近日，法拉利在社交媒体上分享了一张带有 F1 赛车图形的图片，比较特别的是，这个图形出现在巴西的甘蔗田里。F1 已经宣布，2022 年，新发动机将采用 10% 的 E10 乙醇燃料混合物，而在 2026 年以后，它将使用完全可持续的燃料与更大的电气元件。
（来源：法拉利官方社交媒体）
此举旨在降低化石燃料使用量、增加能源供应多元化，无论是替代能源、再生能源或是绿色科技，皆是为了减缓环境气候变化，避免陷入能源危机的策略。
近年来，可再生能源投资在缓慢扩张，尽管 2020 年受新冠疫情影响交易停滞不前，但在过去 5 年里，对该领域的投资呈上升趋势，从 2015 年到 2019 年，资金以近 9% 的复合年增长率增长。在此期间，投资者在 988 宗交易中投入 79 亿美元，即使是英国能源巨头 BP、壳牌公司，也宣布计划在可再生能源领域投资数十亿美元。
（来源：CBI）
生物燃料则是可再生能源开发和利用的一个重要方向，它通常指由生物体组成或转化的固体、液体或气体燃料。而随着合成生物学的发展，藻类生物燃料也迎来了更多的发展机会。
近日，美国一家生物技术公司 Viridos（前身为 Synthetic Genomics）宣布和石油巨头埃克森美孚签署了一项协议，双方将共同开发基础设施和农艺技术，以将前者的低碳生物燃料推向商业化。埃克森美孚是世界上最大的上市能源供应商和化学品制造商之一。
事实上，此前 Viridos 与埃克森美孚已拥有长达 12 年的合作关系，共同致力于低碳藻类生物燃料的研发，双方确立的目标为，在 2025 年以具竞争力的价格，量产藻类生物燃料，并以基因改造的藻类，每日生产超过 10,000 桶生物柴油或航空燃油。如今 2025 年将至，目标是否能如期实现？
工程微藻生物油产率可提高 5-10 倍
Viridos 成立于 2005 年，早年名为 Synthetic Genomics，由基因学家 J. Craig Venter、诺贝尔奖得主 Hamilton O. Smith、Juan Enriquez 和 David Kiernan 创立，宗旨为打造可用于生产燃料的人造生物，成立后迅速成为创新研究、移植第一个基因组、合成第一个细菌基因组和创建第一个合成细胞的实验中心。联合创始人 Venter 和 Smith 的前公司 Celera Genomics 也是人类基因组测序竞赛的推动者。
早年的发展中，Synthetic Genomics 就与能源公司进行了大量合作。2007 年，该公司携手 BP，将基于微生物的工艺商业化，以提高地下碳氢化合物的转化率和回收率；2009 年，该公司获得了石油巨头埃克森美孚的资助，使用重组藻类和其它微生物以工业规模生产生物燃料，也开启了双方的正式合作。除此之外，该公司还曾涉足疫苗和器官移植等领域。
而 Synthetic Genomics 也在不断实践中明确了自己的方向。今年 9 月，Synthetic Genomics 正式更名为 Viridos，标志其将专注于通过藻类基因工程生产生物燃料。
“Viridos 的名称源自拉丁语 viridis，译为‘绿色’和‘新鲜’，代表我们的使命是开创革命性的技术、产品和系统，使企业和政府能够实施缓解气候变化所需的可持续解决方案”，Viridos 的首席执行官 Oliver Fetzer 博士说道，“希望我们的新名称不仅标志着一流的藻类生物技术，而且能成为解决方案新生物经济的代名词，使世界能够脱碳并建立更可持续的系统。”
（来源：Viridos 公司官网）
2005 年到 2008 年，也正是 Viridos 成立初期，是藻类生物燃料蓬勃发展的时代，但由于技术挑战和 2008 年后的油价崩盘，藻类技术并没有带来任何具有商业可行性的燃料产品，许多利用藻类合成生物燃料的初创公司破产，或者彻底改变重点，转向美容、营养保健品、动物饲料和其他方向。
Viridos 则携手埃克森美孚一直在坚持藻类研发。
2012 年，两家公司的研究人员在 Environmental Science and Technology 杂志上发表了一篇论文，主张将藻类生物燃料作为低碳能源替代品。多年来，Viridos 和埃克森美孚一直试图在不抑制藻类生长速度的情况下增加藻类脂质含量并减少淀粉和蛋白质含量，目的是能够从微藻中最大程度地提取脂质并合成生物燃料。
2015 年，Viridos 在微藻中发现了能够同时生长和增加脂质含量的基因开关；2017 年，Viridos 与埃克森美孚共同改造一种藻类菌株（Nannochloropsis gaditana），在不抑制其生长的情况下使其脂质含量从 20% 提升至 40%，提升的幅度高达一倍多，为全球生物能源进程贡献了一大步。
具体来说，Viridos 通过将微藻用作细胞工厂，仅需要阳光、CO2 和盐水，生产可以提炼成可再生柴油和喷气燃料的高能量油，可将温室气体排放量减少 70%。据估计，在商业化过程中，工程微藻的生产力将是任何现有陆生作物的 20 倍。
2018 年，埃克森美孚也支持了 Viridos 的户外试点项目加州高级藻类设施 (CAAF)，在加利福尼亚帝国沙漠的恶劣条件下培养藻类菌株，以测试生产力和稳健性。随着项目的进行，Viridos 与埃克森美孚的长期合作取得了重大飞跃，2020 年 8 月，户外藻类生物油性能达到新高，专有微藻菌株实现了 5 克 / 平方米 / 天的藻类生物油生产力，达到了工业生产的规模，帮助其打破了迈向商业化的 “产量” 瓶颈。
2021 年，Viridos 获得 EPA （美国国家环境保护局）对户外种植的额外批准，可以对其主要藻类生物燃料菌株进行户外培养。据Viridos 官网显示，在室外真实环境中，工程微藻的生物油生产率比天然菌株高 5-10 倍。而从实验室转移到现实环境中，加速了一个良性的 “设计 - 构建 - 测试” 循环，不断提高菌株生产力和稳健性，也将能够证明该菌株对周围环境是否有害。目前，Viridos 正在向着其 “生物燃料推向商业化” 的目标稳步推进。
“产业化的最大问题是降成本”
用来生产生物燃料的藻类主要是微藻，因为微藻的含油脂量较高。由于细胞结构简单、易于汲取营养物质，微藻能有效地将太阳能转化为生物能，性价比相当高。除此之外，它们还能够在海水和盐碱土地上生存，对于改善生态环境有极大的好处。
据《全球及中国藻类生物燃料市场调研报告（2020 版）》显示，全球藻类生物燃料行业的主要参与者有美国的 Algenol Biofuels、Blue Marble、TerraVia（原 Solazyme）和 Sapphire Energy，这几家公司已经成为行业领先者；此外表现活跃的还有美国的 Joule Unlimited、 美国 Diversifi ed Technologies、 日本 Euglena、日本筑波大学和印度 Reliance 公司等。
“想要实现商业化，首先要做到价格上能够与石化柴油竞争，实现产业化最大的问题是降成本，这条路我认为是可行的，因为降低成本的途径很多。” 清华大学吴庆余教授告诉生辉 SynBio。他是率先用微藻异养发酵这条技术路线来生产柴油的科学家，其实验室在 “微藻生物柴油” 领域潜心研究了二十几年。
早在 2006 年，吴庆余就在 Bioresource Technology 发表了世界上第一篇微藻生产生物柴油的科研论文 “Biodiesel production from heterotrophic microalgal oil”，并因此获批国家十三五科技支撑计划项目，获得科研支持基金 4300 万。
（来源：论文截图）
他补充道，“目前成本主要包括以下几方面，一是培养液原料的成本，主要是糖，这方面有多种解决途径，比如用一些废弃的淀粉直接水解，就能大大降低原料成本；二是在发酵过程当中降低能耗，发酵过程当中需要积极运转、搅拌技术、通气技术等，这些都需要耗能，如何和工程相结合降低这部分能耗；第三是油脂提取，小规模提取没有问题，大规模提取涉及到工业技术。以上问题都需要进一步的研发。”
最后吴庆余还提到：“我们实验室曾经通过混养技术达到了提产量、降成本的效果，目前还没有经过大规模的实验，里面涉及到混养和转化当中如何避免污染，如何提高规模的问题，所以将来如何获得研发经费或者获得商业投资，还要进一步研发，可能需要更多搞发酵的人参与进来。”
-End-
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