用鹼液、尿素預處理有害綠藻 提升生物燃料產量

60多年來，藻類一直被視爲生產生物燃料的潛在原料。然而，受細胞壁中纖維素的影響，其內部的關鍵分子很難被接觸到並轉化爲生物氣體。據外媒報道，一國際研究團隊成功使用尿素和氫氧化鈉（NaOH）對藻類進行預處理。在初始實驗條件下，這種預處理可以分解纖維素，使生物氣體產量增加一倍以上。該團隊的研究人員分別來自哈爾濱工程大學（Harbin Engineering University）、國立科技大學（National University of Sciences and Technology）和聊城大學（Liaocheng University）。

在對照圖像（左）中，基質光滑且完整，但在經NaOH-尿素預處理後的圖像（右）中，基質被分解。（圖片來源：AIP）

研究人員Yue Shi表示：“以往報告顯示，NaOH和尿素有望改變纖維素的溶解度。我們從中受到啓發，想要探索這是否有助於克服消化藻類的巨大挑戰。”

爲了使用藻類生產生物氣體，研究人員通常採用自然發生的厭氧消化過程。其中有一種細菌可以分解藻類，併產生富含甲烷的可提純氣體混合物。由此產生的甲烷可用於生產熱能、電力、甲醇、汽車燃料和其他清潔能源。

本研究爲優化此類能源生產條件提供了第一步，包括測試鹼液-尿素預處理在時間、溫度和濃度上的變化。具體來說，這項研究中的最有效組合是在零 下16°C 進行50分鐘預處理，鹼液-尿素濃度爲5.89%。結果顯示，可變因素之間的相互作用很明顯。通過掃描電子顯微鏡成像可以看出，預處理能夠導致明顯的微結構變化。

現在，由於化石燃料資源減少，及其對環境的潛在危害，全球對負擔得起的可再生能源的興趣與日俱增。此外，將對環境有害的材料，作爲這些工藝的原材料，可能具有雙重意義。例如，循環經濟模式建議從源頭回收廢棄資源和有害環境的產品，並將其用作能夠替代現有資源的材料原料。

本項研究中使用的原料爲滸苔（Enteromorpha）。這種大型藻類或海藻能夠引起綠潮，即藻類過度生長對旅遊業、水產業和自然生態系統造成危害。自1960年代以來，綠潮現象對全球經濟和生態造成的影響不斷升級。收集這種自然生長的季節性藻類，並將其轉化爲具有成本效益和可持續的生物燃料，除了獲得清潔能源之外，還將帶來社會和經濟效益，進一步促進循環經濟發展。