“綠色精靈”吃進二氧化碳產出高蛋白
微藻小課堂
什么是微藻？
微藻是能夠進行光合作用的“綠色精靈”，是只有在顯微鏡下才能看到的微小藻類的合稱。據專家估計，地球上存在約30萬種微藻，其中被人們發現并記錄的約3萬種，而得到深入研究與應用的僅有幾十種，例如螺旋藻、小球藻、雨生紅球藻、柵藻、黃絲藻等。
微藻能干什么？
微藻是由陽光驅動、效率極高的“活的化工廠”。在陽光下，這些微小的“綠色精靈”能夠利用自身的光合作用以極高的效率“吃掉”生存環境中的無機碳（二氧化碳）與無機氮（氮氧化物、硝酸鹽等），并在體內將其轉化為有機碳（主要為糖類與脂質）和有機氮（主要為蛋白質）等營養物質，同時釋放出氧氣。也就是說，這些 “綠色精靈”只需要通過“喝西北風”和“曬日光浴”，就可以源源不斷地生產糖類、油脂和蛋白質。
除了二氧化碳這個“主食”，微藻還可以將氮、磷、硫等元素作為“甜點”，工業生產中產生的含氮氧化物、硫氧化物的廢氣及含磷的廢水經過一定的純化處理后，都可以成為幫助微藻茁壯成長的養料。
微藻的“胃口”有多大？
別看微藻的個頭很小，但它們的“胃口”很大：目前每生產1噸高蛋白微藻，就能夠吸收約1.83噸二氧化碳、0.2噸氮氧化物及10千克無機磷。
微藻不僅“能吃”，而且十分“會長”，在“吃胖”的過程中產生大量蛋白質、糖類、脂肪、核酸及其他生物活性物質，在能源、食品、農業與健康等領域都具有很高的應用價值。
知識鏈接
渾身是寶的“綠色精靈”
脂肪
微藻自身用于儲存能量和構成細胞的油脂因為富含長鏈脂肪酸，非常適合作為能源進行利用，目前業內已形成了利用微藻生產生物柴油的成熟技術。同時，微藻體內蘊含的不飽和脂肪酸，特別是長鏈多不飽和脂肪酸由于具有多種生物活性，在食品與保健品行業更是備受青睞，利用微藻提取的二十碳五烯酸（EPA）、二十二碳六烯酸（DHA）等由于具有安全性和成本方面的雙重優勢，目前已經逐漸取代深海魚油來源的產品，在保健品與嬰兒食品市場大展拳腳。
蛋白質
部分種類的微藻自身的蛋白質含量非常高，以蛋白核小球藻與螺旋藻等微藻為例，其蛋白質含量可以在40%~70%，比豆粕等大規模應用的飼料高近50%。同時，微藻中還含有動物所需的全部必需氨基酸，特別是富含難以從谷物中攝取的賴氨酸和蘇氨酸，不僅營養價值高，而且易于消化，是非常理想的食品與飼用蛋白來源。目前微藻已經用于觀賞魚和寵物高端飼料中的添加劑，食用后可以很好地改善動物的外表和健康情況，未來有望用于牛、羊、豬、魚等的大規模飼養。
多糖
微藻中廣泛存在藻酸鹽、葡聚糖、巖藻多糖等各種形式的多糖，可以占到微藻生物質總量的12%~55%。目前科學研究已經證實，微藻中的部分多糖具有抗腫瘤、抗病毒、免疫調節、降血糖血脂等作用，是醫藥、保健品領域當之無愧的“明日之星”。
生物活性分子
微藻中富含多種不飽和生物活性分子，例如β-胡蘿卜素、番茄紅素、蝦青素和葉黃素等。這些物質具有突出的抗氧化作用，可以保護細胞，讓它們免受各種物理化學因素帶來的損傷，目前已經被廣泛用于保健品行業，有多種產品在售。
技術攻關
“微藻脫硝”成套工藝技術達到國際領先水平
為馴服這些調皮的“綠色精靈”，石科院的科研人員付出了十余年的艱苦努力，在微藻藻種篩選、微藻大規模養殖、二氧化碳/氮氧化物煙氣吸收與固定、微藻高效低成本采收及微藻高價值產品與應用技術開發等方面開展了大量工作，突破層層難關，最終形成了變革性的“微藻碳氮減排與高蛋白生物質生產技術”。
經業內專家評議，一致認定石科院自主研發的“微藻脫硝”成套工藝技術屬國際首創，其脫硝率和氮源固定效率達到國際領先水平。目前，石科院圍繞微藻碳氮減排與高蛋白生物質生產技術已申請中國專利67件，獲授權34件，獲得國際PCT專利授權2項、12件，技術自主可控。
同時，中國石化已經在石家莊煉化、催化劑長嶺分公司開展微藻生物技術的中試與工業示范試驗，均收到良好效果。微藻脫硝組合工藝工業示范裝置的數據顯示：脫硝裝置出口氮氧化物含量在20毫克/立方米左右，僅為規定排放標準的1/5，達到超潔凈排放標準，其微藻產品重金屬含量等安全指標均滿足飼料衛生標準的要求。
未來，中國石化將進一步提升技術水平，并在海南建設萬噸級二氧化碳減排示范基地，以實際行動守護綠水青山。
企業實踐
“加減結合”助力實現“雙碳”目標
科研人員進行微藻室內人工光照養殖試驗。
催化劑長嶺分公司微藻脫硝工業示范裝置。
在國家重點基礎研究發展計劃（“973”計劃）、中國石化科技部的全力支持下，來自石科院的科研人員利用微藻“能吃會長”的特點，在國際范圍內率先探索出了一條利用綠色精靈“加減結合”助力我國實現“雙碳”目標、保障糧食安全的全新道路。
做減法，即減少煉化企業二氧化碳及污染物排放。通過對工業生產廢氣中的二氧化碳、氮氧化物進行富集、轉化與提純，生產出食品級二氧化碳和化肥級含氮化合物（如硝酸），并將其作為養殖微藻的“養料”，讓微藻在“喝西北風長大”的過程中實現二氧化碳、氮氧化物的吸收固定和無害化處理。
做加法，即增加蛋白質供應，保障糧食安全。目前我國養殖飼料中的蛋白質來源嚴重依賴進口大豆制成的豆粕。2020年，我國進口的大豆數量突破1億噸，對外依存度高達83.7%，提穩“菜籃子”迫在眉睫。通過將“吃飽喝足”的微藻進行后續加工，可以作為一種自主可控的新型蛋白質來源，保障我國養殖業穩定和糧食安全。
