用碱液、尿素预处理有害绿藻 提升生物燃料产量

60多年来，藻类一直被视为生产生物燃料的潜在原料。然而，受细胞壁中纤维素的影响，其内部的关键分子很难被接触到并转化为生物气体。据外媒报道，一国际研究团队成功使用尿素和氢氧化钠（NaOH）对藻类进行预处理。在初始实验条件下，这种预处理可以分解纤维素，使生物气体产量增加一倍以上。该团队的研究人员分别来自哈尔滨工程大学（Harbin Engineering University）、国立科技大学（National University of Sciences and Technology）和聊城大学（Liaocheng University）。

在对照图像（左）中，基质光滑且完整，但在经NaOH-尿素预处理后的图像（右）中，基质被分解。（图片来源：AIP）

研究人员Yue Shi表示：“以往报告显示，NaOH和尿素有望改变纤维素的溶解度。我们从中受到启发，想要探索这是否有助于克服消化藻类的巨大挑战。”

为了使用藻类生产生物气体，研究人员通常采用自然发生的厌氧消化过程。其中有一种细菌可以分解藻类，并产生富含甲烷的可提纯气体混合物。由此产生的甲烷可用于生产热能、电力、甲醇、汽车燃料和其他清洁能源。

本研究为优化此类能源生产条件提供了第一步，包括测试碱液-尿素预处理在时间、温度和浓度上的变化。具体来说，这项研究中的最有效组合是在零 下16°C 进行50分钟预处理，碱液-尿素浓度为5.89%。结果显示，可变因素之间的相互作用很明显。通过扫描电子显微镜成像可以看出，预处理能够导致明显的微结构变化。

现在，由于化石燃料资源减少，及其对环境的潜在危害，全球对负担得起的可再生能源的兴趣与日俱增。此外，将对环境有害的材料，作为这些工艺的原材料，可能具有双重意义。例如，循环经济模式建议从源头回收废弃资源和有害环境的产品，并将其用作能够替代现有资源的材料原料。

本项研究中使用的原料为浒苔（Enteromorpha）。这种大型藻类或海藻能够引起绿潮，即藻类过度生长对旅游业、水产业和自然生态系统造成危害。自1960年代以来，绿潮现象对全球经济和生态造成的影响不断升级。收集这种自然生长的季节性藻类，并将其转化为具有成本效益和可持续的生物燃料，除了获得清洁能源之外，还将带来社会和经济效益，进一步促进循环经济发展。