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2011 年 06 月 28 日 / ctkuo

藻類生質能源(二)常見藻種介紹

作者:郭致廷 / 編輯:歐陽孚、楊卓儒

這次我們要來介紹幾種常用來生產生質燃油的藻種。以供應生質燃油原料為目標的養殖場在選擇藻種時通常會有幾個考量。第一個考量為生長速度,生長速度會直接影響到生物質產量,一般而言,藻類大約每6至72小時生物質會增加一倍,生長速度越快則能採收的頻率越高。第二個考量為藻體含油量,目前藻類生質燃油仍以生質柴油為主,藻體含油量高就表示會有較多藻油能被轉換為生質柴油。然而藻體含油量高的藻種通常生長速度會比藻體含油量低的藻種慢,因此生長速度與含油量之間的取捨需考慮到最終燃油產物為何,以選擇較適當的藻種。第三個考量為藻類生長環境,依照預想的培養環境選擇藻種。例如在陸地上的養殖場便不適合培養海水藻,因為此舉必須承擔配製人工海水的額外費用。其他還有一些諸如藻體形狀、生活形態、自營異營(註一)等特性在篩選藻種時也應一併考慮。

螺旋藻 (Spirulina)

螺旋藻就跟它的名字一樣,單一個體就是螺旋狀長條,大小約為 0.5 毫米(mm)。可在淡水及鹹水中生長,可進行自營及異營作用。螺旋藻是非常常見的培養藻種,因為它的生長速度快,大小相對於其他微藻大得多因此容易收集,適應環境能力強,夏威夷、中國大陸南部、美國加州等熱帶地區皆有養殖廠 。螺旋藻大部份成份為蛋白質,僅有約10-20%成份為油脂,因此不適合作為生質柴油原料藻種。然而也因為高蛋白質含量而適合作為營養品或是動物飼料。若讀者平時有留心注意的話,在一般藥局常常可見的螺旋藻錠,即是由這些螺旋藻製成。

小球藻 (Chlorella)

小球藻的大小約在3-10微米(μm)之間,可以在淡鹹水甚至土壤中發現他們的蹤跡。 它與螺旋藻一樣, 可依照環境進行自營或異營作用。適當的培養環境為25~35℃的熱帶地區。小球藻依生長階段不同,油脂含量變化大。在初期快速生長時,僅有約20%的成份為藻油,然而當受到環境壓迫的情況下(例如缺乏營養),油脂成份便開始提高,最高可達約50%藻體成份為油脂。因此小球藻是目前最廣為應用於生質柴油的藻種。但是小球藻體型微小,收集難度較高,因此成本也比培養螺旋藻高。除此之外,常聽到的健康食品綠藻片,通常就是以小球藻製成。

柵藻 (Scenedesmus)

柵藻的名字是來自於它們時常並排出現的特性,長條形的柵藻會以偶數個體並排,看起來就像柵欄一樣,因此叫柵藻。體型比小球藻大,約10-25微米(μm)。柵藻僅能生活於淡水裡,在陸上的湖泊、河流都可以發現它們的蹤跡。培養柵藻的適當溫度比小球藻略低一些,20-30℃最為合適。它們的油脂含量在15-40%之間。因為其適應環境能力強、具備自營與異營的能力,越來越多人開始研究利用柵藻處理廢水來產生生質燃料的技術。

衣藻 (Chlamydomonas)

衣藻的特徵是具有兩條長長的鞭毛,是少數可在水中自由活動的藻種。在細胞前端具有眼點(eye spot),可以感應光源位置而利用鞭毛移動至光源充足的地方。大小約10-30 微米(μm),屬於淡水藻。油脂含量大約是20%。部份種類可在低溫環境生長。衣藻是目前基因定序最完整的藻種,因此常見於基因改良工程。有許多研究改良吸收光源中心( Light Harvesting Complex),增進衣藻的光合作用效率。

葡萄球藻 (Botryococcus)

葡萄球藻是淡水藻,因其形狀以及傾向聚集在一起的特性而得名。大小約為8-15 微米(μm)。葡萄球藻是目前油脂含量最高的藻種,最高可達86%成份皆為油脂。然而葡萄球藻的數量大約每72小時才能成長一倍。相較於小球藻約8小時成長一倍的速度,葡萄球藻的生長速度可說是非常緩慢。並且經過進一步研究指出,葡萄球藻的油脂並不適於轉脂化製成生質柴油。因此目前越來越少人使用葡萄球藻作為生質燃油之用。

(註一)自營、異營:
透過吸收陽光與二氧化碳來產生能量的過程稱為光合作用,而依靠光合作用生長的生物稱為自營(自養)生物。相對於自營生物,需要由外界攝取有機物以維持生命的生物稱為異營(養)生物。所有藻類都具備自營的能力,而部份藻種則同時具備自營和異營的能力,這種藻類我們稱為混營藻。

相關閱讀
藻類生質能源(一)序論
藻類生質能源(三)藻類培養
藻類生質能源(四)收集技術
藻類生質能源(五)燃料轉換方式
藻類生質能源(六)結語

圖片來源
螺旋藻小球藻柵藻衣藻葡萄球藻

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