作為化石燃料的替代，生物燃料的發展已在國際上得到廣泛的重視。在生物燃料的眾多原料中，藻類由于具有分布廣、油脂含量高、生長周期短等特點，而被科研人員認為是最有希望和前途的可再生能源之一。藻類中用于制備生物燃料的是微藻。微藻種類繁多，分布極其廣泛川，生長條件要求很低。利用微藻制備生物燃料已成為熱點。
1 國內外利用微藻制備生物燃料研究歷程和最新進展
1.1研究歷程回顧
國外微藻的研究起步較早，早在上世紀50年代，美國麻省理工學院就在校園內建筑物的屋頂開始進行養殖藻類生產生物燃料的試驗，并在研究報告中第一次提到了藻類生物燃料。
1978年，美國能源部可再生能源國家實驗室開展了養殖微藻生產生物燃料項目研究(Aquatic Spices Program，簡稱ASP項目)，從微藻篩選、微藻生化機理分析、工程微藻制備到中試研究。該項目持續到1996年，在實驗室研究的基礎上，研究人員在美國加利福尼亞州、夏威夷州、新墨西哥州等地進行了中試放大。中試裝置運行了1年，可獲得高達
更直接將微藻用于生產生物柴油的是美國人吉姆·塞爾斯，他為此還專門建立了一個生物柴油公司。他用透明的大塑料袋種植海藻，這既可以讓充足的光線進人，又能防止其它種類的海藻人侵。他稱自己的發明是全規模海藻“反應堆”。他用2條長105m、間隔lm左右的平等軌道固定大塑料袋，一旦海藻長成，就被送到煉油廠制備油料。然后再轉化成生物柴油。
美國和日本的一些研究機構也開展了相關工作，如1978年美國科羅拉多州戈爾登太陽能研究所在1個直徑20m的池塘中培植微藻，1年收獲微藻4t，從中提煉出300多升燃油。1988年日本一家公司發現綠藻能吸收大量二氧化碳生成油脂，提出了利用綠藻將二氧化碳轉化為石油的設想。1993年，以色列耶路撒冷希伯里大學Ben-zionGinzberg教授成功地用高蛋白質含量的鹽藻獲得了低硫、低氮的優質石油。
1.2最新進展概述
進人21世紀后，國外在該領域的研究工作出現新進展，逐步從實驗室走向中試和生產放大階段。2002年，美國圣地亞國家實驗室利用分子生物學反應工程技術進行了增加微藻細胞含油量和產量方面的研究，制取出性能類似大豆油的海藻油，油脂含量豐富，可生產生物燃料。該實驗室稱，此技術僅需美國土地面積的0.3%就可生產出滿足全美國需要的運輸燃料。該項目的目標是到2010年能獲得經濟可行的生物柴油。
在我國，雖然微藻養殖歷史不長，技術上較先進國家存在一定差距，但近十多年來卻發展很快。除了養殖發展十分迅速外，在利用微藻制備生物燃料的研究上也取得了很大進展。2004年，清華大學生物技術研究所繆曉玲教授等發表論文闡述其研究進展和成果，該研究團隊通過異養轉化細胞工程技術獲得了高脂含量的異養小球藻細胞，其脂含量高達細胞干重的55%(質量分數)，是自養藻細胞的4倍，利用酸催化醋交換技術一步得到的生物柴油符合ASTM的相關標準。清華大學還開發了微藻異養發酵生產生物柴油技術。通過細胞控制技術獲得異養小球藻。異養小球藻細胞中油脂類化合物大量增加，蛋白質含量下降。實驗室研究結果表明與常規制備技術相比，成本下降5-8倍，油脂質量分數達99%以上。
中國水產科學研究院、中科院海洋研究所等單位也于2005年申請并得到資助，經過2年來的努力，建立了化學法和脂肪酶法生產生物柴油關鍵技術與工藝路線，生物柴油的純度達到98%以上，并對海藻油脂的制備進行了研究。此外，山東海洋工程研究院、撫順石化研究院均已開展微藻利用的探索，在微藻篩選和培育方面進行了深人研究，目前都已取得一定的成果。
閔恩澤院士近年來進人綠色化學領域，積極倡導開展微藻生物質燃料的研究，在其倡議之下，
2005年，美國GreenFuel技術公司開發的海藻技術于在Arizona的APS電廠完成了中試。選用高生長率的海藻，置于裝有水的大型試管內，并曝置于直接的陽光照射下。這項技術預計2008年開始商業化生產。
加拿大國際能源公司于2007年11月初宣布啟動“海藻變油”研發計劃，將從完全基于海藻的光合成來生產可再生柴油和噴氣燃料，海藻具有獨特的吸收二氧化碳并使之轉化為高密度天然油的能力。
美國全球綠色解決方案公司于2007年12月中旬發布海藻作為生物燃料原料的Vertigro工藝的初步試驗數據。試驗表明，采用該公司的生產系統，每年每英畝可生產276t海藻生物質。將海藻作為燃料的原料，可每年每英畝生產約3.3萬加侖海藻油。2008年3月，美國Valencent產品公司又與全球綠色解決方案公司宣布，將其專有的vertigro工藝推向商業化已處于最后階段，包括海藻生長、海藻收集和萃取海藻油用于生物柴油3個步驟。工藝的核心是建在Gravling工業公司的連續閉環生物反應器。在生物反應器中，水中的海藻通過1根ro英尺長紫外線穩定的直立塑料管循環，在塑料管中海藻暴露在太陽光下。上方敞口的生物反應器的重要特點是，有很大的表面暴露在太陽光下，沒有水的蒸發損失。在25-30天之后就可以收集海藻，這時海藻的含油量約在50%左右。用Vertigro工藝，生物柴油的產量要比用常規農作物生產的生物柴油多20倍，而用水量只有5%。
美國Solazyme生物技術公司于2008年7月9日生產出第一批海藻基可再生生物柴油Sola-dieselRDTM，這種生物柴油的化學組成與標準的石油基柴油相同，并且，完全可以與現有的運輸燃料基礎設施相匹配。2008年1月圣丹斯電影節期間，Solazyme展示了第一輛使用該公司所研制的海藻生物燃料(比例為20%)，并實際在道路上行駛測試的車輛。
美國Algend公司于2008年7月宣布在美國Maryland投運了世界上最大的海藻庫場，目標是在美國沿海地區建設海藻制乙醇工場。該公司估算可從一英畝土地生產60[X)力目侖乙醇。按照估計，如果美國所需乙醇全部從海藻制取，則僅需使用谷物制取乙醇需用土地的3%。
美國可再生能源集團(REC)公司于2008年
美國亞利桑那州立大學于2008年9月5日宣布，與Heliae開發公司和亞利桑那科學基金會(SFAz)合作，取得了一項研究與商業化突破，從海藻開發、生產和銷售煤油基航空燃料。據稱，研究人員在海藻基生物燃料和生物材料方面的研究工作，已從實驗室走向中試和生產階段。他們的發現可取得降低成本的效益成果。
除科研機構外，眾多的生物燃料公司、投資公司也涌人該研究領域。美國Sapphire公司于2008年9月宣布投資1億美元開展養殖海藻生產生物燃料的研究，比爾蓋茨私人名下的投資公司Caseade investments和為洛克菲勒家族服務的投資合作商venrock Partner是該公司2個引人注目的投資商。SapPhire公司于
石油公司也加人了這股熱潮。Shell公司與美國從事海藻生物燃料業務的HR生物石油公司于2007年12月組建合資企業Cellena公司，在夏威夷用2.5公頃面積的實驗基地作為海藻養殖場，建設利用海藻生長和生產植物油用以轉化為生物燃料的中試裝置，進行為期2年的生產生物柴油實驗。chevron公司也與美國可再生能源國家實驗室、Solazyme公司簽署了協議，共同開展研究工作。
2 利用微藻制備生物燃料的應用前景
大力發展利用微藻制備生物燃料產業，不但可以解決傳統原料來源單一、價格昂貴等一系列問題，它還有著其自身的發展優勢，包括:
l)和現已初步實現產業化的玉米等糧食作物制取生物柴油的方式相比，海洋微藻產量高，單位面積產量是糧食的幾十倍，生長周期短、繁殖快，并且培養時間短，在很短的時間內可獲得大量產品。
2)微藻在水域(淡水或海水均可)中生長繁殖，不依靠土壤，不存在與農業用地相競爭的問題，不占用耕地，不影響農業生產。
3)微藻的含油量相對較高，其生長繁殖和油脂的制備都可以實現工業自動化。
4)微藻個體小、木素含量很低，易粉碎干燥，用藻類來生產液體燃料所需處理和加工條件相對較低，生產成本與其他生物燃料原料相比相對較低。
5)微藻生長可以消耗大量的二氧化碳，并且在微藻培育過程中加人二氧化碳，可令微藻的產量大幅度增加，從微藻到油的生產過程也可以實現零排放，具有良好的環保效益。例如，我國海南綠地微藻生物科技公司通過利用二氧化碳廢氣來養殖微藻生產生物柴油的試驗近日在海南省樂東黎族自治縣獲得成功，微藻含油率達到28%-32%，該公司計劃投資2980萬美元在海南建設干微藻項目，項目建成投產后可形成年產生物柴油30萬t的生產能力。
3結論
