在水生生物燃料项目的早期阶段，科学家们都是着重在筛选可以产生氢气的蓝藻。虽然在实验室里成功地培养出了一些可以生产氢气的微藻，但是，氢气产量很低；更重要的是，这些藻类必须在一个密闭的无细菌和无其他藻类的特殊环境里面生长。这样一来，大规模的生产就不可能在低成本下进行了。后来，科学家们转向筛选可以产生大量油脂的微藻，经过多年的努力，他们确实找到一些高脂肪含量的微藻，在实验室里培养出来的微藻有时可以产生达到其干重70％左右的油脂！（个人对这个结果还是有看法的，他们是使用氯仿和甲醇来抽取油脂，我认为这样会把其他杂质也抽了出来）不管如何，培养出这些含有大量脂肪的微藻是一大进步；不过这些藻类还是无法和其他藻类竞争，在一个开放的体系中会被其他藻类取代。由于密闭的体系生产成本太高，真正生产这些高脂肪含量的微藻还是不划算的。夏威夷有一家叫AQUEOUSEARCH的公司，开发了一套十分先进的微藻生产体系，所有的培养条件都可以自动控制。尽管它的技术很好，生产的又是价值较高的保健食品，不过，这家公司还是破产了 － 生产成本还是太高。
目前，大家基本上已经达成一个共识，就是利用微藻来生产生物柴油一定要在一个开放的体系中。一个方向就是利用污水处理体系来生产微藻，大量的城市污水其实是营养过剩的，非常适合用于培养微藻，这样一来既得到了大量的BIOMASS，又清洁了污水，一举两得。另一个方向就是利用发电厂的废气来生产微藻，发达国家的发电厂排出的二氧化碳是要付钱的，正好培养微藻需要大量的二氧化碳，也是一举两得的事。
基于在加州和夏威夷的实验，美国在新墨西哥的一家旧污水处理厂建立了一个1，000平方米的试验体系。这个体系吸收了90％的打进水中的二氧化碳，单日的最高产率可以达到每平方米50克，不过，由于温度的变化，这个产率无法长期保持。
无论是利用污水还是利用发电厂的二氧化碳来生产微藻，在这样的体系中真正的生产成本是如何收集微藻。由于单细胞的微藻如硅藻会浮在水中，如何低成本地除去生产体系中大量的水就成了一大挑战。离心法会消耗大量的能源，泡沫浓缩法有一定的优点。还有一个同事是用鱼，鱼在用鱼腮过滤水时，会收集大量的微藻，最后会混在鱼屎中排出来。
在收集微藻之后，其水分还有90％左右（5％ － 10％微藻），如何抽取油脂也是一大问题。我们有一个项目就是研究如何不经过干燥，直接抽取微藻的油脂。不知各位大师有什么好建议？
分离植物油、脂溶性蛋白质和糖类不难，它们的极性完全不同的。
河里还有搞这个的吗？
浓缩水分的方法（包括化学的，物理的），那肯定是很多了。但具体到微藻油脂上，可选择的余地恐怕有限，这方法要求低能耗，能大量（最好能连续化）处理，能回收使用，低污染，规模可控，等等等等，想起来是够头大的。
对这东东，俺是个彻底的外行，但依我的直觉，
1，特殊通透性膜类：应该是最有希望实现以上多种要求的。譬如：半透膜容器早已在化学生物中应用达到改变溶质浓度（其实也等同于是改变水浓度），当然其规模和成本不可能达到现在的要求，但原理上无疑是可行的。
2，工业配套：生物柴油的生产不应该是一个孤立的过程，如能与一些已经成形的（尤其是规模大的）工业配套，对于其实验测试，经济效益等，都会有好处。我的一个很粗犷的想法就是或许以上的除水浓缩过程与制（晒）盐产业的结合。在此构想中，富水的藻类溶液被高浓度的盐水浓缩（通过媒介），盐水嘛，随风或随阳光而干。除开膜材料不谈，盐这东西，一个字---便宜！
3，更粗犷的想法：什么比盐更多，更便宜呢？答案不是糖，也不是味精，而是沙子。对，就是沙子。为什么说沙子呢？因为他其实是自然界提供的一个非常高效的过滤器（e.g.一项野外生存的简单技巧就是利用沙土过滤净化脏水）。其实，从原理来说，这就是一个简单的液相色谱（LC）过程（包括物理的阻断和化学的吸附/解吸附过程），当然实验室用硅胶，用氧化铝，要是工业上也这么用，得赔死，所以咱用沙子。（注，这里的沙子并不特指咱盖房的那沙子，指的是这一类的材料，具体是啥尼？俺不知道，也不乱建议了。）
当然用沙子就不能傻用。我能想到的因素包括：沙子堆的外形，排列，连接等结构，几何因素；堆积密集度，颗粒度分布（不一定只用单一沙子成分），微观分相等形态学(morphology)等物理因素；添加物（比如加入高分子树脂固化沙堆，或者特殊的功能材料增强LC塔板数）等化学因素；沙堆的稳定性（物理的，化学的和生物的），露天还是有遮盖（Green House）；对环境的需求和影响等等……………….FT, 本清单没完没了，没完没了
对了，写本文前，俺没做啥调研，纯粹信马由缰，想到哪儿，说到哪儿，要是已经有人提出过了，或者已经被试过，甚至被证明不灵了的，本精概不负责。
低能耗（最多用一台低速泵），高流量，高容量，可以做得非常大
不知道板框式过滤如何避免过滤中很常见的堵塞问题？微藻很小，一般的过滤处理会很快就堵塞了。
你的建议已经考虑到成本问题，一直在实验室做的人就完全不同了。有的同事就是用真空低温干燥，虽然这是制药行业的标准做法，但是用在价值很低的微藻就是大笑话了；就是用阳光晒干也不是很理想的――阳光也是能源（所占面积可以用于培养微藻），而且晒干太慢。各种过滤处理很常遇见的堵塞问题，不好解决。