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绿色产业视域下的我国海洋生物能源开发

2019-02-06栗俊杰刘邦凡

西部学刊 2019年20期
关键词:生态经济产业化

栗俊杰 刘邦凡

摘要:以海藻为主的海洋生物能源,不仅是绿色生态的生物能源,而且具有巨大开发价值,近年来已经越来越得到世界各国的关注。我国海洋生物能源的发展近年进步很快,在微藻养殖规模上、大型藻生产和加工上都走在世界前列。无论是政策环境、生产企业分布、研究机构研究进展、产业化发展状况都取得重大成就。今后我国海洋生物能源发展的路径应当是:细化海洋能源政策内容,实现政策环境优化;设立专门的管理机构,推动规范化管理;注重对复合型人才的培养,持续创新驱动;顺应“互联网+”新形势,完善网络平台;产业化与绿色化结合,攻破发展难关。

关键词:绿色产业;海洋生物能源;产业化;生态经济

中图分类号:P745    文献标识码:A文章编号:CN61-1487-(2019)20-0030-09

绿色发展,不仅是在中国,而且是在全球都已经成为一个基本共识,因为伴随20世纪以来全球环境不断恶化,各个国家和地区充分认识到,以牺牲生态而实现的发展是不可持续的。绿色发展首先就要实现绿色的产业发展,因此,世界各国纷纷开始对产业发展进行绿色治理,对于能源产业的治理也是如此。既要丰富本国的能源结构,又要保护生态、降低环境污染,是世界各国不得不面临的问题。由于海洋资源种类多样、储量丰富,越来越多的国家和地区把关注的焦点转向了海洋。而以海藻为代表的海洋能源生物与陆生能源物质比起来,在含油量、生长能力等方面具有绝对的优势,又可以避免传统生物能源与人争粮、与粮争地的问题,所以,发展海洋能源生物具有巨大的优势。

一、概念界定及国内外研究现状

(一)“海洋生物能源”概念界定及生产流程

“海洋能”从本质上来讲,是指在海洋中蕴藏的具有可再生性的清洁能源,主要包括潮汐能、波浪能、盐差能、温差能、海流能。从一个更广泛的意义上来说,它也包括海上风能、海表太阳能和海洋生物质能。[1]基于此,海洋生物能源属于海洋生物质能,应该被定义为以海洋产能藻类(主要包括微藻和大型藻)为原料,通过生物炼制和功能化加工,生产生物燃料和相关高价值副产品。也就是说,海洋生物能源是对海洋资源更加综合化、高值化以及功能化的加工利用,是海洋生物资源产业链的延伸和扩展。[2]

微藻作为海洋产能藻类的重要组成部分,因其分布广泛、光合作用效率高、含油量高、生產周期短、油脂面积产率高、环境适应能力强且不占用耕地等特点,一直被大多数研究者视为最有潜力取代石油的生物质能源。微藻能够将CO2转变为多种活性物质,既包括生物燃料、饲料、食品以及高价值活性物质,还可以用做原料用于生物除污以及固氮肥料。微藻通过不同的工序也会产生不同类型的生物燃料,可以在微藻油脂中提取生物柴油、经过厌氧消化可以产生甲烷、燃料乙醇、水热裂解处理制生物油,光合制氢气等,但以生物柴油的研究和应用最为广泛。因此,为了对海洋生物能源的生产流程有个直观的认识,现以微藻生物燃料的生产流程为例,描述如下:

(二)国内研究现状

赵中华等(2008)在《生物质能源发展与海洋生物质能源展望》中认为,海洋生物质资源可以克服生物质能源与人争粮、威胁粮食安全等方面的制约因素,成为生物质能源原料来源一个非常重要的途径。正是因为如此,他对国内外生物能源发展状况进行了梳理,并且对海洋生物质能源的发展趋势作出了展望。[4]仲雯雯(2011)在《我国战略性海洋新兴产业发展政策研究》中指出我国战略性海洋新兴产业在政策法规体系、管理机构、自主创新能力、科技成果转化、投融资机制、人才储备等方面的问题,并认为政策的完善对于该产业的发展具有十分重要的意义。通过借鉴发达国家政策优化的成功经验,分析了我国该产业发展现有政策的特点以及存在的不足,提出了构建适合我国战略性海洋新兴产业发展的政策体系。[5]王庆(2013)在《生物科学深挖海洋生物宝藏》中认为,海洋生物活性物质也是海洋生物里的宝贵资源,它可以用来生产多种制剂、食品、药物甚至是能源。我国在海洋活性物质的研究方面起步晚,进步快,但是大部分的研究还处在发现阶段,因此提出要注重产学研的结合,注重海洋生物活性物质研究中的人力、物力、财力的资源整合以及优势互补和协调管理。[6]温洋(2015)在《发展海藻生物能源产业,创造新的海洋经济增长点》中指出海藻在用于生产生物质能源、海洋药物以及食品添加剂等方面所特有的绿色、节约、可持续等方面的优点,并指出在大方向上政府应该做好规划与管理。具体说来,要从加大对海洋产业创新以及龙头企业的扶持力度,创新金融系统贷款管理办法等六个方面来实现海藻生物能源产业的跨越式发展。[7]焦艳玲等(2015)在《加强我国海洋生物技术产业立法之思考》中指出我国海洋生物技术产业法律法规体系不健全的现实情况,结合我国实际,分析了我国加强海洋生物技术产业立法的必要性和可行性,并提出我国加强海洋生物立法的思路和原则,最后就我国海洋生物技术产业的立法提出了自己的展望。[8]

综上所述可以看出,目前国内学者关于海洋生物能源的研究中,有的是以研究海洋生物能源中某一个单一的能源作为切入点,来研究它对解决当今能源现实问题的重要意义;有的是研究海洋生物产业或者海洋生物经济(海洋绿色经济),把海洋生物能源作为研究的重点。而在对国内研究现状以及海洋生物产业梳理的基础上,基于数据分析对我国海洋生物能源的发展现状进行实证方面的考查还不多,以及针对我国海洋生物能源发展存在的问题,提出适合我国海洋生物能源发展的对策和建议的文章很少。目前随着能源危机的加剧,各国都在抢占新能源发展中的制高点,我国作为世界第二大经济体,人口众多,对能源的需求量巨大,必然需要重点发展该新能源。加之海洋生物能源比其他生物能源具有资源丰富、可持续性强等优点,因此,今后关于这方面的系统性研究必然会逐渐增多。

(三)国外研究现状

国外关于海洋生物能源的研究,从文献数量上来看,研究微藻生物燃料的要多于海藻生物燃料;从研究内容上来看,国外学者从2010年前后对海洋生物能源的经济上可行性以及应用上的现实性持怀疑态度,转变为2016年前后持积极态度。从近五年学者的研究内容和所持观点可以看出,大多数相关领域的专家把焦点集聚在海洋生物能源成本效益提高、海藻生物量的增加、藻类塘废水处理与生物燃料生产相结合等方面。

Evan Stephens(2010)在Future prospects of microalgal biofuel production systems中认为,面对日益严峻的能源危机,微藻已重新成为一个流行的原料为生产生物燃料和其他更有价值的产品的原料,与此同时他也认为尽管集成微藻生产系统存在一定的优势,但更多的呼声是一种炒作行为,微藻生物燃料经济上可行性以及实现真正意义的商业化,才是微藻生物燃料能不能被应用的关键。[9]

Andrew K. Lee(2012)在Disruption of microalgal cells for the extraction of lipids forbiofuels:Processes and speci.c energy requirements中认为,机械性的细胞分裂以其较好的环保性和较高的产量成为进行生物燃料生产的首选方法,这一过程也受限于中断过程所带来的能源损耗,而这一缺点可以通过使用浓度高的溶液进行萃取来克服从而实现整体能量的平衡。[10]

Naim Rashida(2013)在Recycling and reuse of spent microalgal biomass for sustainable biofuels中认为,通过实现SMAB潜在的生物燃料可以实现微藻生物燃料的能量回收以及降低成本,并主张用技术经济学进行分析,對SMAB应用设定一个明确的未来路线图。[11]

George G.Zaimes(2014)在The role of allocation and coproducts in environmental evaluation of microalgal biofuels:How important?中通过分析表明,技术路线、副产品和分配方案的选择对藻类的能量和环境性能产生一个显着的影响,在选择的情况下,可以改变净能量平衡,使藻类燃料生产在温室气体减排中的潜力从消极的转变为积极的。[12]

A.L. Gon.alves等(2014)在The effect of light supply on microalgal growth,CO2 uptake and nutrientremoval from wastewater中提出废水处理可能使微藻生物燃料在经济上可行并且微藻生产生物燃料在很大程度上取决于微藻菌株及培养条件。由此对不同藻株进行了不同光照条件下的试验,得出更高的光照度值和光周期有助于更高的细胞密度、较高的CO2的吸收率和高营养去除效率。[13]

Bala Kiran(2014)在Perspectives of microalgal biofuels as a renewable source of energy中肯定了微藻作为第三代生物能源,在解决能源危机和环境问题方面的潜力及优势,基于生物炼制技术对包括藻种筛选、不同选育技术以及生物燃料转化等微藻生物燃料生产的各个方面进行了概述,从而进一步提出降低成本、碳封存和干扰情况下的废水处理、最大限度地提高微藻的脂质含量是实现微藻生物燃料商业化的关键。[14]

Goldy De Bhowmick(2015)在Metabolic pathway engineering towards enhancing microalgal lipid biosynthesis for biofuel application—A review中认为微藻作为原料生产生物柴油最大的技术挑战是用高脂质含量对微藻进行大规模培养来生产性价比高的产品,以此来实现经济效益和环境效益和谐统一。在一些可能的策略基础上,梳理微藻脂肪合成代谢工程领域的研究进展及发展趋势,得出通过重建一个稳定的修改工程能够实现微藻产脂能力增强的结论。具体策略包括流量平衡靶基因的鉴定,在脂质合成中所涉及的靶基因的过度表达,在目标的特定基因表达的诱导型启动子,转录因子的组成型表达,转移的主要代谢产物变化,以及silicobased方法,并呼吁在微藻生物燃料研究中多学科的共同努力。[15]

Donna L.Sutherland(2015)在Enhancing microalgal photosynthesis and productivity in wastewater treatment high rate algal ponds for biofuel production中认为高效藻类塘(HRAP)与生物燃料生产相结合是当前微藻生物燃料研究的一个热点。耦合废水HRAPs和微藻生产生物燃料事实上在经济上具有潜在的可行性;一方面微藻生物质产量增加对于微藻生物燃料在现实中商业化具有十分重要的意义,另一方面微藻光合作用的效率受限于污水处理HRAPs的条件,因此改变环境为提高微藻性能提供了一个具有成本效益的解决方案。[16]

VivianeT.deC.Neves(2016)在Influence of lipid extraction methods aspre-treatment of microalgal biomass for biogas production中认为,热化学法是最常见的用于藻类生物脂质液态提取的预处理方法。然而,研究使用预处理方法,需要较少的能量。因此,能量平衡可能对微藻作为一种能源资源更有利。[17]

二、国外海洋生物能源产业发展概况

国外关于海洋生物能源的研究始于20世纪70年代末80年代初的美国。1978年卡特总统为评估从藻类中提取可以替代汽油的清洁生物能源的可能性,设立了ASP,也就标志着人类进行海洋生物能源研究的开端。不过,该项目花费2500万美元以后就宣告停止。而后,20世纪90年代初到20世纪末,日本开启了一项名为“地球研究更新技术计划”的项目。该项目开发密闭式光反应器技术,通过密闭的方式,用火力发电厂排放的二氧化碳来培养藻类,促使其生产生物质能源。也就是说21世纪以前,只有美国和日本认识到了海洋生物能源的潜力,对其进行了尝试性研究。而真正意义上的研究热潮,是在21世纪以后。人类进入21世纪后,以煤炭、石油为主的化石能源消耗剧增,化石燃料燃烧所造成的环境污染问题也日益成为人们不得不面对的严重问题。此时,除美国、日本以外,新西兰、荷兰、英国、中国等国家也纷纷提高了对海洋生物能源的重视程度,陆续开始了理论和实践方面的研究。海藻生物能源真正的产业化尝试是在2006年开始的。由于美国和日本是进行海洋生物能源探索较早且较为发达的国家,因此,本文以美国和日本两个国家的海洋生物能源的开发以及产业发展为例,以期对国外海洋生物能源产业化发展状况进行梳理。

(一)美国产业发展概况

首先,美国有一个持续的政策环境。产业要想发展,必须有一个良好的产业发展环境,因此,一个国家为某个产业营造的发展环境如何,是决定该产业发展一个十分重要的因素。海洋生物能源产业作为海洋可再生能源业的一个重要组成部分,对于各个国家来说都是具有战略性意义的新兴产业。考察美国海洋生物产业的发展情况,有必要对美国关于海洋生物能源产业发展的政策法规进行梳理,以便对美国海洋生物能源产业的发展环境进行整体的把握。

通过上表可以看出,自20世纪80年代以来,美国政府就十分重视该国海洋经济的发展,几乎每5—10年就会出台一个新的战略规划来对海洋经济的发展进行指导。认识到科技在海洋经济发展中的重要地位,美国更是从未放弃对海洋高科技领先地位的争取。而在重点扶持和发展的海洋技术中,海洋生物技术更是处于优先发展的地位,可见美国政府还是十分重视海洋生物能源产业的。

其次,美国已经进行了海洋生物能源产业化尝试,并取得一定的进展。

通过表2可以看出,美国作为第一大经济体,十分重视对海藻生物能源产业的孕育。且不说在全球150多家的能源微藻公司中,美国就占了三分之一,仅2006至2008三年,就有十多家公司和单位进行了具体内容明确、目标清晰的产业化尝试,且有发展良好之势。然而,也不難发现,虽然美国的海洋科学技术十分先进,但是美国的海洋生物能源产业基本上还处在尝试阶段,离降低成本、提高利润、占有和扩大市场占有率的成熟产业发展阶段还有相当长的一段距离。

(二)日本产业发展概况

首先,日本高度重视相关政策的制定,力求为推进海洋生物能源产业发展提供完善的政策环境。日本是一个四面环海的岛国,海洋面积远远大于其陆地面积,因此,高效利用海洋资源,并逐步推进其实现产业化一直是日本经济发展的基础。日本一直致力于开发海洋能源,尤其是注重对海洋新资源的勘测、发掘,对海洋新科技、新技术的推进,作为第三代生物能源的海藻自然也是其海洋开发与发展的重点。而一个国家对一种新能源的重视,自然会在其战略规划以及政策法规中有所体现,通过查阅相关资料,现将日本海洋生物能源的政策体系,梳理如下:

通过表3可以看出,日本从20世纪70年代开始,就十分重视对新能源的开发和利用,且20世纪70年代到21世纪初,一直在政策引导以及管理规制方面有所推进,不仅适时前瞻性地出台一些规划作为新能源开发的导向,还对核心规划进行修订和完善。例如日本于2007年颁布海洋基本法之后,2008年就出台海洋基本计划草案,5年后又出台第二期海洋基本计划,对其内容进行细化,细节进行补充,这些都说明日本政府十分重视发挥海洋新能源的开发与发展,并力图发挥政策的前瞻引导作用。特别是日本于2007年在其内阁府设立了以首相为部长的“综合海洋政策本部”,其重视程度可见一斑,这一切无不为其海洋生物能源的发展提供了十分优越的政策环境。[18]

其次,日本也大力推进海洋生物能源开发研究。海洋生物能源作为一种新能源,它的开发和推动需要高科技的支撑,需要政府资金的支持,需要科研机构和市场主体的共同配合。日本作为海洋大国,一直致力于对海洋新能源的开发与应用,在海洋能源开发和利用方面投入了大量的人力、物力和财力,并在海藻生物能源技术创新方面取得了一定的成就,甚至走在世界前列。可参见表4。

通过上表可以看出,日本对于海洋生物能源方面的技术研究与开发,十分重视产学研的结合。不管是对海洋大型藻生物能源新技术的开发还是对作为生物燃料原料的微藻的大规模培养,都是以研究所、大学、公司三方作为研发主体来实现突破的。前期研究成果,如果能较好的与市场结合,必然会对其今后的产业化、工业化发展奠定基础,这种做法值得我国学习和借鉴。

三、我国海洋生物能源发展现状

(一)生产企业分布概况

我国海藻资源储备相对丰富,不论是在海洋微藻养殖规模上,还是在海洋大型藻生产和加工上,都走在世界前列。在微藻养殖方面,国外的螺旋藻工厂有12家,年产量达1200吨,我国的螺旋藻生产企业已有40余家,年产量在3000吨到4000吨左右,在企业数量和产量上,我国与其他国家比起来都有绝对的优势。经过多年努力,螺旋藻生产企业相继上马,基本形成西起云南省、东到山东省、南到海南省、北到内蒙古自治区的大跨度的格局,形成了一批龙头企业,如表5。

在海洋大型藻的生产和加工方面,褐藻、红藻和绿藻是世界进行人工大规模养殖的主要品种,其中海带、裙带菜、紫菜、江蓠等都是其主要的种植种属。我国是世界上最大的海藻生产国。从地区分布上来看,我国的海洋大型藻养殖主要分布在沿海地区,在产区分布上来看,山东省、辽宁省、江苏省、浙江省、福建省、广东省等是主要产区。目前,只是发现大型藻也可以作为生物能源开发的重要原料,并没有在该领域进行广泛应用。但是,我国巨大的海藻养殖、生产和加工能力,必然会为今后海藻生物能源的开发和利用奠定较好的原料基础。

(二)政策环境概况

党的十八大报告中提出“提高海洋资源开发能力,坚决维护国家海洋权益,建设海洋强国”,这就说明海洋资源开发利用已经被我国提高到了战略的高度。那么,作为海洋资源重要组成部分的海洋生物资源在我国“海洋强国”战略中到底处于一个什么位置,它的发展环境如何,还需要在具体的政策法规中有所体现。通过查阅资料,现将具体情况整理如表6。通过表6可以看出,2012年以来我国十分重视对海洋可再生能源、海洋新兴产业的开发和孕育。无论是在海洋经济发展规划、生物产业发展规划、还是在海洋可再生能源、中国海洋发展报告中,都充分体现了国家对海洋新兴产业的重视程度。但是,通过查阅相关政策法规的内容也不难看出,我国海洋资源开发战略将更多的注意力放在有较久研究和开发利用历史的医药、食品,而在海洋能源开发方面则将主要注意力放在了技术较为成熟的潮汐能、波浪能等领域。这在海洋资源和能源开发的初期,当然有其合理的一面,但是,长期来看,潮汐能、波浪能虽然能量资源巨大,但是它更多的是一种“顺势而为”的开发形式,很难进行人为的控制和操纵,而这些正是海洋生物能源所具有的优点。因此,现在和未来我国在进行政策完善和补充的时候,需要加入更多支持和激励海洋生物能源研究和开发的具体内容。

(三)研究机构概况

我国海洋生物能源研究机构实力雄厚,比较具有代表性的是中国科学院、清华大学、新奥科技发展有限公司、中国石化、浙江大学、哈尔滨工业大学等。在2016年3月30日由《高科技与产业化》杂志公布的《微藻技术能源情报分析》中微藻能源领域全球TOP25专利权人的统计图表中,我国上述研究机构赫然在列,且中科院、清华大学、新奥科技发展有限公司分别位列第一、第二和第三。从数量分布上来看,美国数量最多有12家,中国有6家,韩国有4家。从机构性质上来看,总体上是企业多于高校,而我国主要是以高校和研究所为主。具体情况如下:

通过上表可以看出,我国海洋生物能源研究机构主要以研究所和高校为主,企业数量比较少,其中以清华大学涉猎该领域的时间最早;主要研究领域是微藻的培养、脂质提取、酶催化、生物柴油生产、废水净化培养、沼气氢气生产等方面。

(四)产业化发展概况

一方面,我国处于海洋生物能源产业化尝试阶段。对海洋生物能源的关注和研究起步较晚,但发展速度较快,例如,我国的海藻养殖规模在全世界处于领先地位。因此,应对日益严峻的环境问题和能源危机,我国的相关企业在政府政策的大力支持下,积极进行海洋生物能源的产业化尝试,并取得了一定的进展。在海洋微藻能源产业化尝试方面,一些企业通过与科研院所以及高校的合作,逐渐突破开发的实验室阶段,开始进行项目放大和中试。从企业层面上来看,代表性的企业主要有河北新奥科技发展有限公司、中石化、海南洋浦绿地能源科技有限公司、内蒙古金骄集团、兆凯生物工程研发中心(深圳)有限公司、嘉兴大祺生物能源有限公司等。其中,除中石化以外的其他企业基本都实现了中试。这也就是说在微藻生物能源开发方面,我国与世界发达国家相比,养殖基础好,技术领先,到目前为止,基本都处于产业化尝试和孕育的中试阶段。在海洋大型藻类能源方面,其生物质能源开发价值基本得到了学术界的认可,但由于缺乏对海藻生物质积累的生物学基础、合成代谢途径、微生物降解等方面的研究,我国海洋大型藻类也只是基本形成了产量较为可观的养殖产业。

另一方面,产业化攻坚也遇到诸多困难。各类能源企业进行的所有的工程和示范项目的最终目标都是实现产业化,而产业化既要求充足原料的供应,也需要可以提供量化生产的工业装置。要实现原料充足的供应量,归根结底就是对海洋藻类的培养。由于海藻种类众多,不同种类的藻类的产油能力各不相同,因此,高效率产油海藻的选育是需要突破的关键。并且海藻的规模培养不是实验室培养经验的简单放大,它需要通过开放式、封闭式的规模化培养尝试,需要相应的工业装置进行配套。海藻的规模培养水耗大,工业化生产装置也需要投入大量的资金,这些都会产生高昂的生产成本,所以成本限制和规模培养是我国海洋生物能源未来实现产业化,占据可再生能源研究制高点所面临和必须攻克的难关。

四、我国海洋生物能源发展的路径选择

(一)细化海洋能源政策内容,实现政策环境优化

通过前面的分析不难发现,我国的海洋生物能源,在政策法规方面处于一个比较尴尬的境地。它既没有被看作是海洋能源的一个组成部分,着重进行政策设计,也未被作为生物质能源的一个组成部分,来进行特殊的政策支持。当前,只是出台了一些方向上和原则上的战略规划,来强调海洋生物能源发展的必要性和重要性,并未对其具体怎样发展,发展分为几个阶段,每个阶段要实现怎样的发展目标在政策法规上给予明示。一种资源从发现到开发再到研究直至产业化,每个环节,都离不开政策的引导。尤其是海洋生物能源,作为一种可再生能源,是一种新生的事物,将来逐渐成为一个新兴产业,要想克服成本过高的困难,实现其经济效益和社会效益的统一,当然离不开政策上大力的支持。因此,我国要想实现我国海洋强国战略目标,在解决能源和环境危机中争取有利地位,就必须细化海洋能源政策内容,实现海洋生物能源政策环境的优化。具体说来,要在海洋生物能源发展的财政支持政策、税收政策、知识产权保护政策、科技政策、产业发展政策等各个方面,给予其优惠和支持。对各个具体政策明确相關方面的政策目标,实施细则,完善不同阶段的政策评估体系,从而确保海洋生物能源的发展有切实可行的政策保障。[19]

(二)设立专门的管理机构,推动规范化管理

海洋生物能源产业受海洋局、能源局、科技部、农业部等多个部门的管辖,海洋生物能源既属于海洋能源、又属于生物能源,海洋生物能源既属于新能源产业又属于现代海洋农业。鉴于此,海藻生物能源,作为第三代生物能源,在解决环境问题,应对能源危机方面的意义重大,加大海藻生物能源的投入与支持,已经是大势所趋。[2]因此,我国应设立专门的部门,如“海洋生物能源发展服务部”来专门负责日常工作的推进与管理。通过在管理实践方面的探索与经验积累,提高我国海洋生物能源发展的速度,逐渐让高效化的管理来促进海藻的规模化培养,助推我国海洋生物能源技术世界领先、海洋生物能源产业化早日实现。

(三)注重对复合型人才的培养,持续创新动力

海洋生物能源产业属于高技术含量、高附加值的生态产业,它需要技术创新的驱动。要想推进我国海洋生物能源产业化,就必须提高我国在海洋生物能源发展方面的创新能力。而无论何种形式的创新,归根结底还是要依靠人才来实现。现阶段,我国的海洋生物能源方面的人才培养地区差异较大,对复合型人才培养不足,真正掌握专业知识,能在工业示范区从事技术工作,又懂得管理的复合型人才十分缺乏。因此,一方面要注重产学研的结合,让更多校园里的学生到相应的生物能源产业示范区去实训,另一方面,要加强职业教育和技术教育,让从事相关工作的人们有机会、有渠道丰富自己的知识结构,完善自己各方面技能,早日成为海洋生物能源产业需要的复合型人才。

(四)顺应“互联网+”新形势,完善网络平台

随着社会的发展与进步,互联网已经成为人们生活中不可或缺的一部分,它也以不可阻挡之势和惊人的速度,改变和创新着各行各业的组织形式。通过上网查阅资料发现,我国目前有有中国新能源与可再生资源(www.crein.org.cn)、清洁能源网(www.21ce.cc)、中国节能产业网(WWW.CHINA.ESI.CN)等网络平台,提供有关于新能源的信息,也有海洋生物能源尤其是微藻生物柴油的一些内容。[20]但是,为了解我国海洋生物能源产业化进展情况,进行资料查询时发现,即便是诸如新奥科技这样的我国新能源领域的民营巨头,在其官方网站里关于海洋生物能源的介绍也少得可怜,尤其是关于其正在进行一些产业化项目和工业化基地的进展情况,有关信息更新不够。海洋生物能源是新能源,从开发阶段开始到实验再到小试和中试最后工业化产业化都需要开放的信息服务平台来提高创新的效率。未来几十年,随着海洋生物能源技术的发展,海洋生物产业链逐渐形成,更是需要互联网思维、物流互联配送、互联网贸易、互联网金融、互联网支付平台的高效推动。海洋生物能源或许可以选择一种不同于传统能源的“后互联网+”的模式,而是从一开始就融入互联网思维,逐渐形成一个崭新的互联网+海洋生物能源的商业模式。

(五)產业化与绿色化结合,攻破发展难关

海洋生物原料来源不足,海藻选育水耗大,成本高,最好的解决办法就是将海洋生物能源产业化与二氧化碳减排相结合,把二氧化碳作为进行海藻培育的资源,而不是作为危害自然环境的毒瘤和废物,鼓励进行海藻生物能源产业尝试的科研机构和企业与传统高二氧化碳排放的企业进行深度合作,把海藻生物能源工业化装置设置在高二氧化碳排放企业附近,利用企业排放的废水和废气进行高产能海藻的规模培养。当然,这里面也要防止海藻被其他物质污染的风险,需要专业研究机构对此风险进行把控。[21]

五、展望

海洋生物能源进行生产和使用的困境主要集中在成本降低、规模化生产以及如何与环境保护相结合几个方面。只有在这些方面真正地实现技术上的突破,海洋生物能源才能够帮助解决人类社会面临的日益严峻的能源危机和生态环境问题[22]。由于能源和环境对于每个国家都具有十分重要的意义,全球很多国家不惜投入巨资,在此领域进行了不懈地努力,一些科技实力较强的国家最近几年也实现了创造性突破[23][24]。例如,美国为了进一步理解藻类在整个生物质和液态运输燃料产品方面的影响,在2010年资助了国家高级生物燃料和生物制品联盟项目。通过该项目,由39个合作成员组成的NAABB联盟靠解决生物量增强和生物生产力方面的问题,实现了藻类生物学的巨大进步。联盟的专业知识来自于企业、大学和国家实验室,联盟打通了从藻类生物学到生物燃料转换的全价值链,与此同时,这项战略能确定藻类潜在的能源产量的评估体系。在我国,中国科学院水生生物研究所与中国石化石油化工科学研究院于2011年开始合作,展开了“能源微藻应用于工业烟气生物脱硝”的研究,利用自主发明的高效光生物反应器(中国发明专利,授权号201410063589.X)对小球藻的脱硝能力进行验证,成功证明了微藻在工业烟气生物脱销领域的价值,并提出了微藻生物脱硝、高附加值产品生产与生物柴油制备的联合生产工艺Ver1.0。此外,还开展了利用光合兼氧培养方法进行烟气脱销的研究,证明了能源微藻用于工业烟气生物脱硝和能源生产是可行的,另外还提供了一种土地有限条件下进行烟气减排的工业化策略(Chen et al.2016)。在此基础上,又提供了进一步的改进优化工艺Ver2.0。以上这些重大攻关的实现,都让我们有理由相信,以海藻尤其是以微藻为原料的生物燃料,在不久的将来会走进我们的生产和生活,甚至是逐渐取代石油成为人类的生态能源。同时,随着我国该领域科技的不断进步,我国必然会在海洋生物能源领域占有重要的位置,发挥举足轻重的作用,为解决国家乃至世界的能源和环境危机,贡献一份属于我们的力量。

参考文献:

[1]蒋秋飚,鲍献文,韩雪霜.我国海洋能研究与开发述评[J].海洋开发与管理,2008(12).

[2]贾敬敦.现代海洋农业科技创新战略研究[M].北京:中国农业科学技术出版社,2014.

[3]高科技与产业化.技术解析:微藻能源技术情报分析[EB/OL].2016-03-30.http://mp.weixin.qq.com/S?_biz=MzA3NzM3MDUwOQ==&mid=492516129&idx=1&sn=dd8294c1bec1a3b364c502d0a858f1ec&scene=23&srcid=0415mG358IdlVRkfcjvM4mwC#rd.

[4]赵中华,石磊,刘珊珊.生物质能源发展及海洋生物质能源展望[J].科学与管理,2008(4).

[5]仲雯雯.我国战略性海洋新兴产业发展政策研究[D].北京:中国海洋大学,2011.

[6]王庆.生命科学深挖海洋生物宝藏[N].工人日报,2013-07-26.

[7]温洋.发展海藻生物能源产业  创造新的海洋经济增长点[J].中国经贸导刊,2015(9).

[8]焦艳玲,刘长秋.加强我国海洋生物技术产业立法之思考[J].河南商业高等专科学校学报,2015(2).

[9]Stephens Evan,Ross Ian L,Mussgnug Jan H,Wagner Liam D,Borowitzka Michael A,Posten Clemens,Kruse Olaf,Hankamer Ben.Future prospects of microalgal biofuel production systems[J].Trends in Plant Science,2010(10).

[10]Andrew K.Lee,David M.Lewis,Peter J.Ashman.Disruption of microalgal cells for the extraction of lipids forbiofuels:Processes and specific energy requirements[J].Biomass and Bioenergy,2012(9).

[11]Naim Rashid,Muhammad Saif Ur Rehman,Jong-In Han.Recycling and reuse of spent microalgal biomass for sustainable biofuels[J].Biochemical Engineering Journal,2013(75).

[12]George G.Zaimes,Vikas Khanna.The role of allocation and coproducts in environmental evaluation of microalgal biofuels:How important?[J].Sustainable Energy Technologies and Assessments,2014(7).

[13]A.L.Gon.alves,M.Sim.es,J.C.M.Pires.The effect of light supply on microalgal growth, CO2uptake and nutrient removal from wastewater[J].Energy Conversion and Management,2014(85).

[14]Bala Kiran,Ritunesh Kumar,Devendra Deshmukh.Perspectives of microalgal biofuels as a renewable source of energy[J].Energy Conversion and Management,2014(88).

[15]Goldy De Bhowmick,Lokanand Koduru,Ramkrishna Sen.Metabolic pathway engineering towards enhancing microalgal lipid biosynthesis for biofuel application—A review[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2015(50).

[16]Donna L. Sutherland,Clive Howard-Williams,Matthew H.Turnbul,Paul A.Broady.Enhancing microalgal photosynthesis and productivity in wastewater treatment high rate algal ponds for biofuel production[J].Bioresource Technology,2015(184).

[17]Viviane T.de C.Neves,Emerson Andrade Sales,Louisa W.Perelo.Influence of lipid extraction methods as pre-treatment of microalgal biomass for biogas production[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2016(59).

[18]陳舒枢,董璐,陈欣,郑菲.微藻能源技术情报分析[J].高科技与产业化,2016(3).

[19]张浩川,麻瑞.日本海洋产业发展经验探析[J].现代日本经济,2015(2).

[20]王双.日本发展海洋战略性新兴产业主要举措及对我国的借鉴[J].经济贸易,2015(3).

[21]白清荣.微藻制油:产业化还在路上[EB/OL].2014-10-23.http://www.ccin.com.cn/ccin/news/2014/10/23/306861.shtml.

[22]刘邦凡,栗俊杰,王玲玉.我国潮汐能发电的研究与发展[J].水电与新能源,2018(11).

[23]王燕,刘邦凡,段晓宏.盐差能的研究技术、产业实践与展望[J].中国科技论坛,2018(05).

[24]王燕,农云霞,刘邦凡.发达国家海洋波浪能发展政策及其对我国的启示[J].科技管理研究,2017(10).

作者简介:栗俊杰(1991—),女,河北抚宁人,汉族,邢台职业技术学院教师,河北省公共政策评估研究中心助理研究员,研究方向为公共管理。

刘邦凡(1967—),男,重庆涪陵人,博士,燕山大学公共管理学院教授、博士生导师,河北省公共政策评估研究中心首席专家,研究方向为公共管理。

(责任编辑:李直)

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