國外研究歷程和最新發展

對微藻的研究早在 1950 年代就已經開始，但真正成為研究焦點則是在

2005 年以後。經由文獻檢索可以發現，有關藻類生產生質燃料的論文，在 1990 年代時數量並不多，到 2000 年後數量開始大幅度增長，尤其是 2007 年後數量激增，研究增長趨勢十分的明顯。

於 1978 年，美國能源部通過國家可再生能源實驗室(The National Renewable Energy Laboratory, NREL)啟動的一項利用微藻生產生質柴油 (biodiese1)的水生物種計畫(Aquatic Species Program, ASP)，研究內容從微藻 篩選、微藻生長機制分析、微藻基因轉殖到模廠測試。研究人員經過十多 年的努力，從美國西部、西北、西南部和夏威夷等地分離篩選到了 3,000 多 株微藻，最後選擇了其中的 300 多株，並對其中生長速度快、脂肪含量高 的微藻進行大規模培養。在實驗室研究的基礎上，研究人員在美國加州、

夏威夷州、新墨西哥州等地進行了模廠放大。模廠運轉了一年，可獲得高 達 0.05kg/(m².d)的微藻量，微藻含油量達到 40%-60%。本計畫於 1996 年因 當時油價太低(約 30 美元左右)而終止，總計 1978-1996 年累計投入的研發 經費達 2,505 萬美元。該研究室是迄今對微藻研究最全面和權威的機構。由 於油價上漲，2007 年底美國能源部又將這個中斷了 11 年之久的項目重新啟 動[Biofuels Digest, 2008]。

從 1990 年到 2000 年，日本國際貿易和工業部資助了一項名為「地球 研究更新技術計畫」的項目，此項計畫是利用微藻來生物固定 CO₂，並著 重開發密閉式光合生物反應器技術，通過微藻來吸收火力發電廠煙道氣中 的 CO₂，以生產高附加價值的生質能源。該項計畫共有大約 20 多個私人公 司和政府的研究機構參與，10 投入大約 25 億美元進行研究，總共分離出 10,000 多種的微藻，篩選出多株耐受高 CO2濃度、高温，生長速度快，能 高密度培養的藻種，建立光合生物反應器的技術平台以及微藻生質能源開 發的技術方案。為增進微藻生質能源等生物技術在温室氣體控制中的實用 性研究、開發和示範成果，2000 年和 2001 年分别在澳洲和義大利舉辦多場

研討會，對於利用微藻來生物固定 CO₂研究領域的技術基礎進行了評價，

同時對該項研究提出建議[Pedroni et al., 2002]。

進入 21 紀後，藻類研究逐步從實驗室走向中型規模驗證和生產放大階 段。2002 年，美國辛蒂亞國家實驗室在 LiveFuels 公司資助下，利用分子生 物學技術進行增加微藻細胞含油量和產量方面的研究，經過 5 年的研究，

製得性能類似大豆油的微藻油，油脂含量豐富，可生產生質燃料。其研究 更指出，應用此成果僅需美國土地面積的 0.3%就可生產出滿足全美國需要 的運輸用燃料，而該項目的目標是到 2010 年研究獲得經濟可行的生質柴油 [錢伯章，民 96]。2005 年 12 月，第一輛採用微藻燃料和大豆油(調合比例 為 1：9)的示範車輛在印度進行了 1,500 公里的實車道路試驗。

除了研究機構外，許多的生質燃料公司、投資公司也投入了藻類研究 領域。美國 Sapphire 公司 2008 年 9 月宣佈投資 l 億美元發展養殖微藻生產 生質燃料的研究，Sapphire 公司有兩個引人注目的投資商：比爾蓋茲私人名 下的一家投資公司(Cascade investments)和為洛克菲勒家族服務的投資合作 商(Venrock Partner)。Sapphire 公司宣稱經由一種結合太陽光、二氧化碳和 光合微藻的技術研製出辛烷值達 9l 的「綠色」汽油。而且生產的「綠色」

燃料與從煉油廠到加油站的銷售網絡設施完全相容，顯示了微藻汽油與第 一代生質酒精相比的優勢所在[Worldwide Refining Business Digest Weekly, 2008 ]。美國生物技術公司 Solazyme 於 2008 年 7 月生產出第一批微藻基可 再生生質柴油，並已通過美國材料試驗協會(ASTM)D-975 規格的驗證 [Biofuels Digest, 2008]。

美國國際能源公司(International Energy)於 2007 年 11 月初宣佈啟動「微 藻產油」研發計畫，將從基於微藻的光合作用來生產可再生柴油和噴氣燃 料[Renewable Energy World, 2007]。美國 GreenFuel 技術公司開發的微藻技 術於 2005 年在 Arizona 的 APS 電廠完成了模廠測試，其選用高生長率的微

藻，置於裝有水的大型試管內，並曝露於直接的陽光照射下。美國 Algenol 公司 2008 年 7 月宣佈在美國 Maryland 投入世界上最大的微藻養殖場，目標 是在美國沿海地區建置微藻製酒精工廠。該公司估算可從 l 畝(約為 4046.9 m²)土地生產 11,950 公升酒精。按照估計，如果美國所需酒精全部從微藻製 取，則僅需使用穀物製取酒精需用土地的 3%[Green Energy Trends, 2008 ]。

美國可再生能源集團(REG)於 2008 年 8 月宣佈，該公司已擁可煉製和 生產大量高品質的微藻生質柴油商業化技術，其品質可達 ASTM D6751 和 EN 14214M 標準。REG 公司計畫採用其開發的預處理技術對粗微藻油進行 淨化和精製，然後採用與目前商業化規模生質柴油生產過程相似之系統，

使之轉化為生質柴油[Renewable Energy World, 2008]。美國 Valencent 產品 公司和全球綠色解決方案公司合作開發的 Vertigro 技術正處於商業應用準 備階段。包括微藻生長、微藻採收和藻油萃取用於生質柴油 3 個步驟。技 術的核心是連續閉環生物反應器。在 25-30 天之後就可收集微藻，微藻的含 油量約為 50％。Vertigro 技術的生質柴油產量要比用一般農作物生產的生質 柴油增加 20 倍，用水量只有 5%[Ondrey, 2008]。

此外，石油公司也加入了養殖微藻生產生質柴油的研究開發。Shell 公 司與美國從事微藻生質燃料業務的 HR 生質石油公司(HR Biopetroleum)於 2007 年 12 月合組 Cellena 公司，在夏威夷用面積 2.5 公頃的實驗基地做為 微藻養殖場，並建設以微藻生產藻油再轉化為生質燃料的模廠設施，進行 為期 2 年的生質柴油生產實驗。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。