
大气中二氧化碳含量增加引起的气候变化、人口增长带来的粮食危机、资源枯竭…我们生活的地球正处于危机之中。现在,人们发现了或许能解决这些社会课题的新方法,它就是小身材大潜能的“藻类”。
我们能在地球生活是托了藻类的福?
解决地球温室效应已迫在眉睫。对比1950年,地球的平均气温已经上升了1℃以上。这一变化会给地球生态系统带来深刻的影响,IPCC(联合国政府间气候变化专门委员会)的报告中表明,“地球气温每上升1~3℃,就会有20%~30%的物种濒临灭绝”。
但是,回顾地球历史就会发现,地球诞生时期的状况远比现在更加恶劣。到处充斥着温室气体,甚至连氧气都没有。大气维持着超过100℃的高温,根本不适合生物居住。把条件恶劣的地球变成宜居环境,藻类功不可没。
距今25亿年前,被称为“蓝细菌(蓝藻)”的藻类就生活在原始海洋中。这些蓝藻就是早期在地球上通过进行光合作用产生氧气的生物。蓝藻在海里不断繁殖,通过光合作用产生的氧气在海洋中饱和后,逐渐释放到了大气中。随着氧气的增加,地球才慢慢成为绿色且物种丰富的大家园。不仅如此,藻类的尸骸经过沉淀,长年累月后变成石油,作为能源维持着我们的生活。
就是这些藻类,在地球上生活了25亿年之后,又再次作为或许可以拯救地球的新突破口而受到关注。
不仅是粮食,更是绿色能源?
藻类富含蛋白质、脂质、矿物质等丰富的基础营养元素。并且因含有多种灭菌效果的功能性成分,所以在食品、营养补充、畜牧饲料、水产饵料等领域也广受关注。
藻类的体内具有存储油脂的特性,提取这些油脂应用到柴油中就可以变成生物燃料。此外,藻类生长期间吸收二氧化碳的效率是树木的10倍。如果将工厂中排放的二氧化碳应用到生物燃料藻类的培育中,就可以高效生产绿色能源。
想要普及应用功能如此强大的藻类,就需要实现低成本的稳定量产。在实际的商用化中,1升的生产费用需要控制在几百日元(几十人民币)内。想要降到这个区间,还有很多技术壁垒需要攻克。此外,还需要确立生产供应链以及整合各个国家的政策方针。解决了这些课题,可持续发展社会的构建将迈进一大步。为了让这样的未来尽快实现,电装正在积极挑战藻类的量产和应用。
追求更高品质藻类的新尝试?
电装和藻类的初遇是在2007年。在企业SDGs活动还没有广泛普及时期,电装就意识到制造业不能持续排放二氧化碳,需要进行改革。并将危机感化为行动力,面向碳中和社会,重新审视制造过程。在积极探讨使用更环保的能源时,发现了可用作生物燃料的藻类。
在汽车行业持续深耕的电装起初也对藻类感到陌生。为弥补自己的弱势领域,电装和京都大学携手合作,开始了项目研究。初期阶段,研究团队试图找到易于培养且成活率高的藻类,终于在温泉地带发现了生命力强,还具备诸多可开发潜质的微藻“Coccomyxa KJ”。
生物技术研发团队负责人
渥美欣也:
“因为具有生命力强、成长速度快等特点,非常适合大规模量产*1。除此之外,作为功能性食品也有很好的利用价值。其营养元素达62种,包括可减轻压力的GABA(γ-氨基丁酸)和可减少过敏和预防血栓的α-亚麻酸。”
项目团队抱着“实现量产和商用”的期待,从两方面着手新的尝试。
第一个是提升生物燃料生产效率的品种改良。在电装的研究所内配备先进的分析环境,并着手Coccomyxa KJ的基因组改写。通常Coccomyxa KJ中的油脂(燃料的材料部分)占干燥状态重量的30%左右。经过基因组改写后,成功提升到约60%左右。通过此次研究,大幅实现了转化为燃料时的生产效率*2。
另一个就是搭建可实现量产的大型培养设施。为此,电装有效利用了日本熊本县天草市的废弃校园。这里不仅日照时间长,场地也适合户外大规模培养。
利用阳光的户外培养,比室内光源培养更环保。但难点是天气变化导致每天的日照时间不稳定,藻类的产量很难预测。
推进生物业务的团队负责人
久野齐:
“产量不稳定这一课题,会通过电装的技术实力和视角来克服。把藻类的培养作为工业生产来思考,进行生产线管理。在每个生产环节中,找到会对培养产生影响的变数,并明确不会导致失败的数值范围,构建任何天气情况下都可稳定生产的运转系统。这时候就会运用到在汽车制造中积累的量产化技术和品质管理技术。如果不受天气影响的生产管理系统构建成功,在世界各地就都可以建造藻类培养的生产设施了。”
克服量产和应用难题
迈向活用藻类的生活
项目成员们在努力实现稳定且高效生产Coccomyxa KJ的同时,还不断拓宽活用藻类的事业领域,将应用的事业分成“Food” “Feed” “Fuel”三个阶段来推进。
#第一阶段“Food”
在食品领域的应用
Coccomyxa KJ具有成为“超级食物”的潜质。充分发挥其丰富的营养性,制作更多有附加价值的食品,不仅提升藻类的认知度,也为今后的量产做好准备。近期和Euglena公司的共同研究中,明确了藻类有助于口腔健康,生产并开始销售利用了Coccomyxa KJ的相关产品。
#第二阶段“Feed”
在饲料 · 饵料领域的应用
在低成本下实现稳定量产后计划投入的领域。随着人口的增长,今后以玉米和大豆等为原料的饲料价格也会上升。而替代的饲料,就可用生物燃料制造过程中的副产物,即Coccomyxa KJ的杂质来制造。这样多元化的应用,也有助于降低生物燃料的成本。
#第三阶段 “Fuel”
在食品领域的应用
随着环保生物燃料实现稳定且持续的供应,实现碳中和社会的日子也会越来越近。
Coccomyxa KJ藏有很多待开发的强大潜质。为了在多领域中尽可能地发挥其作用,不断拓展多元化的事业领域,电装不仅发挥自己的技术经验,还不断和更多的伙伴携手,分享和挖掘Coccomyxa KJ的魅力,争取尽早实现藻类的普及应用。
为了人类和地球更加幸福美好的未来
藻类的大小约是1厘米的1/200,甚至用肉眼都无法看到。但正是这些微小的生物发挥着不可思议的力量,让人类和其他生物能生活在直径12,742km的地球家园。电装相信将这些微小生物的力量集合在一起,可以控制气候变化,并成为实现碳中和社会的重要契机。抱着这样的信念,电装今后也会充分发挥自己的技术力量,以藻类量产为重点,积极推进生物事业,为守护居住在地球的生命们做出自己的贡献。*3
注释:
*1 在农林水产省业务委托的支持下,和京都大学宫下教授、宫下研究室成员共同实现的成果。
*2 应用国立研研究法人新能源 · 产业技术综合开发机构(NEDO)的业务委托的成果,和中央大学原山教授、原山研究室的成员共同实现的成果。
*3 本篇文章的内容及图片来源于: https://www.denso.com/jp/ja/news/stories/all/210616-01/biotechnology/
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