傅鹏程——中国石油大学（北京）教授

媒体报道一：

藻类改造者能源革新家-----访中国石油大学（北京）特聘教授傅鹏程

傅鹏程（右）调试屋顶试验型家用藻类生物燃料发生器

大约30多亿年前，金星、火星和地球都是一片荒漠，金星二氧化碳的含量约为96%、火星约为95%，远古地球也是这种含量，由于常有火山爆发，当时的地球就是一个通红的火球，整个的大气层都是二氧化碳，还有少量的氮气、非常微薄的氧气和一些水蒸气。是什么东西改造了地球，使得我们得以生存呢？那就是藻类。

30多亿年以前，随着地球气温慢慢冷却，出现了最初的生命迹象。首先出现的就是藻类，它们不断地吸收二氧化碳，释放出氧气，使地球大气层CO2的含量降低到0.04%左右，氧气含量逐渐增加，达到约21%，这也为当今世界的生物多样性奠定了坚实的基础。藻类为生命系统在地球的定居铺平了道路，可以说，没有藻类就没有人类的今天。

那么是否可以将藻类的作用推而广之？中国石油大学（北京）特聘教授傅鹏程就是一位藻类改造者，他所做的工作就是将藻类改造成新型能源的生产者，用以应对能源短缺，倡导低碳生活。

藻类可能助推火星登陆

美国太空总署有一个雄心勃勃的计划，它准备移民到月球和火星。

在来中国石油大学任特聘教授之前，傅鹏程曾是美国夏威夷大学的教授。作为生物能源领域的专家，美国太空总署为制订火星登陆计划开研讨会的时候也请他去作了主题报告。

当时拟定的初步计划是把飞行器送到月球表面，找一个合适的地方建一个基地，以供人在里面生活。

月球和火星是没有生命的，它们的表面也同原始地球一样没有氧气，那怎么办呢？美国太空总署准备先在月球表面建造一个封闭的充氧小环境的基地，在里面培养藻类。具体就是在月球表面的基地安装一个光合生物反应器，它的作用就是通过在光合生化反应器里面培养藻类吸收光能供给航天器，也可以生产补给品供给太空人。太空人到了月球进入该基地，就可以把他的面罩打开，开始呼吸密闭系统里面的氧气。太空人产生的二氧化碳又可以送到光生化反应器里面作为原料，因为藻类就是吸收二氧化碳放出氧，由此我们就可以得到有用的东西。

这个火星登陆计划说到底也就是通过光合生物技术在火星和月球上再造一个简单人居的环境圈的过程。它所依赖的就是藻类改造大气的功能。

藻类是地球生物圈最基本的光合单元，它的体积特别小，以微米计。它是最古老的生物，大约35～38亿年以前，地球表面第一次出现的生物就是藻类，现在地球大概50%的氧气都是由它生产的，它吸收了50%的二氧化碳，是整个海洋生态系统的基石。地球表面的2/3被海洋覆盖，海洋生态能稳定地球才能稳定，因此藻类在稳定整个生物圈方面起着不可替代的作用。

目前温室效应和低碳节能是人们都在热议的话题，在这一方面，藻类同样可以建立卓越功勋。傅鹏程教授认为，可以通过藻类来有效地抑制二氧化碳的排放，而且可以通过藻类来调节气候变化，如果调节得当，我们就有可能阻止全球气候的变化以及温室效应的产生。只要我们善加利用藻类，我们就可以有一个很有效的工具来应对全球的气候变化、应对温度的升高。

水域污染在我国甚为普遍，藻类常被人们当作罪魁祸首。作为研究藻类的专家，傅鹏程教授大力为藻类正名，他说，实际上产生污染的罪魁祸首并不是藻类而是人类自己，因为我们破坏了人与自然之间的整体平衡，所以遭受了惩罚，致使藻类开始疯长。“我想让大家认识到这个藻是对我们有巨大的贡献的，没有藻类就没有我们的今天。”

改造藻类开发生物能源

既然光合生物技术能够发挥如此巨大的作用，那么能不能将其改造，使其发挥更大的作用呢？

傅鹏程认为，进行光合生物技术的研究需考虑以下几个单元：生物、阳光和水。生物有了阳光后进行光合作用，生物有水就可以生长，这三者结合起来就是光合生物技术研究的理念，就可以开发出有用的光合生物技术。这种光合生物技术不但能够提供有用的产品，而且能够产生很大的社会效益，它能够为节能减排、修复环境起到积极的作用。

说得通俗一点，如果考虑用藻类来提炼生物柴油，和其他的农作物、油料作物得到的产油量比较，就有好几百倍的增加。比如说如果用玉米做原料每公顷只能生产大概18加仑生物柴油，棉籽产35加仑，向日葵、油菜籽每公顷产100多加仑，油棕榈产600多加仑，但是藻类可以产生1200至10000加仑，这其中的效益不言自明。

傅鹏程教授和他的研究团队在研究过程中，已经开发出两个产品。其中一种可以使产量得到上百倍的增加，从经济上来讲它是一个非常高产的工具，使得生产生物柴油非常方便；另外这种能源是可再生的，通过太阳光照射藻类就可以得到产品，然后用来提取出生物柴油。生物柴油在使用过程中会排放出二氧化碳，再用产生的二氧化碳生产藻类，这就是一个低碳的循环。此外，藻类还有固化碳的功能，所以无论是从经济的角度，还是从对于总体的碳平衡的角度来讲，藻类的贡献都是巨大的。

能源问题和全球气候变化问题已成为几乎所有国际高峰会议最重要的议题。为了保障能源安全，保护生态环境，走可持续发展的道路，可再生能源获得了越来越多的重视。可再生能源来源广泛、储量丰富、污染小或基本无污染，与传统化石能源相比较，资源优势和环保优势非常明显，但目前的状况是制造成本高、基础设施薄弱，在能源总量中只占很小比重。开发可再生能源的前景广阔、任务艰巨。

中国石油天然气总公司石油化工研究院领导访问实验室

2010年5月，中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院与中国石油大学（北京）成立生物能源联合实验室，傅鹏程教授任负责人。他带领的光合生物技术及二氧化碳资源化利用团队，目标就是把低碳经济、绿色经济、循环经济作为一个考量，把光合生物的过程和燃料生产、二氧化碳减排、增加粮食的种植等等加以综合考虑，形成一个综合性的技术来进行研发，希望在得到产品的同时，能够对环境保护提供一些有效的帮助，希望能够为减少排放、减少温室气体的积累以及对全球气候变化提供一个新的思路。

他们正在研究的技术不是把二氧化碳打到两公里的地底下，而是用藻类把二氧化碳吸收，将其固化。气体是最难处理的，而固化的碳要处理就方便了，所以用藻类来吸收二氧化碳成本远远低于碳捕捉与封存，这正是应该鼓励的发展方向。

蓝藻基因工程

作为改革开放后的首批大学生，傅鹏程分别于1982年和1988年在浙江大学化工系获得化学工程工学学士和硕士学位，后分配到中石化广州石化总厂工作。之后到澳大利亚悉尼大学化工系攻读博士，于1996年6月获博士学位。1996年至1997年间任日本九州工业大学生物工程与科学系博士后研究员。之后先后担任美国明尼苏达大学化工与材料科学系博士后研究员、美国加州大学圣地亚哥分校生物工程系博士后、美国生化公司DIVERSA CORP高级科学家、美国夏威夷大学分子科学与生物工程系教授。

在国内能源短缺和环境污染亟待改善的大环境下，生物工程无疑更具发挥和成长空间。出于一种使命和责任感、出于个人价值实现的考量，也由于石油大学与自己的偶然机缘，傅鹏程以多年的海外游学和工作经历、高深的生物能源专业水准，于2009年回到中国石油大学（北京）化学科学与工程学院暨新能源研究中心工作。

生物能源是可再生能源的一个重要组成部分。目前的生物能源研发又以生物质发酵生产燃料乙醇为主。这种生物能源生产模式存在许多缺憾之处。首先，它将争夺消耗众多的农业资源，使得粮食、饲料的供应出现紧缺，从而导致粮食和饲料价格上涨。其次，生物质生产乙醇需要考虑原料和乙醇运输问题、生物质预处理以及固体废弃物处理等问题。再次，生物质生产乙醇生产过程排放的温室气体二氧化碳将加剧全球温度的升高。

傅鹏程教授领衔的生物能源及二氧化碳资源化利用实验室，在蓝藻基因工程改造以生产燃料乙醇方面的研究成果领跑世界。他们经过数年的努力，在吸收现代物理、数学、生物学、计算机、生物信息学及工程科学等最新成就的基础上，开发成功创新性的蓝藻工程菌生产生物燃料的工艺路线，利用基因工程改造特定的藻类，再通过光合生物反应过程使藻类用温室气体二氧化碳直接生产燃料乙醇。

实验室使用的50升及15升藻类光合生化反应器

这种蓝藻工程菌仅仅需要阳光和二氧化碳作为原料就能够生产出乙醇，因此具有生物质发酵工艺生产乙醇所不具备的种种特点：①燃料乙醇生产效率高，耗能小，成本低。②就地吸收电厂等单位排放的温室气体。③不使用任何农作物作原料，不与人类争夺粮食。④生产周期短。蓝藻接种五天后可开始生产燃料乙醇。⑤可稳定连续化大规模生产。⑥生产工序大大简化。⑦不产生固体废弃物及不排放有害气体。⑧没有原材料运输问题。

“我们的生物能源技术的意义在于通过将清洁能源生产技术、生化生产过程及可再生能源产品等方面与利用太阳光能、吸收二氧化碳等温室气体有机结合起来，从而实现最小的环境影响、最少的资源、能源使用，达到最优化的经济效益与社会效益。”傅教授说。

归纳而言，此项技术有以下几个优势：

1.技术优势。最新专利技术，处于新能源技术的最前沿。

2.成本优势。比农作物发酵生产乙醇节省成本70%，可用现有石油运输管道输送，节省运输成本。

3.能源发展趋势优势。可再生能源，清洁燃料。

4.产业政策优势。既是清洁能源（乙醇等），又吸收CO2，减少温室效应，保护环境，可以得到政府双重政策扶持。

5.广阔的市场需求优势。世界化石能源正在耗竭，替代能源一定要取而代之，所以此技术具有不可估量的巨大市场需求。

此项发明已获得了美国专利及国际专利。傅教授最近在国际科技期刊发表了与此课题相关的论文两篇，并与瑞士Sven Panke教授合编《系统生物学与合成生物学》，由美国Wiley出版公司2009年4月出版。

从进入工业化时代至今，人类已经将地球面貌做出了翻天覆地的改变，而且还把航天飞机、宇宙飞船送到了太空。随着人类前进步伐的加快，也造成了很多问题，包括资源的枯竭、污染的产生、气候的变化、臭氧层的破坏、生物多样性的减少等等，如何应对这一系列问题成为相关领域的科研工作者努力的方向。

单就能源危机而言，地质工作者早已经发出警告，石油供应量很快就要不足了，这一天的到来可能比人们预想的还要快。如果人们以现在同样的速度使用石油，那么石油只能再供应46年。而在目前，中国发展速度加快，能源紧张，国内的石油储量和产量远不能满足需要。面对世界性的能源环境危机，开发洁净的新能源就成为一项紧迫而艰巨的任务。正是在此意义上，从开发新能源和改善环境质量的双重角度考量，傅鹏程教授所致力的藻类改造工程有着不可估量的发展前景和应用价值，是一件泽被当代、利在后世的事情。

傅鹏程教授说，我国的传统观念对土地非常重视，但是几千万平方公里的海洋却没有人去管，现在要慢慢转变思维。做生物研究也是这样，要把注意力从陆生的微生物转移到水生微生物上来。

用基因工程改造蓝藻，傅鹏程教授在世界可谓首开先河。这一领域刚刚开始，还有很多的不完善，但是随着这一领域发展步伐的加快，会像上一个世纪开发石油工业一样有很大的发展前景。

傅鹏程教授的蓝藻基因工程经过几年的研究，实验室“生产”已经不存在问题，但是要实现产业化生产还有许多具体的工程化问题要解决。不过傅鹏程教授对这一前景充满乐观，因为他们已经通过基因工程的方法得到了新的工具，他们的研究工作已经不再是概念阶段，而是一个工具化的阶段，这时候就应该把它放大到工业化的规模，而这也就是他决定从美国回到中国的原因—“我希望能在这里做。”

文章来源：《科技创新与品牌》2010-7-1

媒体报道二：

科学新发现：藻类的双向减排炼金术

在基因工程的妙手中，藻类不仅能够有效吸附大量二氧化碳，还能制成生物液体燃料

傅鹏程教授将实验室的门轻轻推开，又一天的工作开始了。

这间以研究藻类制取生物质燃料为核心工作的实验室分为两部分，一部分摆放着几台光生物反应器(用聚乙烯薄膜制成的密闭空间)，一部分是室内操作台。操作台上，四支机械搅拌棒在分别不停地搅动着四个烧杯中的液体，这些液体呈或深或浅的绿色。还有几个封好了口的烧瓶，里面液体的颜色依然是深深浅浅的绿，液体有的透明，有的则浑浊，能看到细微的沉淀物。“每个里面都有藻种。”傅鹏程告诉中国经济时报记者。

傅鹏程是中国石油大学(北京)新能源研究中心的特聘教授、博士生导师，他的工作正在颠覆普通人对藻类的认知：藻类脱去了保健品和水污染罪魁的外衣，它不仅能够有效吸附大量二氧化碳，而且还能制成生物液体燃料(生物柴油和燃料乙醇)。从工艺流程上说，实现这一切只需要大约两周的时间。

双向减排

上世纪90年代中期，生化博士出身的傅鹏程开始关注藻类。藻类实现双向减排的开始，通常是由研究者从野外采集或从国内藻种库购买藻种，进行藻种纯化(即确保是单一藻种)后，放入培养液(培养液由水和化学药品构成，添加的化学药品包含盐、碳原、氨原、磷等)进行实验室培养。

以目前实验室技术较为成熟的蓝藻制生物乙醇为例。研究者采用基因工程的方法，把能够帮助蓝藻在一定条件下产生乙醇的两个外源基因转化进入蓝藻细胞，从而使蓝藻能够吸收太阳光中的能量，直接将二氧化碳转换为乙醇。

傅鹏程教授介绍，藻类的大小只有微米数量级，从最初的藻种到繁殖成藻密度很高的阶段，单个藻细胞的尺寸没有变化，人类肉眼都看不到(100万个蓝藻细胞直线排列的长度约等于一个成年人身高)，光生物反应器和液体起初完全透明，随着二氧化碳的通入，配以足够的光照条件和培养液生长环境，藻种不断进行光合作用，1个细胞每天会分裂2—3次，细胞数目呈几何数量级增加，液体也渐渐变绿。实验室状态下，1—2周后，1升含有上述物质的液体里可直接提取10—20毫升燃料乙醇，此外还有氧气等副产品。

相对于蓝藻制取燃料乙醇，微藻制取生物柴油的后端处理要麻烦些，要经过干燥、破壁等流程才能提取。

不论是用藻类制取生物柴油还是燃料乙醇，这一反应过程二氧化碳的减排量明显。傅鹏程提供的数字显示，照这种方法，每生产1吨的生物质燃料，就能减少2吨的二氧化碳排放。目前，已有7、8种藻类被实验室证实适宜用作生物质燃料的加工原料。

较为理想的产业化状态是，在二氧化碳的排放大户(如电力、钢铁、化工企业)附近建设藻类制油的工厂，一方面可以解决二氧化碳这一原料问题，所生产的生物质燃料也可用作企业能源投入，副产品氧气则可作助燃剂，实现了原料和产品的双向减排。而其他一些残渣，还可提取蛋白质，用作某些化工产品的原料，甚至还可以做药品。剩余的反应液体，也没有任何污染，“浇地都没问题”，傅鹏程说。

他特别提到，在光生物反应器中还可用城市污水与藻种混合，城市生活污水中含有大量的氮、磷等成分，这对于藻类制油是个不错的反应环境，同时能有效解决污水处理问题。

为什么是藻类

兜兜转转，生物质燃料研究者的目光锁定在藻类，这似乎是个必然。

藻类是地球上最古老的植物，迄今已有35亿年的历史，是地球上最早吸收二氧化碳、产生氧气的植物，世界上50%的二氧化碳被藻类吸收，50%的氧气由藻类释放，是减碳的“资深物质”。

从生物质燃料的经济效益考虑，与用玉米、大豆、油菜、麻风树等传统生物质燃料的原料相比，两个因素使藻类胜出：一是不与人争粮争地，二是藻类生长周期短却寿命长，体积小，容易培养，国外有研究显示，同样单位面积的油料作物，藻类的产油率百倍于普通油料作物。

有待产业化

蓝藻基因工程菌在室内光合生化反应器达到乙醇浓度0.66克／升，在室外光合生化反应器达到乙醇浓度2.2克／升，在连续生产的条件下可以保持同样的产率。藻类在实验室中具有的优秀表现，但产业化在目前看来仍有一段距离要走。

早在2006年，傅鹏程的这一全球首创系统就在美国夏威夷大学取得了美国专利和世界专利，其产业化运作也已由美国一家生物能源公司展开，目前在中试阶段，尚未商业化进入市场。

傅鹏程坦陈，实验室的前期工作目标是通过生物学与工程方法获得蓝藻工程菌生产生物燃料的新工艺，但并没有在生产技术及生产过程优化方面投入研发力量。因而，所获得的实验评估结果是没有经过优化的，还有很大的改进空间。

眼下，这一研究团队准备做的事情之一是探索工程优化的途径，在确认技术可行的前提下，拓宽蓝藻工程菌使用的区域和范围，确定更为科学的二氧化碳浓度和反应温度等控制条件，进行精确的经济核算，为产业化增添助力。

依据国际经验，生物质燃料产业的起飞最终要靠政策推动，本报记者此前曾走访的国内生物燃料生产商也多表示，产业的兴盛期远未到来。特别是在眼下中国油价并未飙升至超出公众心理预期的前提下，生物质燃料能得到民众多少关注，恐怕要打个问号。但可以肯定的是，作为一个国家必要的战略性技术储备，相关研究必须继续。

文章来源：《中国经济时报》2010年07月15日

媒体报道三：

欧盟航空业碳排放交易期限逼近

4月2日电(记者毛海峰)“终于快来了。”自上月欧盟单方面通过决议，确定从2012年1月1日起欧盟航空业碳排放交易机制生效后，中国石油大学新能源研究中心教授傅鹏程感到压力倍增。

傅鹏程是从美国学成归来的中国生物燃料专家，目前正在与中国最大的两家石油公司中石油、中石化共同进行生物燃料的研发。

“留给中国的时间不多了，中国今后必须更快地发展自主知识产权生物燃料，才有可能最终应对欧盟航空业碳排放交易机制对我国航空业的压力，保障国家的利益。”傅鹏程焦虑地说。

欧盟航空业碳排放交易机制对中国航空业的压力始于2009年。当年欧盟单方面宣布，将在2012年1月1日起实行欧盟航空业碳排放交易机制，对所有抵离欧盟的商业航班实施排放权配额制度。今年3月8日，欧盟正式通过这一决议。

如果根据此方案运作，据中国民航局测算，中国民航业2012年一年将向欧盟支付约8亿元人民币，2020年超过30亿元人民币，9年累计支出约176亿元人民币。中国飞往欧洲的航班每天增加一班，一年将增加1500万元人民币的额外成本支付。

为使中国航空业不遭到过重打击，中国各航空公司和民航局不断地抗议欧盟单边收取“碳费”的做法，同时开展了倡导“绿色飞行”为主题的运营改进和碳抵消行动。不过，由于欧盟的坚持，以及航空燃料的二氧化碳排放量占到航空业总排放量的90%，在不改变航空燃料的情况下，中国航空公司和民航局很难得到理想结果。

“鉴于航空燃油是航空业最大的排放源，现在开发可替代传统燃料的生物燃料才是航空业减排的根本途径。”傅鹏程对记者说，“这一点在国际上目前已逐渐形成共识，包括西方大国在内的多个国家都开始开发低碳的生物燃料来应对航空碳减排的压力。”

波音(中国)投资有限公司研究与技术副总裁艾博恩对记者说：“波音现已与澳大利亚、美国、中东等国家和地区开展航空生物燃料评估项目。试飞结果均超过预期，生物燃料的凝结点较低，且热稳定性好。在目前的试飞中，生物燃料与传统燃料的比例为5：5，预计可提升到9：1，甚至是100%采用生物燃料。”

艾博恩说，这些生物燃料原料主要包括藻类、麻疯树和亚麻，它们不会与粮食作物争夺土地或水，具有可使碳排放大大减少的潜力。

“与美国等西方国家相比，我国在这些生物燃料方面的研发起步并不晚。”中国新奥科技发展有限公司生物质能研发中心总经理刘敏胜对记者说，“以藻类生物燃料为例，西方国家是从上世纪70年代开始研发的，我国从80代开始。经过30年努力，我国现在已拥有一批掌握藻类生物燃料实验室技术的国际一流专家。”

中国新奥科技发展有限公司是中国较早进行藻类生物燃料中试培养和规模化示范的企业，刘敏胜是这一技术研发的主要负责人。

刘敏胜说：“我国在藻类生物燃料实验室技术方面的成就与西方的差距非常小。如清华大学藻类能源实验室早在1988年就开始关于藻类生物燃料的研究，目前拥有国际领先的科研实力。该实验室发明了一项微藻异养发酵生产生物柴油的新技术，受到了西方国家的高度重视。”

“然而，由于缺少大规模的风险投资和国家资金的大量注入，我国藻类生物燃料绝大多数还停留在实验室阶段，西方国家在产业化的进展比我国要快很多。”刘敏胜遗憾地说。

“西方国家给我们的时间已经不多了。”傅鹏程对记者说，“政府如果不加快支持国内可持续性生物燃料的发展，我们今后将会受到西方更多刁难。”

文章来源：《新华网》2011-04-02