次年,，狄塞耳在比利時登上一艘客輪后隨即神秘失蹤，一個多月后,，人們在斯凱爾特河中發(fā)現(xiàn)了他的尸體,。狄塞耳的死亡原因眾說紛紜,，而其中一條猜想,，就是忌憚他推廣植物油的石油大亨雇人下了毒手。

而歷史證明,，狄賽爾不僅僅是偉大的發(fā)明家,，也是偉大的預言家。一百年后的2009年5月,，美國能源部長朱棣文在白宮發(fā)表演說,，“發(fā)展下一代生物燃料對終結(jié)我們對海外石油的依賴，以及解決氣候危機都十分關鍵,。”他隨即宣布將在新生物燃料研究領域投入8億美元,。

如果說來自玉米高粱等糧食作物生產(chǎn)的乙醇是第一代生物燃料，朱棣文提到的下一代生物燃料又在何方呢,？

人們充滿期冀的目光投向了一團小小的綠意,。

藻類。

藻類能源研究史

把藻類作為能源作物的構(gòu)想起源于二十世紀中葉,，五六十年代的一系列實驗證明,，在周圍環(huán)境缺少氮元素或硅元素等必須礦物質(zhì)時，某些藻類會在這種“饑餓”狀態(tài)下產(chǎn)生大量脂質(zhì),，最終在細胞內(nèi)形成油滴,。雖然缺乏養(yǎng)分能刺激藻類產(chǎn)油，但養(yǎng)分太過貧乏時,，又會造成藻類抑制細胞分裂,，生長也過度放緩,，總產(chǎn)油量將不升反降。因此,，要讓藻類大量產(chǎn)油,，礦物質(zhì)的含量控制必須十分精確。興味索然的研究者并沒有花費太多力氣去尋找微妙的最優(yōu)條件,，這方向的研究被擱置了約二十年,。

七十年代早期的石油禁運導致油價一路高企時，美國政府才猛然警覺到自己對化石燃料的過度依賴,。這場危機最終推動美國能源部開展了水生物種計劃（Aquatic Species Program）,。最初的研究是用藻類的生物質(zhì)進行厭氧分解，以產(chǎn)生甲烷（沼氣）與氫氣,。1978年前后的一系列實驗也成功地把產(chǎn)氣的成本控制在一個相當有競爭力的范圍內(nèi),。后來隨著部分能大量產(chǎn)油的藻類品系被發(fā)現(xiàn)，脂類燃料–即俗稱的“生物柴油”才成為研究重心,。某些藻類內(nèi)含的油脂（主要是三酸甘油酯）能占到干重的60%以上,。例如硅藻類的一種隱秘小環(huán)藻(Cyclotella cryptica)就是許多研究者共同矚目的品種，它的細胞壁合成需要硅,，在缺硅環(huán)境下即大量產(chǎn)油,。

從1978到1996年，美國能源部下屬的國家可再生能源實驗室（National Renewable Energy Laboratory）一直支持著這項研究計劃,，十八年間總計約投入2500萬美元,。研究者們從美國各地收集了三千多種藻類，測試它們在溫度鹽度酸堿度各異的水體中的產(chǎn)油能力,，并最終篩選出三百多種希望之星–大多是綠藻和硅藻,。

但煉油總成本依然是個問題。1995年的石油價格是每桶 20美元,。而同期的藻類柴油成本在每桶59到186美元之間,。與化石燃料相比，藻類柴油實在太不劃算了,。1996年,，因削減預算，水生物種計劃被最終喊停,。當時的研究計劃領導者之一,，現(xiàn)在明尼蘇達雙城大學任教的約翰·希恩（John Sheehan）回想往事時發(fā)出了這樣的感嘆，“藻類并非解決能源危機的王牌–或許所謂的‘王牌’根本不存在,。”

脫穎而出的新一代藻類柴油

“藻類就是解決之道,，就是最終答案。”辛西婭·華納（Cynthia Warner）斬釘截鐵地如是說。

2008年1月,，陰郁的烏云籠罩著倫敦,。當時還身為英國石油公司（BP）煉油部門高管的辛西婭在她寬敞的辦公室中會見了藍寶石能源公司的CEO杰森·派爾（Jason Pyle），藍寶石能源公司是藻類柴油公司中的領軍者之一,，他們剛剛獲得了大筆風險投資,，連比爾蓋茨的瀑布投資公司（Cascade Investment）也在他們身上下注了一億美元。

起初辛西婭只把這看成一次禮節(jié)性的會談–不過是“又一個生物燃料的大餅”,，但隨著杰森充滿熱情的介紹,，她的興趣被逐漸喚起。他們從中午12:30開始,，一連談了七個小時,，最后辛西婭完全被杰森說服了。2008年底,，49歲的辛西婭從英國石油公司辭職,，離開了她服務了二十多年的石油業(yè)，,，舉家橫越大西洋,，從倫敦搬到了加州，不再每日指揮來自五大洲的一萬多下屬,，轉(zhuǎn)而成為了藍寶石能源這家僅百余名雇員的新創(chuàng)公司的總裁,。

“我承認放棄在石油業(yè)的一切起初確實有點令我動搖，”辛西婭表示,，“但一旦我了解藻類技術(shù)的潛能,，我立刻意識到絕不能把這個機會拱手讓人,。”

任何能源要有效替代化石燃料,，都必須克服兩大難關–產(chǎn)量與成本。而與其他燃料作物相比,，藻類在這兩點上都有著過人之處,。

首先，藻類的單位產(chǎn)量極高,。藻類是地球上長得最快的生命體之一,，在適宜的培養(yǎng)條件下，它的質(zhì)量可以在數(shù)小時內(nèi)倍增,，這是其他植物望塵莫及的,。同時，與其他作物的季節(jié)性產(chǎn)出不同,，藻類可以不斷生長,、持續(xù)收割。美國能源部今年五月提供的一份《藻類生物燃料路線圖》報告中提及，目前特定藻類的出油量已經(jīng)達到大豆的60倍,。研究更顯示未來每英畝藻類最高可年產(chǎn)6500加侖的油（每平米年產(chǎn)6升）,，這個產(chǎn)量是傳統(tǒng)燃料作物油棕櫚的十倍，葵花的六十倍,，大豆的一百三十五倍,。

其次，在耕地面積已經(jīng)很有限的情況下,，能利用各種水質(zhì)的水體的藻類無疑擁有最廣泛的種植空間–淡水,、半鹽水、海水,，甚至油田采出水,、工業(yè)污水，原本無法利用的貧瘠的非耕地,，各種環(huán)境惡劣的窮山惡水,，都可以成為藻類生長的樂土。

第三,，藻類生產(chǎn)的油類蘊含著巨大的燃燒熱能,。來自玉米甘蔗的第一代生物燃料–乙醇每單位供給的能量大約只有汽油的三分之二。伊利諾伊大學芝加哥分校的化工教授約翰·雷加爾布托（John Regalbuto）曾在科學雜志上撰文表示,，乙醇要取代石油的致命弱點就在于生產(chǎn)成本高而能量密度不足,。而藻類可以產(chǎn)出十六碳甚至更長的烴類分子，單位能量比起四碳到十二碳混合的汽油有過之而無不及,。

單位產(chǎn)量高,，種植面積廣，能量密度高–這三者令藻類當之無愧地成為生物能源的潛在產(chǎn)量之王,。

比起產(chǎn)量上壓倒性的優(yōu)勢來,，藻類柴油在成本上的情形就要復雜一些。

經(jīng)濟成本與環(huán)境成本,，兩本難算的帳

藻類的種植方法和煉油工序里存在著許多技術(shù)細節(jié)–水源,、碳源、其他肥料,、光照控制,、收割與精煉……每個環(huán)節(jié)的耗費共同決定了藻類柴油的經(jīng)濟成本。

目前種植藻類主要有兩大流派,，一是種在開放的池塘中,，一是種在封閉的光合反應器（Photobioreactor）中。

開放式池塘養(yǎng)藻對設備要求較低,，但極大地受到日夜與季節(jié)間的天氣變化影響,，冬日和夜間低溫都會大大影響產(chǎn)量,。此外，池塘每日需要補充的水量也很可觀,。1998年,，美國在新墨西哥州的羅斯威爾（Roswell）–就是那個以傳說中墜毀飛碟而著名的小鎮(zhèn)–進行了露天的藻類種植試驗。結(jié)果顯示,，一公頃水面每天的蒸發(fā)量可達49噸左右,。還有一點，池塘容易受到外來藻類品種污染,，不易控制單一栽培,。

封閉式光合反應器的優(yōu)點在于水分不易散失，可以長期省水省肥地培養(yǎng)藻類,。但缺少了水分蒸騰這一天然降溫手段,，就需要額外耗費能量控溫。此外,，密閉的容器內(nèi)部容易形成細菌菌落的生物被膜（biofilm）結(jié)構(gòu),，造成細菌大量繁殖，因此需要定期清潔,，這也是一大筆開支,。

還有一個問題，一般而言,，光合反應器中藻類的密度會比露天池塘大,，伴隨高密度而來的另一個問題，就是如何確保管中的藻類都能得到足夠的光線,。為了優(yōu)化光照,，目前采取的通用手段是把用泵讓藻類不斷翻動，結(jié)果是消耗了大量的能量,，產(chǎn)生了額外的碳排放,。

正是這部分碳排放給清潔能源也蒙上了一絲陰影。

理論上,，燃料作物吸收空氣中的二氧化碳,，通過光合作用合成自身的生物質(zhì),，這些生物質(zhì)經(jīng)過轉(zhuǎn)化,、燃燒后再回到大氣。因為碳元素守恒,，所有釋放出的碳全部來源于植物從大氣中固定的碳,，因此大氣中的二氧化碳總量不會因之增加–完美的零碳排放。

實踐上就并非如此完美了,，種植,、收集,、提純、精煉都是耗能過程,，于是生物燃料仍然會給環(huán)境帶來壓力,。不久前，劍橋大學的研究者安娜·斯蒂芬森（Anna Stephenson）建立了一個計算機模型來模擬計算藻類柴油從生產(chǎn)到燃燒總共產(chǎn)生的碳足跡,，得出了一個驚人的數(shù)字–數(shù)據(jù)顯示,，藻類燃料居然可能產(chǎn)生四倍于普通柴油的溫室氣體排放量。

“用管狀的生物反應器種植藻類時,，泵需要克服的摩擦力太大,，結(jié)果藻類柴油每產(chǎn)生一兆焦耳熱量，就帶來320克的碳足跡”她說,，“而提取,、提煉、燃燒等熱量的普通柴油才不過86克碳足跡,。”

這一數(shù)字幾乎足以令環(huán)保人士立刻把藻類棄之如敝履,，不過安娜的模型也顯示，露天池塘中生產(chǎn)的藻類柴油要環(huán)境友好得多,，相應的碳足跡是19克,，不到普通柴油的四分之一。

然而露天池塘種植的另一項環(huán)境風險上升了,，那就是轉(zhuǎn)基因藻類逃逸的可能,。

轉(zhuǎn)基因藻類的潘多拉之盒

在美國總統(tǒng)奧巴馬今年七月召開的生物倫理委員會會議上，俄亥俄州立大學的生態(tài)學家阿利森?斯諾（Allison Snow）就描繪出了一幅糟糕的末日情形–具有各種農(nóng)藥抗性的轉(zhuǎn)基因藻類逃逸到環(huán)境中大量繁殖,，產(chǎn)生毒素,，消耗殆盡水體中的氧氣，造成水中其他生物大量死亡,，生態(tài)平衡被嚴重破壞……

這一極端可能性不是完全不存在,，但幾率實在不高。研究者們普遍認為,，適應實驗室中培養(yǎng)條件的“嬌生慣養(yǎng)”轉(zhuǎn)基因藻類一旦到了大自然中,，絕不是它們天生天養(yǎng)的表親們的對手。其實,，就在1998年羅斯威爾的露天藻類種植試驗中,，池塘里就發(fā)生了外來藻類的入侵事件。結(jié)果是產(chǎn)油低而繁殖快的野生型藻類占盡競爭優(yōu)勢,，在養(yǎng)殖池中大獲全勝,，

此外，在過去的十五年間,，其實已經(jīng)發(fā)生了數(shù)起疏忽造成的轉(zhuǎn)基因藻類外流事件,，但從沒造成過嚴重的環(huán)境后果,。

這方面的權(quán)威，合成生物學家克雷格·文特爾（Craig Venter）就表示,，雖然理論上最好給轉(zhuǎn)基因藻類設計一個“自殺基因”以策萬全,，但他認為現(xiàn)階段的轉(zhuǎn)基因藻類還是非常安全的。

克雷格在科學界聲譽卓著,，他曾共同領導完成人類基因組測序,，更在今年造出了史上第一個人造生命。而他目前的研究重點之一,，正是能生產(chǎn)生物柴油的轉(zhuǎn)基因藻類,。

從2004年開始，克雷格就駕著自己特制的帆船–可以安然在各種極端天氣下航行的“魔法師二世號（Sorcerer II）”–在全世界各大洋上揚帆,，用船上裝備的拖網(wǎng)捕撈各種微生物和藻類,，然后把它們帶回實驗室進行基因改良工作。

今年,，克雷格與石油巨擘?？松梨诠韭?lián)合宣布，將投入6億美金研究讓轉(zhuǎn)基因藻類直接把二氧化碳轉(zhuǎn)化為石油,。面對蜂擁而來的記者,，文特爾躊躇滿志地表示：“當年的人類基因組測序工作和如今的挑戰(zhàn)相比簡直不值一提。全球每年消耗300億桶石油,，30億噸煤炭,，而我們要找出能替代這一切的燃料。如果成功,，我們不但能在未來十到二十年間停止消耗石油,，而且能讓大氣中的二氧化碳開始下降。”

“許多業(yè)內(nèi)公司將大規(guī)模藻類種植視為現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè),，但我們視之為工業(yè)化生產(chǎn),，經(jīng)基因改良的藻類能合成并分泌八碳、十碳,、甚至更長碳鏈的烴類化合物,。每個藻類好比一個化工廠，或是一個微型油井,。我們可以源源不斷地得到簡單加工就可以使用的理想燃料,，它應該具有如下特性–高能量、疏水性,、極低的凝固點,，最好是零下一百度仍保持流動性，這樣才有潛力成為在高空飛行的飛機燃料,。”

疑慮與期冀的人們

燒海藻的飛機聽起來像是天方夜譚,，但現(xiàn)實中卻已經(jīng)實現(xiàn)了第一步。藍寶石能源公司就已經(jīng)與美國大陸航空和日本航空公司合作測試了燃料,。盡管如此,，許多人依然用警惕的雙眼打量著藻類柴油。

來自航空環(huán)境聯(lián)合會的杰夫·伽扎德（Jeff Gazzard）就對生物柴油提出了不信任案,，理由是目前的飛機引擎都是為石油來源的航空煤油而設計,，生物柴油萬一凝結(jié)，會對飛機內(nèi)部結(jié)構(gòu)燃料系統(tǒng)中的零件造成損害,，帶來潛在的安全隱患,。

美國最大的玉米乙醇生產(chǎn)商Poet LLC總裁馬克·斯托爾斯（Mark Stowers）也表示了類似的顧慮，“石油是兩千多種分子的混合物,，我不認為科學家可以模擬出這全部的兩千種分子,，制造出我們今天用的汽油。”

“他們還不能從藻類中直接生產(chǎn)汽油,，具體成本也不清楚,，還有尾氣排放如何影響也是未知，太多的不確定性,，”馬克說,，與之相比，“乙醇是一個已經(jīng)廣泛應用了三十年以上的燃料,，而且已被確切地證明有助于減少尾氣排放,，提高燃料品質(zhì)。”

但現(xiàn)實是,，人們需要藻類,。2009年，美國可再生燃料的產(chǎn)量是兩億六千萬桶（110億加侖）,，美國計劃到2022年時,，把可再生燃料的年產(chǎn)提到八億六千萬桶（360億加侖），預計其中三億六千萬桶將來自玉米產(chǎn)生的乙醇,，而還有五億桶的缺口待補,。

就連美國軍方也倒向了藻類。隸屬五角大樓的美國國防高級研究項目署（DARPA）在今年二月宣稱,，他們已經(jīng)把從藻類中提煉油的成本降至2美元一加侖,，就算需要進一步精加工成噴氣機燃料，總成本也能少于每加侖3美元,。這一價格已經(jīng)非常接近有競爭力的區(qū)間,。DARPA的目標是每加侖1美元，屆時,，美國空軍將再不受缺油的困擾,。到明年,，所有美軍飛機引擎中燃燒的燃料一半將來源于石油，另一半來自其他資源–當然包括藻類柴油,。

藻類,，這團小小的綠意，究竟是不是未來能源的希望所在,？不遠的將來,，此刻心中疑慮與期冀并存的人們就會知道最終的答案。當然,，信奉“人有多大膽,，藻有多大產(chǎn)”的研究者們也并非無所畏懼，克雷格在今年的美國國會聽證會上保證他會小心行事,，“你我此刻呼吸的氧氣四成來自海洋藻類,，”他說，“我們可絕不想搞砸這件事,。”

已發(fā)表于《周末畫報》