“绿色精灵”吃进二氧化碳产出高蛋白
微藻小课堂
什么是微藻？
微藻是能够进行光合作用的“绿色精灵”，是只有在显微镜下才能看到的微小藻类的合称。据专家估计，地球上存在约30万种微藻，其中被人们发现并记录的约3万种，而得到深入研究与应用的仅有几十种，例如螺旋藻、小球藻、雨生红球藻、栅藻、黄丝藻等。
微藻能干什么？
微藻是由阳光驱动、效率极高的“活的化工厂”。在阳光下，这些微小的“绿色精灵”能够利用自身的光合作用以极高的效率“吃掉”生存环境中的无机碳（二氧化碳）与无机氮（氮氧化物、硝酸盐等），并在体内将其转化为有机碳（主要为糖类与脂质）和有机氮（主要为蛋白质）等营养物质，同时释放出氧气。也就是说，这些 “绿色精灵”只需要通过“喝西北风”和“晒日光浴”，就可以源源不断地生产糖类、油脂和蛋白质。
除了二氧化碳这个“主食”，微藻还可以将氮、磷、硫等元素作为“甜点”，工业生产中产生的含氮氧化物、硫氧化物的废气及含磷的废水经过一定的纯化处理后，都可以成为帮助微藻茁壮成长的养料。
微藻的“胃口”有多大？
别看微藻的个头很小，但它们的“胃口”很大：目前每生产1吨高蛋白微藻，就能够吸收约1.83吨二氧化碳、0.2吨氮氧化物及10千克无机磷。
微藻不仅“能吃”，而且十分“会长”，在“吃胖”的过程中产生大量蛋白质、糖类、脂肪、核酸及其他生物活性物质，在能源、食品、农业与健康等领域都具有很高的应用价值。
知识链接
浑身是宝的“绿色精灵”
脂肪
微藻自身用于储存能量和构成细胞的油脂因为富含长链脂肪酸，非常适合作为能源进行利用，目前业内已形成了利用微藻生产生物柴油的成熟技术。同时，微藻体内蕴含的不饱和脂肪酸，特别是长链多不饱和脂肪酸由于具有多种生物活性，在食品与保健品行业更是备受青睐，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双重优势，目前已经逐渐取代深海鱼油来源的产品，在保健品与婴儿食品市场大展拳脚。
蛋白质
部分种类的微藻自身的蛋白质含量非常高，以蛋白核小球藻与螺旋藻等微藻为例，其蛋白质含量可以在40%~70%，比豆粕等大规模应用的饲料高近50%。同时，微藻中还含有动物所需的全部必需氨基酸，特别是富含难以从谷物中摄取的赖氨酸和苏氨酸，不仅营养价值高，而且易于消化，是非常理想的食品与饲用蛋白来源。目前微藻已经用于观赏鱼和宠物高端饲料中的添加剂，食用后可以很好地改善动物的外表和健康情况，未来有望用于牛、羊、猪、鱼等的大规模饲养。
多糖
微藻中广泛存在藻酸盐、葡聚糖、岩藻多糖等各种形式的多糖，可以占到微藻生物质总量的12%~55%。目前科学研究已经证实，微藻中的部分多糖具有抗肿瘤、抗病毒、免疫调节、降血糖血脂等作用，是医药、保健品领域当之无愧的“明日之星”。
生物活性分子
微藻中富含多种不饱和生物活性分子，例如β-胡萝卜素、番茄红素、虾青素和叶黄素等。这些物质具有突出的抗氧化作用，可以保护细胞，让它们免受各种物理化学因素带来的损伤，目前已经被广泛用于保健品行业，有多种产品在售。
技术攻关
“微藻脱硝”成套工艺技术达到国际领先水平
为驯服这些调皮的“绿色精灵”，石科院的科研人员付出了十余年的艰苦努力，在微藻藻种筛选、微藻大规模养殖、二氧化碳/氮氧化物烟气吸收与固定、微藻高效低成本采收及微藻高价值产品与应用技术开发等方面开展了大量工作，突破层层难关，最终形成了变革性的“微藻碳氮减排与高蛋白生物质生产技术”。
经业内专家评议，一致认定石科院自主研发的“微藻脱硝”成套工艺技术属国际首创，其脱硝率和氮源固定效率达到国际领先水平。目前，石科院围绕微藻碳氮减排与高蛋白生物质生产技术已申请中国专利67件，获授权34件，获得国际PCT专利授权2项、12件，技术自主可控。
同时，中国石化已经在石家庄炼化、催化剂长岭分公司开展微藻生物技术的中试与工业示范试验，均收到良好效果。微藻脱硝组合工艺工业示范装置的数据显示：脱硝装置出口氮氧化物含量在20毫克/立方米左右，仅为规定排放标准的1/5，达到超洁净排放标准，其微藻产品重金属含量等安全指标均满足饲料卫生标准的要求。
未来，中国石化将进一步提升技术水平，并在海南建设万吨级二氧化碳减排示范基地，以实际行动守护绿水青山。
企业实践
“加减结合”助力实现“双碳”目标
科研人员进行微藻室内人工光照养殖试验。
催化剂长岭分公司微藻脱硝工业示范装置。
在国家重点基础研究发展计划（“973”计划）、中国石化科技部的全力支持下，来自石科院的科研人员利用微藻“能吃会长”的特点，在国际范围内率先探索出了一条利用绿色精灵“加减结合”助力我国实现“双碳”目标、保障粮食安全的全新道路。
做减法，即减少炼化企业二氧化碳及污染物排放。通过对工业生产废气中的二氧化碳、氮氧化物进行富集、转化与提纯，生产出食品级二氧化碳和化肥级含氮化合物（如硝酸），并将其作为养殖微藻的“养料”，让微藻在“喝西北风长大”的过程中实现二氧化碳、氮氧化物的吸收固定和无害化处理。
做加法，即增加蛋白质供应，保障粮食安全。目前我国养殖饲料中的蛋白质来源严重依赖进口大豆制成的豆粕。2020年，我国进口的大豆数量突破1亿吨，对外依存度高达83.7%，提稳“菜篮子”迫在眉睫。通过将“吃饱喝足”的微藻进行后续加工，可以作为一种自主可控的新型蛋白质来源，保障我国养殖业稳定和粮食安全。
