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媒體報道一：

藻類改造者 能源革新家-----訪中國石油大學（北京）特聘教授傅鵬程

傅鵬程（右）調試屋頂試驗型家用藻類生物燃料發生器

大約30多億年前，金星、火星和地球都是一片荒漠，金星二氧化碳的含量約為96%、火星約為95%，遠古地球也是這種含量，由于常有火山爆發，當時的地球就是一個通紅的火球，整個的大氣層都是二氧化碳，還有少量的氮氣、非常微薄的氧氣和一些水蒸氣。是什么東西改造了地球，使得我們得以生存呢？那就是藻類。

30多億年以前，隨著地球氣溫慢慢冷卻，出現了最初的生命跡象。首先出現的就是藻類，它們不斷地吸收二氧化碳，釋放出氧氣，使地球大氣層CO2的含量降低到0.04%左右，氧氣含量逐漸增加，達到約21%，這也為當今世界的生物多樣性奠定了堅實的基礎。藻類為生命系統在地球的定居鋪平了道路，可以說，沒有藻類就沒有人類的今天。

那么是否可以將藻類的作用推而廣之？中國石油大學（北京）特聘教授傅鵬程就是一位藻類改造者，他所做的工作就是將藻類改造成新型能源的生產者，用以應對能源短缺，倡導低碳生活。

藻類可能助推火星登陸

美國太空總署有一個雄心勃勃的計劃，它準備移民到月球和火星。

在來中國石油大學任特聘教授之前，傅鵬程曾是美國夏威夷大學的教授。作為生物能源領域的專家，美國太空總署為制訂火星登陸計劃開研討會的時候也請他去作了主題報告。

當時擬定的初步計劃是把飛行器送到月球表面，找一個合適的地方建一個基地，以供人在里面生活。

月球和火星是沒有生命的，它們的表面也同原始地球一樣沒有氧氣，那怎么辦呢？美國太空總署準備先在月球表面建造一個封閉的充氧小環境的基地，在里面培養藻類。具體就是在月球表面的基地安裝一個光合生物反應器，它的作用就是通過在光合生化反應器里面培養藻類吸收光能供給航天器，也可以生產補給品供給太空人。太空人到了月球進入該基地，就可以把他的面罩打開，開始呼吸密閉系統里面的氧氣。太空人產生的二氧化碳又可以送到光生化反應器里面作為原料，因為藻類就是吸收二氧化碳放出氧，由此我們就可以得到有用的東西。

這個火星登陸計劃說到底也就是通過光合生物技術在火星和月球上再造一個簡單人居的環境圈的過程。它所依賴的就是藻類改造大氣的功能。

藻類是地球生物圈最基本的光合單元，它的體積特別小，以微米計。它是最古老的生物，大約35～38億年以前，地球表面第一次出現的生物就是藻類，現在地球大概50%的氧氣都是由它生產的，它吸收了50%的二氧化碳，是整個海洋生態系統的基石。地球表面的2/3被海洋覆蓋，海洋生態能穩定地球才能穩定，因此藻類在穩定整個生物圈方面起著不可替代的作用。

目前溫室效應和低碳節能是人們都在熱議的話題，在這一方面，藻類同樣可以建立卓越功勛。傅鵬程教授認為，可以通過藻類來有效地抑制二氧化碳的排放，而且可以通過藻類來調節氣候變化，如果調節得當，我們就有可能阻止全球氣候的變化以及溫室效應的產生。只要我們善加利用藻類，我們就可以有一個很有效的工具來應對全球的氣候變化、應對溫度的升高。

水域污染在我國甚為普遍，藻類常被人們當作罪魁禍首。作為研究藻類的專家，傅鵬程教授大力為藻類正名，他說，實際上產生污染的罪魁禍首并不是藻類而是人類自己，因為我們破壞了人與自然之間的整體平衡，所以遭受了懲罰，致使藻類開始瘋長。“我想讓大家認識到這個藻是對我們有巨大的貢獻的，沒有藻類就沒有我們的今天。”

改造藻類 開發生物能源

既然光合生物技術能夠發揮如此巨大的作用，那么能不能將其改造，使其發揮更大的作用呢？

傅鵬程認為，進行光合生物技術的研究需考慮以下幾個單元：生物、陽光和水。生物有了陽光后進行光合作用，生物有水就可以生長，這三者結合起來就是光合生物技術研究的理念，就可以開發出有用的光合生物技術。這種光合生物技術不但能夠提供有用的產品，而且能夠產生很大的社會效益，它能夠為節能減排、修復環境起到積極的作用。

說得通俗一點，如果考慮用藻類來提煉生物柴油，和其他的農作物、油料作物得到的產油量比較，就有好幾百倍的增加。比如說如果用玉米做原料每公頃只能生產大概18加侖生物柴油，棉籽產35加侖，向日葵、油菜籽每公頃產100多加侖，油棕櫚產600多加侖，但是藻類可以產生1200至10000加侖，這其中的效益不言自明。

傅鵬程教授和他的研究團隊在研究過程中，已經開發出兩個產品。其中一種可以使產量得到上百倍的增加，從經濟上來講它是一個非常高產的工具，使得生產生物柴油非常方便；另外這種能源是可再生的，通過太陽光照射藻類就可以得到產品，然后用來提取出生物柴油。生物柴油在使用過程中會排放出二氧化碳，再用產生的二氧化碳生產藻類，這就是一個低碳的循環。此外，藻類還有固化碳的功能，所以無論是從經濟的角度，還是從對于總體的碳平衡的角度來講，藻類的貢獻都是巨大的。

能源問題和全球氣候變化問題已成為幾乎所有國際高峰會議最重要的議題。為了保障能源安全，保護生態環境，走可持續發展的道路，可再生能源獲得了越來越多的重視。可再生能源來源廣泛、儲量豐富、污染小或基本無污染，與傳統化石能源相比較，資源優勢和環保優勢非常明顯，但目前的狀況是制造成本高、基礎設施薄弱，在能源總量中只占很小比重。開發可再生能源的前景廣闊、任務艱巨。

中國石油天然氣總公司石油化工研究院領導訪問實驗室

2010年5月，中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院與中國石油大學（北京）成立生物能源聯合實驗室，傅鵬程教授任負責人。他帶領的光合生物技術及二氧化碳資源化利用團隊，目標就是把低碳經濟、綠色經濟、循環經濟作為一個考量，把光合生物的過程和燃料生產、二氧化碳減排、增加糧食的種植等等加以綜合考慮，形成一個綜合性的技術來進行研發，希望在得到產品的同時，能夠對環境保護提供一些有效的幫助，希望能夠為減少排放、減少溫室氣體的積累以及對全球氣候變化提供一個新的思路。

他們正在研究的技術不是把二氧化碳打到兩公里的地底下，而是用藻類把二氧化碳吸收，將其固化。氣體是最難處理的，而固化的碳要處理就方便了，所以用藻類來吸收二氧化碳成本遠遠低于碳捕捉與封存，這正是應該鼓勵的發展方向。

藍藻基因工程

作為改革開放后的首批大學生，傅鵬程分別于1982年和1988年在浙江大學化工系獲得化學工程工學學士和碩士學位，后分配到中石化廣州石化總廠工作。之后到澳大利亞悉尼大學化工系攻讀博士，于1996年6月獲博士學位。1996年至1997年間任日本九州工業大學生物工程與科學系博士后研究員。之后先后擔任美國明尼蘇達大學化工與材料科學系博士后研究員、美國加州大學圣地亞哥分校生物工程系博士后、美國生化公司DIVERSA CORP高級科學家、美國夏威夷大學分子科學與生物工程系教授。

在國內能源短缺和環境污染亟待改善的大環境下，生物工程無疑更具發揮和成長空間。出于一種使命和責任感、出于個人價值實現的考量，也由于石油大學與自己的偶然機緣，傅鵬程以多年的海外游學和工作經歷、高深的生物能源專業水準，于2009年回到中國石油大學（北京）化學科學與工程學院暨新能源研究中心工作。

生物能源是可再生能源的一個重要組成部分。目前的生物能源研發又以生物質發酵生產燃料乙醇為主。這種生物能源生產模式存在許多缺憾之處。首先，它將爭奪消耗眾多的農業資源，使得糧食、飼料的供應出現緊缺，從而導致糧食和飼料價格上漲。其次，生物質生產乙醇需要考慮原料和乙醇運輸問題、生物質預處理以及固體廢棄物處理等問題。再次，生物質生產乙醇生產過程排放的溫室氣體二氧化碳將加劇全球溫度的升高。

傅鵬程教授領銜的生物能源及二氧化碳資源化利用實驗室，在藍藻基因工程改造以生產燃料乙醇方面的研究成果領跑世界。他們經過數年的努力，在吸收現代物理、數學、生物學、計算機、生物信息學及工程科學等最新成就的基礎上，開發成功創新性的藍藻工程菌生產生物燃料的工藝路線，利用基因工程改造特定的藻類，再通過光合生物反應過程使藻類用溫室氣體二氧化碳直接生產燃料乙醇。

實驗室使用的50升及15升藻類光合生化反應器

這種藍藻工程菌僅僅需要陽光和二氧化碳作為原料就能夠生產出乙醇，因此具有生物質發酵工藝生產乙醇所不具備的種種特點：①燃料乙醇生產效率高，耗能小，成本低。②就地吸收電廠等單位排放的溫室氣體。③不使用任何農作物作原料，不與人類爭奪糧食。④生產周期短。藍藻接種五天后可開始生產燃料乙醇。⑤可穩定連續化大規模生產。⑥生產工序大大簡化。⑦不產生固體廢棄物及不排放有害氣體。⑧沒有原材料運輸問題。

“我們的生物能源技術的意義在于通過將清潔能源生產技術、生化生產過程及可再生能源產品等方面與利用太陽光能、吸收二氧化碳等溫室氣體有機結合起來，從而實現最小的環境影響、最少的資源、能源使用，達到最優化的經濟效益與社會效益。”傅教授說。

歸納而言，此項技術有以下幾個優勢：

1.技術優勢。最新專利技術，處于新能源技術的最前沿。

2.成本優勢。比農作物發酵生產乙醇節省成本70%，可用現有石油運輸管道輸送，節省運輸成本。

3.能源發展趨勢優勢。可再生能源，清潔燃料。

4.產業政策優勢。既是清潔能源（乙醇等），又吸收CO2，減少溫室效應，保護環境，可以得到政府雙重政策扶持。

5.廣闊的市場需求優勢。世界化石能源正在耗竭，替代能源一定要取而代之，所以此技術具有不可估量的巨大市場需求。

此項發明已獲得了美國專利及國際專利。傅教授最近在國際科技期刊發表了與此課題相關的論文兩篇，并與瑞士Sven Panke教授合編《系統生物學與合成生物學》，由美國Wiley出版公司2009年4月出版。

從進入工業化時代至今，人類已經將地球面貌做出了翻天覆地的改變，而且還把航天飛機、宇宙飛船送到了太空。隨著人類前進步伐的加快，也造成了很多問題，包括資源的枯竭、污染的產生、氣候的變化、臭氧層的破壞、生物多樣性的減少等等，如何應對這一系列問題成為相關領域的科研工作者努力的方向。

單就能源危機而言，地質工作者早已經發出警告，石油供應量很快就要不足了，這一天的到來可能比人們預想的還要快。如果人們以現在同樣的速度使用石油，那么石油只能再供應46年。而在目前，中國發展速度加快，能源緊張，國內的石油儲量和產量遠不能滿足需要。面對世界性的能源環境危機，開發潔凈的新能源就成為一項緊迫而艱巨的任務。正是在此意義上，從開發新能源和改善環境質量的雙重角度考量，傅鵬程教授所致力的藻類改造工程有著不可估量的發展前景和應用價值，是一件澤被當代、利在后世的事情。

傅鵬程教授說，我國的傳統觀念對土地非常重視，但是幾千萬平方公里的海洋卻沒有人去管，現在要慢慢轉變思維。做生物研究也是這樣，要把注意力從陸生的微生物轉移到水生微生物上來。

用基因工程改造藍藻，傅鵬程教授在世界可謂首開先河。這一領域剛剛開始，還有很多的不完善，但是隨著這一領域發展步伐的加快，會像上一個世紀開發石油工業一樣有很大的發展前景。

傅鵬程教授的藍藻基因工程經過幾年的研究，實驗室“生產”已經不存在問題，但是要實現產業化生產還有許多具體的工程化問題要解決。不過傅鵬程教授對這一前景充滿樂觀，因為他們已經通過基因工程的方法得到了新的工具，他們的研究工作已經不再是概念階段，而是一個工具化的階段，這時候就應該把它放大到工業化的規模，而這也就是他決定從美國回到中國的原因—“我希望能在這里做。”

文章來源：《科技創新與品牌》2010-7-1

媒體報道二：

科學新發現：藻類的雙向減排煉金術

在基因工程的妙手中，藻類不僅能夠有效吸附大量二氧化碳，還能制成生物液體燃料

傅鵬程教授將實驗室的門輕輕推開，又一天的工作開始了。

這間以研究藻類制取生物質燃料為核心工作的實驗室分為兩部分，一部分擺放著幾臺光生物反應器(用聚乙烯薄膜制成的密閉空間)，一部分是室內操作臺。操作臺上，四支機械攪拌棒在分別不停地攪動著四個燒杯中的液體，這些液體呈或深或淺的綠色。還有幾個封好了口的燒瓶，里面液體的顏色依然是深深淺淺的綠，液體有的透明，有的則渾濁，能看到細微的沉淀物。“每個里面都有藻種。”傅鵬程告訴中國經濟時報記者。

傅鵬程是中國石油大學(北京)新能源研究中心的特聘教授、博士生導師，他的工作正在顛覆普通人對藻類的認知：藻類脫去了保健品和水污染罪魁的外衣，它不僅能夠有效吸附大量二氧化碳，而且還能制成生物液體燃料(生物柴油和燃料乙醇)。從工藝流程上說，實現這一切只需要大約兩周的時間。

雙向減排

上世紀90年代中期，生化博士出身的傅鵬程開始關注藻類。藻類實現雙向減排的開始，通常是由研究者從野外采集或從國內藻種庫購買藻種，進行藻種純化(即確保是單一藻種)后，放入培養液(培養液由水和化學藥品構成，添加的化學藥品包含鹽、碳原、氨原、磷等)進行實驗室培養。

以目前實驗室技術較為成熟的藍藻制生物乙醇為例。研究者采用基因工程的方法，把能夠幫助藍藻在一定條件下產生乙醇的兩個外源基因轉化進入藍藻細胞，從而使藍藻能夠吸收太陽光中的能量，直接將二氧化碳轉換為乙醇。

傅鵬程教授介紹，藻類的大小只有微米數量級，從最初的藻種到繁殖成藻密度很高的階段，單個藻細胞的尺寸沒有變化，人類肉眼都看不到(100萬個藍藻細胞直線排列的長度約等于一個成年人身高)，光生物反應器和液體起初完全透明，隨著二氧化碳的通入，配以足夠的光照條件和培養液生長環境，藻種不斷進行光合作用，1個細胞每天會分裂2—3次，細胞數目呈幾何數量級增加，液體也漸漸變綠。實驗室狀態下，1—2周后，1升含有上述物質的液體里可直接提取10—20毫升燃料乙醇，此外還有氧氣等副產品。

相對于藍藻制取燃料乙醇，微藻制取生物柴油的后端處理要麻煩些，要經過干燥、破壁等流程才能提取。

不論是用藻類制取生物柴油還是燃料乙醇，這一反應過程二氧化碳的減排量明顯。傅鵬程提供的數字顯示，照這種方法，每生產1噸的生物質燃料，就能減少2噸的二氧化碳排放。目前，已有7、8種藻類被實驗室證實適宜用作生物質燃料的加工原料。

較為理想的產業化狀態是，在二氧化碳的排放大戶(如電力、鋼鐵、化工企業)附近建設藻類制油的工廠，一方面可以解決二氧化碳這一原料問題，所生產的生物質燃料也可用作企業能源投入，副產品氧氣則可作助燃劑，實現了原料和產品的雙向減排。 而其他一些殘渣，還可提取蛋白質，用作某些化工產品的原料，甚至還可以做藥品。剩余的反應液體，也沒有任何污染，“澆地都沒問題”，傅鵬程說。

他特別提到，在光生物反應器中還可用城市污水與藻種混合，城市生活污水中含有大量的氮、磷等成分，這對于藻類制油是個不錯的反應環境，同時能有效解決污水處理問題。

為什么是藻類

兜兜轉轉，生物質燃料研究者的目光鎖定在藻類，這似乎是個必然。

藻類是地球上最古老的植物，迄今已有35億年的歷史，是地球上最早吸收二氧化碳、產生氧氣的植物，世界上50%的二氧化碳被藻類吸收，50%的氧氣由藻類釋放，是減碳的“資深物質”。

從生物質燃料的經濟效益考慮，與用玉米、大豆、油菜、麻風樹等傳統生物質燃料的原料相比，兩個因素使藻類勝出：一是不與人爭糧爭地，二是藻類生長周期短卻壽命長，體積小，容易培養，國外有研究顯示，同樣單位面積的油料作物，藻類的產油率百倍于普通油料作物。

有待產業化

藍藻基因工程菌在室內光合生化反應器達到乙醇濃度0.66克／升，在室外光合生化反應器達到乙醇濃度2.2克／升，在連續生產的條件下可以保持同樣的產率。藻類在實驗室中具有的優秀表現，但產業化在目前看來仍有一段距離要走。

早在2006年，傅鵬程的這一全球首創系統就在美國夏威夷大學取得了美國專利和世界專利，其產業化運作也已由美國一家生物能源公司展開，目前在中試階段，尚未商業化進入市場。

傅鵬程坦陳，實驗室的前期工作目標是通過生物學與工程方法獲得藍藻工程菌生產生物燃料的新工藝，但并沒有在生產技術及生產過程優化方面投入研發力量。因而，所獲得的實驗評估結果是沒有經過優化的，還有很大的改進空間。

眼下，這一研究團隊準備做的事情之一是探索工程優化的途徑，在確認技術可行的前提下，拓寬藍藻工程菌使用的區域和范圍，確定更為科學的二氧化碳濃度和反應溫度等控制條件，進行精確的經濟核算，為產業化增添助力。

依據國際經驗，生物質燃料產業的起飛最終要靠政策推動，本報記者此前曾走訪的國內生物燃料生產商也多表示，產業的興盛期遠未到來。特別是在眼下中國油價并未飆升至超出公眾心理預期的前提下，生物質燃料能得到民眾多少關注，恐怕要打個問號。但可以肯定的是，作為一個國家必要的戰略性技術儲備，相關研究必須繼續。

文章來源：《中國經濟時報》2010年07月15日

媒體報道三：

歐盟航空業碳排放交易期限逼近

4月2日電(記者毛海峰)“終于快來了。”自上月歐盟單方面通過決議，確定從2012年1月1日起歐盟航空業碳排放交易機制生效后，中國石油大學新能源研究中心教授傅鵬程感到壓力倍增。

傅鵬程是從美國學成歸來的中國生物燃料專家，目前正在與中國最大的兩家石油公司中石油、中石化共同進行生物燃料的研發。

“留給中國的時間不多了，中國今后必須更快地發展自主知識產權生物燃料，才有可能最終應對歐盟航空業碳排放交易機制對我國航空業的壓力，保障國家的利益。”傅鵬程焦慮地說。

歐盟航空業碳排放交易機制對中國航空業的壓力始于2009年。當年歐盟單方面宣布，將在2012年1月1日起實行歐盟航空業碳排放交易機制，對所有抵離歐盟的商業航班實施排放權配額制度。今年3月8日，歐盟正式通過這一決議。

如果根據此方案運作，據中國民航局測算，中國民航業2012年一年將向歐盟支付約8億元人民幣，2020年超過30億元人民幣，9年累計支出約176億元人民幣。中國飛往歐洲的航班每天增加一班，一年將增加1500萬元人民幣的額外成本支付。

為使中國航空業不遭到過重打擊，中國各航空公司和民航局不斷地抗議歐盟單邊收取“碳費”的做法，同時開展了倡導“綠色飛行”為主題的運營改進和碳抵消行動。不過，由于歐盟的堅持，以及航空燃料的二氧化碳排放量占到航空業總排放量的90%，在不改變航空燃料的情況下，中國航空公司和民航局很難得到理想結果。

“鑒于航空燃油是航空業最大的排放源，現在開發可替代傳統燃料的生物燃料才是航空業減排的根本途徑。”傅鵬程對記者說，“這一點在國際上目前已逐漸形成共識，包括西方大國在內的多個國家都開始開發低碳的生物燃料來應對航空碳減排的壓力。”

波音(中國)投資有限公司研究與技術副總裁艾博恩對記者說：“波音現已與澳大利亞、美國、中東等國家和地區開展航空生物燃料評估項目。試飛結果均超過預期，生物燃料的凝結點較低，且熱穩定性好。在目前的試飛中，生物燃料與傳統燃料的比例為5：5，預計可提升到9：1，甚至是100%采用生物燃料。”

艾博恩說，這些生物燃料原料主要包括藻類、麻瘋樹和亞麻，它們不會與糧食作物爭奪土地或水，具有可使碳排放大大減少的潛力。

“與美國等西方國家相比，我國在這些生物燃料方面的研發起步并不晚。”中國新奧科技發展有限公司生物質能研發中心總經理劉敏勝對記者說，“以藻類生物燃料為例，西方國家是從上世紀70年代開始研發的，我國從80代開始。經過30年努力，我國現在已擁有一批掌握藻類生物燃料實驗室技術的國際一流專家。”

中國新奧科技發展有限公司是中國較早進行藻類生物燃料中試培養和規模化示范的企業，劉敏勝是這一技術研發的主要負責人。

劉敏勝說：“我國在藻類生物燃料實驗室技術方面的成就與西方的差距非常小。如清華大學藻類能源實驗室早在1988年就開始關于藻類生物燃料的研究，目前擁有國際領先的科研實力。該實驗室發明了一項微藻異養發酵生產生物柴油的新技術，受到了西方國家的高度重視。”

“然而，由于缺少大規模的風險投資和國家資金的大量注入，我國藻類生物燃料絕大多數還停留在實驗室階段，西方國家在產業化的進展比我國要快很多。”劉敏勝遺憾地說。

“西方國家給我們的時間已經不多了。”傅鵬程對記者說，“政府如果不加快支持國內可持續性生物燃料的發展，我們今后將會受到西方更多刁難。”

文章來源：《新華網》2011-04-02