《中国科学报》：探寻生物能源的“优等生”
来源：中国科学报
作者：孙爱民
时间：2013-10-21
■本报记者 孙爱民
最近一个多月，赵海频繁奔波于美国新泽西州、巴西圣保罗、里约热内卢、北京、广州、长沙等多个城市。作为中国科学院成都生物研究所应用与环境微生物研究中心的副主任，同时身兼多个政府部门咨询机构的专家，飞行、出差、作报告、评审成为了赵海的家常便饭。
在探寻生物能源的道路上，赵海同样在不停地奔波着，从一个研究对象到另一个研究对象，恰似从一个希望到另一个希望。
寻找作物、生物分析、发酵转化、技术优化，十几年来，这个流程在赵海的科研历程中不断上演。而在这无数次的轮回后面，一项项高效的生物能源转化技术相继问世。
专注“薯变酒”
2002年，时值国家开始推广燃料乙醇，薯类进入了赵海的研究视野。
研究所所在的四川省的薯类产量占全国的16%以上，这一当地的“土宝宝”在作为原料开发燃料方面有着广泛的发展空间。“薯类是一个待开发的富矿。”谈起薯类燃料乙醇，赵海激情洋溢地告诉记者。
赵海对于薯类燃料乙醇的研究思路与国家发改委燃料乙醇的发展规划不谋而合：后者在燃料乙醇生产技术的1.5代规划中将薯类纳入其中，重点在长江流域发展甘薯。
对于赵海团队来说，生物燃料技术的研发可谓得心应手。早在“八五”末，团队就开始了植物燃料油技术的研发，他们当时承担的项目被科技部技术信息研究所称为“中国第一个政府支持的系统的纤维素乙醇项目”。
在雄厚的研究基础、完备的人才体系下，赵海的团队很快便出了成果，他们把薯类的燃料提炼技术提升了一个档次：发酵时间从原来的60小时降到30小时，酒精浓度从原来的5%~6%提高到10%~12%以上。
“时间缩短了一半，浓度提高了1倍，新技术的发酵效率是原来的4倍。”赵海告诉
《中国科学报》记者，“不仅如此，新技术还有巨大的环境效益，COD负荷下降30%以上。”
《中国科学报》记者，“不仅如此，新技术还有巨大的环境效益，COD负荷下降30%以上。” 薯类燃料乙醇的新技术一经推出受到学术界与产业界的广泛认可，该项研究成果先后获得了四川省科技进步一等奖、国家能源局科技进步三等奖、可再生能源学会科学技术奖二等奖，不少企业也在进行推广应用。
转向浮萍
技术创新没有终点。2005年前后，赵海的研究地图中出现了浮萍这一水生植物，“能不能直接利用废水中的物质来转化生物燃料”也成为赵海研究团队待解决的问题。
其实，在这个华丽的转型背后，赵海也有自己的无奈。
“政府部门基本都支持发展薯类乙醇燃料，农业部还设立了专门的甘薯能源化利用岗位，但学术界有不同的声音，主张薯类作物应该优先用于解决粮食问题。”赵海告诉记者，尽管有产业界与政府部门的支持，他的研究团队仍然将研究重点转向一个为所有人都接受的生物能源原料。
“很荣幸我们在七八年前找到了浮萍。”
对于浮萍这一遍布全球的水生植物，成都生物所的研究优势非常明显。“我们所除了两栖爬行类的研究团队，其他所有研究方向都能加入到对浮萍的研究中，形成集成优势。”赵海表示。
正如赵海所言，对于浮萍的研究很快确立了他的研究团队在领域内的领先地位。
通过系统的研究，成都生物所的科研人员证实浮萍具有高品质的生物能源特性，具备了作为能源植物所应该具备的优良特征：淀粉积累速度快，淀粉含量高，木质素含量低，可以直接利用废水生长。
“目前已稳定实现浮萍淀粉含量达到40%以上，最高可以达到60%。”赵海还告诉记者，浮萍最大的好处是可以利用废水直接生长，“这项技术可以给现阶段两大难题带来良好的解决方案，一个是能源问题，一个是环境问题。”
相关的研究成果在该领域顶级刊物《生物燃料之生物技术》上发表后引起了轰动。“100天内，我们的文章下载量达到1800次，最近已经接近2300次，如果有10%的引用率，就有200多次引用。”赵海告诉《中国科学报》记者。
8年来，赵海带领研究团队充分整合科研力量，针对浮萍种质资源收集筛选、规模化培养、液体燃料转化技术等方面，进行了系统的研究与开发。
该研究团队在四川威远县50亩的废水水面和云南昆明滇池畔的5亩水面，已经实现了浮萍淀粉积累40%以上，亩产淀粉达到800公斤。
“我们现在已经将浮萍能源转化的整个技术路线都走通了，从培养到转化，现在还需要对技术进一步系统优化。”赵海告诉《中国科学报》记者。
产业化与基础研究并重
产业化一直是引导赵海利用科研之匙解能源之锁的动力。
多次出访国外的赵海，对于我国能源面临的压力有着更深刻的认识。国外为民众解能源之困的生物能源技术让赵海“眼红”，而完善的产业化的体系更是让其羡慕不已。
也正是这种“产业化思维”，让赵海不仅仅关心实验室里的数据，更关心在产业化过程中这些数据会发生怎样的变化，用工程思维来考虑产业化问题。
“我们面临的压力比任何一个国家都大，进口的能源中绝大多数是石油，目前中国的油价已超过美国，生物燃料乙醇恰恰可以与石油实现无缝对接。同时，汽车尾气排放已经成为大多数城市空气污染与PM2.5的重要来源，国外的研究已经证实燃料乙醇最高可以降低空气的PM 60%以上，利用浮萍作为原料还可以将废水利用起来。”
尽管有着对于浮萍研究的优势，国外同行的竞争仍让赵海感觉到了压力，其中之一就是美国著名的冷泉港实验室，该实验室一个五人团队研究浮萍已经有五六年了。
早在2009年，美国能源部就将浮萍作为能源植物进行全基因测序研究。美国冷泉港实验室打算将浮萍打造成为新的转化平台，不仅转化成生物柴油的原料，还把浮萍打造成新的生物反应器，生产高附加值的生物产品。
冷泉港的研究姿态引起了赵海的警觉。
“虽然我们对浮萍研究的优势非常明显，但是来自美国方面技术追赶的压力日益增大。”赵海表示，“我们必须要加强这方面的基础研究，巩固我们的优势。”
《中国科学报》 (2013-10-15 第5版 创新周刊)
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