微藻在保障我国粮食和石油安全以及治沙、治霾等方面的潜在作用

摘要：

在我国的荒、沙漠地带利用二氧化碳和非淡水资源大规模养殖微藻来生产生物燃料和粮食既可以提高粮食供应安全，保障石油供应，也可以实现温室气体减排和碳资源的利用，还能改善油品质量,通过产业化治理沙漠，为西部地区提供就业创收的新途径。美国的工业试点表明，微藻制油因成本大幅度下降，能源产出大大高于全生命周期的能源投入，而具备了大规模供应化推广的条件。

基于北京国际能源专家俱乐部对国内外信息的掌握和研讨，本文建议中央政府高度重视微藻对我国长期可持续发展可以发挥的独特作用，充分利用并集成国内外现有的技术，在我国西部的荒漠上开展微藻利用工业废水和二氧化碳生产绿色原油与粮食的一体化商业试范，并在技术成熟、经济可行、全生命周期能源产出大于投入、水资源能够可持续供应的基础上大规模推广，争取利用20-30年时间，大幅度地减缓我国在粮食安全、能源安全、国土荒漠化、空气污染和全球气候变化等方面的压力，提升国家可持续发展的能力。

一、引言

我国长期可持续发展在以下几个方面面临严峻挑战：

1.粮食供应安全：当前，我国粮食安全形势严峻。从国内来看，我国粮食自给自足率仅90%。2012年，我国三大谷物进口达1000万吨。城镇化进程加快、人口持续增长、耕地和淡水资源不断减少等客观因素都在挑战国家粮食安全底线。从国际上看，发达国家正在通过种业战略，利用生物技术等领先优势控制他国的“生命线”。全球种业10强占全球种业市场份额35%，而国内种业10强占全球市场份额的比例仅为0.8%。“米袋子”受制于人的形势十分逼人。

2.石油供应安全：我国20年前还是石油净出口国，目前却已经成为全球第二大石油消费国。2012年，我国石油对外依存度已经高达58%，预计在2015年成为全球最大的能源（包括石油、天然气和煤炭）进口国，并在2025年前后取代美国成为全球最大的石油消费国。

3.国土荒漠化：按照《中国荒漠化和沙化状况公报》，截至2009年底，我国荒漠化土地面积为262.37万平方公里，占国土总面积的27.33%，其中95.48%分布在新疆、内蒙古、西藏、甘肃、青海5省（自治区）。另外，截至2009年底，全国沙化土地面积为173.11万平方公里，占国土总面积的18.03%，其中93.69%分布在上述5省（自治区）。土地荒漠化、沙化仍是中华民族的心腹之患，严重威胁国家生态安全，严重制约社会经济可持续发展，是重大的民生问题。沙漠化引起的沙尘暴也是近年来华北地区雾霾天气的成因之一。加大力度，加速国土荒漠化、沙化防治刻不容缓。

4.空气与水土污染：如果不尽快采取有力措施，我国局部地区业已无法忍受的空气污染还将继续恶化。雾霾天气、水资源缺乏与大规模污染已经严重制约中国的后续发展能力。煤炭和石油消费是我国雾霾天气的主要成因。在石油领域，我们面临着进口原油质量越来越差，而石油产品的环保要求越来越严的矛盾。

5.全球气候变化：近年来，我国温室气体排放的总量在全球份额中不断攀升，已经成为世界上最大的排放国，人均二氧化碳排放量也已经超过全球平均水平。作为世界上人口最多的国家，我国既面临着国际社会强大的减排压力，也是受全球气候变化影响最大的国家。

应对上述诸多挑战，我国政府和人民做出了巨大努力。然而，许多某一领域的解决方案会带来其他领域的问题，如开发生物燃料会占用耕地和淡水，影响粮食供应安全；煤制油、气和其他化工产品会消耗大量的水资源，同时排放大量的二氧化碳。

北京国际能源专家俱乐部汇聚了众多国内外能源领域经验丰富的专家。自2008年成立以来，俱乐部和能源领域的政府部门、各大企业和国内外研究机构保持密切联系，开展了许多活动，深入探讨了中国与世界所面临的能源、资源、环境与气候问题，广纳各方专家意见，为中国能源可持续发展建言献策，并与其他国家分享中国经验。

按照北京国际能源专家俱乐部所掌握的信息，现在有一种技术已经成熟并具备大规模推广的潜力，这就是微藻制油和产粮技术。该技术对应对我国可持续发展所面临的上述五大挑战具有重大意义。

二、微藻作为生物燃料的优势

什么是微藻？

微藻是介于陆地微生物与植物细胞之间的最古老的低等植物，其结构非常简单，大多数生活在水中，在陆地、海洋分布广泛。31亿年前，地球上开始出现比较原始的藻类和细菌。约25亿年前微藻和其他微生物几乎覆盖了世界上所有海洋浅滩，他们吸收二氧化碳，通过光合作用源源不断的制造着氧气，最终使地球大气层充盈着供动物生存的氧气。微藻也是海洋生物食物链的基础，通过吸收阳光和二氧化碳产生蛋白质，给微小的鱼虾提供食物，大的海洋动物再食用较小的动物来生存。

作为光合作用效率最高的植物，4亿多年前微藻就通过吸收大气中的二氧化碳沉积下来形成了我们今天开采的油气储藏。

微藻种类繁多，目前已知近3万种。根据所含色素、细胞构造、生殖方法和生殖器官构造的不同，微藻可分为绿藻门、裸藻门、轮藻门、金藻门、黄藻门、硅藻门、甲藻门、蓝藻门、褐藻门和红藻门。按色素的颜色划分，微藻藻可分为绿藻、褐藻和红藻。按生态习性的不同，藻类可分为浮游藻和底栖藻。

藻类分布的范围极广，对环境条件要求不严，适应性较强，在只有极低的营养浓度、极微弱的光照强度和相当低的温度下也能生活。微藻不仅能生长在江河、溪流、湖泊和海洋，而且也能生长在短暂积水或潮湿的地方。从热带到两极，从积雪的高山到温热的泉水，从潮湿的地面到不很深的土壤内，几乎到处都有藻类分布。因此，根据生长地域又可分为淡水藻、海藻、盐水藻、流水生藻、气生藻、土壤藻、温泉藻、冰雪藻和附生藻等；按生长地点温度的差异可分为冷水性种、温水性种和暖水性种。

微藻制油的技术特点

技术进步使得我们今天能够利用微藻吸收二氧化碳产生含油生物质的原理大大加快大自然的光合作用过程。利用微藻大规模生产高质量原油的技术具有改变世界的潜力。该技术有三个有益特点：

一是可以变废为宝，不断再生，只需要阳光、二氧化碳、水和少量肥料（氮肥和磷肥），不需要珍贵的资源投入；

二是吸收二氧化碳来制造原油，可接近实现二氧化碳的闭合循环，降低碳排放；

三是作为新兴农业产业，具有像水稻一样大规模播种的经济价值。

与其他生物质燃料比较，微藻具有以下优势：

1.不与粮食竞争，土地与水利用率高：在甘蔗、玉米、柳枝稷、大豆、亚麻籽等生物质燃料中，微藻制油单位土地年产最多，而且使用的是不可耕种的土地。其他农作物都需要淡水，而微藻用的是含盐水或苦咸水。与目前生物燃料产值最高的甘蔗相比，一亩可耕种土地加淡水每年可以生产5吨干燥的甘蔗，提炼285升油品。通过玉米制乙醇途径可以生产300升油品。而一亩不可耕种的土地加上盐碱水可以收获4吨干微藻，提炼2324升油品。

2.既可产油，也可生产粮食和饲料：微藻含油率可达干重50%，是理想的生物柴油来源。微藻富含蛋白质和多不饱和脂肪酸，是食品、药品原料的新来源，营养成分丰富,可部分替代粮食。高蛋白质含量的螺旋藻、富含生长因子的小球藻等微藻营养健康保健食品已在商场、药房出售，从藻细胞中精制的各种单体成分，如虾青素、β-胡萝卜素、生长因子、多糖等产品已获得医药批文，在药房出售或作医生处方药物。经过安全评价的微藻在食品和饲料中微藻的使用量没有限度。因此，我们可以按照最终产品的需求来确定养殖哪种藻类，主要是产油还是生产蛋白质。

3.无需占用农耕地和淡水资源：微藻可以广泛利用滩涂、海洋、湖泊、盐碱地、沙荒地等非农耕地，不需要淡水进行养殖。工业污水（对于养殖微藻来说好于民用污水）、地下抽上来的盐碱水等都可以培育，可以按照水资源与光照条件选择适合养育的微藻品种。具有“不与人争粮，不与粮争地，不与地争水”的优势。

4.光合作用效率高、生长速度快：微藻与陆生高等植物有着相同的光合作用机理（即利用二氧化碳和光，合成碳水化合物），但由于其细胞结构简单，能够更有效地转化太阳能（光合作用转化率可达到10%）。因此，微藻的繁殖速度较陆生高等植物（光合作用转化率约1%）高，可在10-20小时繁殖一代。微藻生产潜力大，理论产率约为15-20吨/亩，约为大豆的数十倍(大豆年产仅200-300公斤/亩)，且可以全年连续生产，不受季节和气候影响。

5.固碳能力强，减排潜力大：微藻单位占地面积的二氧化碳吸收量（250吨/公顷/年）高于陆生高等植物（林木的二氧化碳吸收率为30-50吨/公顷/年）。1吨微藻可吸收大约2吨二氧化碳，同时释放1.3吨氧气。生产1桶微藻原油需要600公斤二氧化碳，一个50万千瓦发电厂每天排放的二氧化碳足以生产1万桶微藻原油。微藻柴油全生命周期的二氧化碳净排放比石油基柴油低68%。微藻对于工业废气如烟道气中的SOx和NOx有较好的吸收利用能力，对氮、磷的吸收能力也强，吨藻可吸收利用56公斤的氮，5公斤磷。因此微藻可在富营养化的活废水中养殖，实现氮、磷的无害化处理与资源化利用。

6.与现有石油供应系统完全兼容：微藻油品生产可以利用现有的输油管道、炼厂、加油站，而不需要大规模投资建设这些基础设施，也不需要改造汽车发动机。

7.可提高汽柴油质量：微藻原油炼制出来的油品清洁而高质量。微藻原油也可以按照一定的比例与传统的石油原油进行搭配，在现有的炼厂中炼制，而不需要专门建设炼油厂。微藻原油的高比例氢氧含量还可以提高炼厂油品的质量（美国试点表明，微藻柴油比化石柴油的十六烷值高出5%），有助于提高燃烧效率，降低汽车尾气的有害气体排放，减少交通领域对雾霾天气的贡献。与麻风果提炼的生物柴油相比，微藻柴油的热值更高。

8.可工业化大规模生产：微藻生产可以通过复制标准化的浅水育塘和机械化的收取方式来大规模实现。美国的相关研究指出，5000万英亩（3亿亩）的微藻耕种面积就可满足美国100%的石油需求，而美国今天就已经有9400万英亩玉米田和5800万英亩的小麦。微藻需要的土地不会与这些种粮土地形成竞争。同样，按照每亩每年12桶微藻原油（假设微藻原油与化石原油热值相同，实际上要略低一点）的生产率，满足我国目前5亿吨原油总需求量只需要3亿亩荒漠沙地。

9.具有成本竞争力：按照美国试点企业的数据，2007年，微藻原油的生产成本在2000美元/桶左右，2012年已经降到196美元/桶，预计今后10年内成本将进一步下降至60-80美元/桶。而传统原油生产的成本将会不断上升。如果微藻能像生物乙醇一样在美国享受补贴，那么今天它就具备竞争力。

三、目前国内外能源微藻研发的情况与推广应用的最大障碍

利用微藻生产生物能源，主要是利用其在光合作用下分解水，同化CO2，从而代谢产生生物质（碳水化合物）或氢气的特性。因此目前的微藻生物能源，主要包括两条技术路径，即微藻制油及化工品和微藻制氢。

能源微藻技术的研究始于第一次石油危机的上世界70年代，美国通过“水生生物物种计划（ASP）”，历时18年，广泛开展了从藻种收集、规模培养、下游加工及环境经济评价等研究工作。自2000年起，生物质能开发的热潮再次促进了微藻生物能源技术的研发。目前世界上98%的微藻公司都在进行能源微藻相关的技术开发，全世界有150多家的能源微藻公司，仅美国就先后成立了50多家能源微藻公司，有20多所大学进行能源微藻的研究开发工作。

在2000年之前我国对于微藻的研究，主要集中于经济微藻（如螺旋藻、小球藻、饵料藻等），规模和产量居世界第一。但应用于生物燃料的针对性研究我国还处于起步阶段,在“十五”和“十一五”期间，国家科技部、国家自然科学基金委资助了几个有关能源微藻的研究与开发项目，研究的成效和力度不大。参与能源微藻研发的科研院所相对较少。自2005年后，能源微藻技术研究迅速在我国成为热点，形成了以中国科学院为主要力量，包括十多所大学和部门研究所、企业广泛参与的研究格局。科技部于2011年首次启动了微藻能源的第一个“973”项目，并于同年启动了科技支撑计划项目“能源微藻育种与高效生产关键技术研究与示范”，旨在加强微藻生物能源的科学基础与工程技术研究。

国内目前开展能源微藻研究与示范工作的主要单位包括中国科学院、中石化和新奥集团。

中科院目前有8个研究所从事微藻育种到油脂提取的诸多领域研究，其中青岛能源所是主力，从事藻种选育、微藻基因组学与代谢物组学、光合固碳机理、蓝藻基因工程、光生物反应器、规模培养、采收提油、生物柴油与航油制备、生命周期分析等研究。承担了国内微藻研究的十几项课题，并与国内外企业（中石化、壳牌石油、波音公司等）都有合作，在藻种选育、光反应器及规模培养、油脂提取等方面在国内具有领先优势。

在闵恩泽院士与中科院领导共同发起下，中科院-中石化开展了微藻生物柴油技术合作项目。目标是利用中科院在微藻种质选育和大规模培养方面的技术优势和中石化在液体燃料和化工产品开发方面的优势，从解决原料油的来源问题入手，共同开发适合我国国情的生物柴油技术和产业链。

项目由中科院承担藻种筛选、培育和培养部分，中石化承担藻类的收集、提油和转化。项目共设置5个课题，分别为“产油微藻资源调查、筛选、建库和遗传育种”、“开放池产油微藻大规模养殖技术的开发”、“封闭式光生物反应器的开发”、“以生物油藻为原料的生物柴油生产技术的开发”和“微藻生物柴油成套技术的软课题研究”。其中中科院负责其中前四个课题。项目执行期三年，起止日期为2010年9月至2013年9月。

项目具体内容包括：在我国境内各种生境分离约1000株微藻，建立藻种库和数据库；建立产油微藻开放池规模养殖技术和清洁生产模式，实现工业废气的CO2培养产油微藻，CO2利用率高于60%；发展密闭光反应器培养、补碳与代谢调控成套技术；形成“发展适于海岸养殖的微藻开放池方案的研究报告”、“发展适合于内陆干旱地区微藻生物柴油产业的研究报告”、“微藻生物柴油技术用于炼厂CO2减排的技术方案”和“微藻生物柴油产业链关键环节技术和经济性评价”报告；提出近期和中长期研发课题方案与实施步骤；提出中石化与中科院有关研究机构的长期合作方案。目前项目进展顺利。

新奥集团于2008年实现了“由二氧化碳制生物柴油”的微藻生物能源全工艺流程中试贯通。2010年于内蒙古鄂尔多斯达拉特旗新奥煤基低碳循环经济产业基地沙荒地上始建微藻生物能源产业化示范工程。该国家级微藻生物能源示范项目，总占地面积约72公顷。此工程利用新能能源有限公司60万吨甲醇/40万吨二甲醚装置排放的二氧化碳规模化养殖能源微藻，采用以生物柴油为主的多联产技术，并综合利用工业低位余热、废水，实现废弃物资源化利用，降低养殖成本。此工程分三期完成，目前I期建设已完成并开始试运行。该项目占地1090亩，其中养殖面积980亩，年利用32万吨CO2，转化3.2万吨CO2，年产绿藻1.6万吨，进而加工成1.1万吨食用和饲料藻粉和5000吨生物油品。相当于每亩年转化30多吨CO2，年产约16吨绿藻，以及10吨藻粉、5吨生物油品。

在能源微藻的研发与试点方面，我国面临的主要问题包括以下4个方面：

1）首先是规模化养殖技术：

规模培养的目的是在低成本、低水耗、低能耗的前提下获得大量高质量（含油量或产氢量）的微藻细胞生物量。这需要选择高光效高抗逆的藻株，并进行工业化生产。优质藻种是微藻生物能源技术的基础。美国通过ASP计划获得了超过3000种微藻株系，快速筛选出其中300余株具潜力的产油藻种。国内以中国海洋大学、中科院水生生物所等为代表的单位也开展了数十年的藻种选育工作，相继建立了具一定规模的海水、淡水藻种资源库。以工业化应用为目标的藻种不但要求其光合效率高、生长快、油脂产率高，还要求其能够适应大规模培养所面临的苛求的自然环境和敌害生物污染与侵袭，且稳定抗逆。迄今满足这些要求的工业藻株仍然十分缺乏。

2）其次是下游加工转化与能源平衡

微藻的下游加工过程，包括细胞采收、油脂提取、催化转化等。目前从极稀培养液（每立方米几公斤生物质）中收集藻细胞并脱水，从高含水的藻细胞中提取油脂都涉及到能耗偏高的问题。由于微藻油脂组成复杂，酸价高，需要中和才能开发高效的生物柴油或航空煤油，并对微藻粗油进行精制转化。湿藻的直接热解制备热解油可省去高能耗的藻细胞干燥过程，但热解油的组成复杂，不能直接用作交通燃料，需要进一步分离精制。由于国内在微藻规模培养上的限制没有足够的藻原料，因而下游技术研发工作开展不足。

按照目前国内的下游加工技术，微藻能源的全生命周期能耗要大于微藻产品所能提供的能源产出。（能否给出具体数字？）

3）土地资源约束：中国的土地本来就非常稀缺，粮食安全一直是国家长治久安的首要问题。适合微藻生长的东南沿海更是粮食主要生产地，不具备大规模微藻养殖的用地面积。突破土地瓶颈还需要开发适宜荒漠地带养殖的微藻品种以及高效节水的规模培养技术。

4）成本：国内各大机构对微藻能源的生产成本都没有做过仔细核算。仅有的文献估计差别较大。一般认为目前的生产成本大约为石化柴油的3-5倍。因此需要实现根本性的技术突破、建立微藻综合利用模式以及与环境减排（CO2，废水处理等）相结合的发展模式。

四、国外先进微藻制油技术的最新技术经济数据

在美国50多家微藻能源公司中，蓝宝石能源（SapphireEnergy）公司是技术比较成熟并实现小规模中试生产的领军企业。该公司成立于2007年，以BP炼化板块前集团副总裁为首席执行官的管理团队对微藻的炼化技术非常内行。该公司至今在微藻能源领域已经投入了3.5亿美元，其中包括美国能源部的5千万美元。2012年，该公司建成了日产2桶油的试点基地，微藻油品已经在飞机与汽车上的试点应用已取得成功。该公司在扩大上述生产基地至每天10桶的基础上，目前正在筹建日产1万桶微藻原油的规模化生产基地，准备于2018年投产。

2012年12月21日，北京国际能源专家俱乐部特邀该公司首席执行官CynthiaWarner女士以“变碳为油：微藻在能源安全与气候变化上的作用”为题进行了演讲交流。按照那次交流和随后的电话邮件沟通，蓝宝石公司提供了基于该公司微藻能源中试生产的以下技术经济数据：

•微藻育苗：该公司选择了成长迅速、含油量高、收获简便、抗压力强的可商业化苗种进行基因改进，合成新苗种。这些转基因苗种还没有应用到实际的商业化试点项目上。

•耕种：通过科学设计育塘，使得微藻耕种可以规模化，从而大幅度降低成本。该公司目前的日产2桶试验项目选择在新墨西哥州的沙漠，用盐份很高的水和开放式的育塘生产微藻。该公司认为高盐分的水蒸发度不高，相比于封闭系统成本要低的多，并且可防止封闭系统局部温度太高对微藻养殖的影响。

•收获：利用传统的污水处理厂去除有机物技术，该公司通过化学絮凝，使得微藻采收变得非常容易，实现机械化收获。

•取油/处理：利用自己独创的基于溶化剂的“湿藻直接热解制备”技术，该公司的微藻取油系统不需将微藻烘干，而可以将100%的微藻生物质材料转化为绿色原油，做到榨干取净，同时对微藻的油脂进行酸性中和处理。一些肥料的剩余物（氮肥和磷肥）则可以回收循环利用。在微藻制油技术上，蓝宝石公司已经拥有286项专利。

•炼油：该公司的中试设施是通过自己建设的炼化装置生产高质量、低硫份，无芳烃油品。从长期发展看，他们倾向于与现有炼厂合作，将微藻原油以10%的比例调配到炼厂采购的石油原油中，再对炼化系统做一些适当的调整，生产高质量的混合微藻石油产品。2013年3月，该公司与美国Tesoro石油炼化与销售公司签署了长期合作协议。

•成本：2007年该公司成立时，生产一桶微藻原油的运营成本为2000美元，但通过利用最好的微藻种类，高效提炼，高效CO2利用，商业化养育池设计等举措，到2012年，生产成本已经降到196美元/桶。该公司目前已经在新墨西哥州运营日产2桶微藻原油的中试基地，并正在建设日产10桶的基地。按照该公司的计算，到2018年，微藻原油的成本可以降到每桶87美元，再到2022年，通过利用转基因育苗，降低微藻生产成本到67美元一桶。

•固定资产投资为每英亩12000美元，其中土地500美元。按照20年运营时间计，折合每桶微藻原油折旧成本13美元。这样目前的微藻原油生产总成本为210美元，2018年为100美元。即使在目前的成本基础上，该公司认为微藻原油已经可以和以玉米为原料的生物乙醇竞争。

•微藻生产效率：蓝宝石公司日产2桶微藻原油的养殖场面积为6英亩，每平方米日产微藻干货17克。在此试验基础上，该公司认为每英亩每年可以生产3100加仑（3100/42=73.8桶）微藻原油，热值为每桶5.5百万英热单位，略低于标准化石原油的5.8。按此推算，每英亩一年可以生产干藻（4047x17x365=）25.1吨，生产一桶微藻原油需要干藻（25100/73.8=）340公斤。这样每亩（667平方米，或1/6英亩）每年可以生产(25.1/6=)4.2吨干藻，加工成(4200/340=)12.3桶微藻原油。每吨微藻原油折合6.6桶（化石原油为7.3桶），按照每桶需要340kg计算，每吨微藻原油需要(6.6x0.340=)2.24吨微藻干货。

•能源平衡：通过“湿藻直接热解制备”技术，该公司直接将收获的微藻脱水后投入炼制系统，从而大幅度降低能耗。按照弗吉尼亚州大学AndresClarens教授利用阿贡实验室开发的GREET模型对蓝宝石公司微藻生产的能源投入产出数据，得出了下表的数据。一桶微藻原油能量为5803百万焦耳（MJ），而微藻全生命周期的能源投入为1892MJ，产出/投入比为3.1。

•CO₂利用：每桶微藻原油可以吸收600kg的CO₂，其生产和炼制过程排放63kg，减排效果明显。与传统的柴油相比，微藻原油可以减少70%的全生命周期CO₂排放。该公司目前正在试验直接从大气中提取CO₂的方案。

•用水效率：通过循环水利用，每吨干微藻产量耗水量在100-350吨之间（其试点项目耗水为250吨远低于国内估计的1000-3000吨用水量（室内季节性螺旋藻养殖用水量可以降到160t）。利用低水位开放池养殖方式，只需要将养育池保有20厘米的水位高度，起初灌溉量在23厘米左右，这样需要每亩养殖用水667x0.23=153立方米，或153吨。

以上为蓝宝石能源公司以其最诚实的方式提供的数据，是否符合实际并适合中国国情还有待检验。

五、在中国大规模推广微藻技术的条件与设想

从蓝宝石公司提供的上述技术经济数据看，大规模推广微藻制油产粮技术的时机行将成熟。

纵观我国的国土，东南沿海雨水充沛但日照不足，土地资源稀缺昂贵（即使非耕种土地也是如此），拥有多种使用功能选择，因此不具备大规模养殖的基础。而非常广袤的西北部地区则是人烟稀少的荒漠与沙漠地带，日照充足，且拥有丰富的煤炭资源和许多坑口电站或煤化工基地，CO2资源充足。如能够解决微藻养殖的水资源问题，西部的荒漠地带则是我国大规模养殖微藻的首选之地。

土地资源：按照每亩生产21桶微藻原油现有工业试点结果，满足中国5亿吨原油需要3亿亩土地（=200000平方公里）（仅为我国荒漠化总面积（262.37万km²）的7.6%。我国现有200多万平方公里荒漠地，半数可开发利用，大部分区域光照强度较高、时间较长。

建设成本：在中国建设的成本可以大幅度下降。美国的建设成本为每英亩12000美元，估计中国可以达到6000-8000美元左右。如取高值8000美元，那么每平方公里建设成本197.6万美元。20万平方公里需要的建设投资（20x197.6=）仅为3952亿美元或2.5万亿人民币

水资源：按照生产每吨微藻干货耗水250吨计算，5亿吨原油需要（5x2.24）11.22亿吨微藻干货，需要2805亿吨水（相当于6个南水北调的448亿吨工程）。按照每亩需要153吨基础养殖用水来算，3亿亩育池需要用水459亿吨。因为需要的是非淡水资源，可以考虑工业废水（要做相应的检测是否符合微藻养殖）、地下抽上来的苦碱水、和外部引水三种方案。不妨先利用现有的工业污水进行试点，再找地下水资源丰富的荒漠区域进行抽水养殖试点。在大规模推广时如有必要，可以从渤海湾利用管道运送海水。

CO₂资源：作为全球最大的CO₂排放国（2010年排放总量为73亿吨），我国在CO₂供应总量上没有任何问题，关键是找到适合微藻养殖浓度和纯度的CO2供应。不妨利用现有纯度较高的煤化工CO₂排放源进行试点，在大规模推广时再修建专用的CO₂供应管道。

与太阳能合力：微藻养殖和处理系统所需要的电力和热力可以分别通过太阳能光伏发电和太阳能聚光光热系统获取，尽最大的可能减少对化石能源与电网能源的需求，减少温室气体排放。

一旦试点取得成功，微藻利用荒漠土地制油产粮将具有大规模推广的前景。利用20万平方公里的荒漠和沙丘，每年可以利用和转化20亿吨CO2（占目前排放总量的27%），生产5亿吨绿色原油，并附产大量的生物蛋白和饲料，这将极大地提高粮食和石油安全保障能力。通过微藻养殖治理沙漠，可以将一个原本单纯依靠政府投入的事业，变成一个给当地农牧民增加就业创收的新兴产业，同时减缓沙尘暴和雾霾天气的形成，对全球温室气体减排也是一大贡献，其战略意义不言而喻。

当然，依靠微藻原油完全取代传统石油并不现实。重要的是，微藻制油与产粮技术的成熟和商业化前景给我国同时应对长期可持续发展的五大挑战提供了一条技术解决途径。

六、政策建议

为此，北京国际能源专家俱乐部建议我国政府相关部门:

•组织国内力量，充分利用国外技术与专家资源，在我国的荒漠地带开展综合性微藻制油产粮技术应用试点，选择合适的微藻品种，先生产粮食和饲料为主油品为辅为起步，逐步过渡到以产油为主、粮食与饲料为辅的模式。

•在以下几个方面提供政策支持：

1)作为战略性新兴产业和综合性节能减排、碳利用和荒漠化治理项目，提供适当的资金在几个不同的地区开展差异化试点示范项目，以求在大规模商业化方面找到一条适合我国国情的发展道路。

2)作为荒/沙漠改良工程的一部分，为试点项目提供免费的荒/沙地资源并在效果明显的前提下，赋予治沙企业荒/沙地的长期使用权，不将微藻养殖的土地纳入当地的工业用地指标。

3)为微藻养殖项目在建设期内免征各项税费，减免营业税和企业所得税，并为所生产的油品免收增值税和消费税，或在起步阶段参照燃料乙醇提供价格补贴。

4)将微藻养殖过程所使用的二氧化碳纳入地方碳减排核算体系，并以国内2省5市(广东、湖北、北京、天津、上海、重庆和深圳)碳交易试点形成的碳排放价格作为基准，补贴微藻养殖过程中所吸收的二氧化碳。

5)加大国家在微藻养殖基础研究和应用方面的资金投入，将微藻养殖项目纳入高新技术产业并作为重点推广。

6)将微藻养殖项目列入中国清洁发展机制基金支持的范围。

7)鼓励中外合作，实现优势互补，共同探索在中国荒漠地带大规模养殖微藻并加工转换成粮食、饲料和油品的可行性。鼓励国内企业与资本参与国际微藻技术研发，同时开出优惠条件，吸引国际拥有先进技术的企业来华投资合作。