美国能源部投入200万美元，密歇根大学的研究人员计划将藻类作为柴油发动机的生物燃料这一长期被吹捧的前景变为现实。
他们的目标是:与现有的柴油发动机共同生产生物燃料，并比普通柴油减少60%的温室气体排放。为此，他们将与宾夕法尼亚州立大学(Penn State University)的同事合作，开展一个为期三年的项目，对如何最好地种植藻类、将其转化为柴油燃料并在燃烧过程中最大化其性能进行端对端评估。
“这是一个带有重大研究问题的项目，”安德烈伯曼(Andre Boehman)教授说
他是机械工程和U-M的W.E.雷汽车实验室主任。“它有机会做一些非常有影响力的事情——帮助我们朝着可持续发展迈出一大步。”
藻类生物燃料被认为是传统柴油燃料的环保替代品。传统柴油燃烧时会产生大量的温室气体。
美国能源部表示，藻类具有每年生产数十亿加仑可再生柴油、汽油和喷气燃料的潜力。这一贡献对于达到可再生燃料标准至关重要。到2022年，在美国销售的360亿加仑运输燃料必须来自混合燃料。其中只有1500万来自玉米乙醇，留下了相当大的缺口。
“这是世界上第一个团队去从设计室外池塘、可持续生物燃料原料精炼燃料,柴油发动机运行在一个更清洁、更环保的方式,”布拉德利说Cardinale,密歇根大学的生物学教授、主任合作大湖研究所参与该项目。
U-M的工作将包括确定在燃料产量和稳定性等领域获得最佳性能的组合。研究人员此前发现，一种藻类的组合比任何单一物种的表现都要好，利用了每一种菌株的个体优势。
卡迪纳雷说:“我们并不是想通过设计一种基因优良的藻类来对抗自然，这种藻类可以优化所有期望的特性。”“我们利用生态工程的原理，设计出一套更全面的多物种藻类饲料，可以同时优化多种藻类生物燃料的特性。”
“生态工程的首要原则是，没有任何一个物种可以样样精通。如果我们能简单地找到那些具有各种期望特性的物种，我们就能设计出同时优化多种特性的特制生物燃料。
从那里，研究小组将研究如何将合成的化合物转化为生物合成燃料。
为了优化燃料的燃烧和排放性能，研究人员将观察藻类的生化特性以及它们在柴油机受控压缩点火燃烧环境中的化学反应。这种生物燃料将在轻型车辆引擎上进行测试，一旦确定了最佳的藻类组合，它将在沃尔沃卡车引擎上进行测试。
从藻类中提取石油可以通过机械手段，如印刷机或超声波。每一种方法都迫使油从藻类细胞壁中分离出来，并在溶剂中收集。当油与酒精反应时，可用的生物柴油产物被分离出来。
U-M的研究团队使用一种新兴的技术——水热液化技术从藻类中提取油。这个过程模拟了地下产生石油的压力和温度。
铂尔曼说:“我们的总体目标是演示一种减少60%以上温室气体的混合燃料。”“与此同时，我们希望提高发动机的热效率，使其超过基准柴油发动机。”
除了Boehman和Cardinale之外，研究团队还包括Levi Thompson，他是前密歇根大学化学工程学教授，现在是特拉华大学的工程系主任。
多年来，U-M一直是研究能产生高效生物燃料的材料和工艺的领导者。综合各学科的努力，研究人员发现，在水生环境中培育微藻比在陆地环境中生长更有优势。
但是水生微藻面临着更广泛接受的障碍。这些因素包括:产量低、田间施用不稳定以及需要昂贵的、往往是有害环境的、对环境不利的肥料。
能源部的燃料和引擎联合优化计划被描述为“史无前例的努力”。它的目标是“为美国汽车工业提供最大化汽车性能和效率所需的科学基础，并利用国内燃料资源，从而提高交通能源的可承受性、可靠性和安全性”。
为了支持这一努力，联邦政府在2016年和2017年为该计划拨款6000万美元。在这个筹资周期内，总共已指定1 000万美元用于发动机和燃料的联合优化。
——文章发布于2018年10月08日
