【文献分享】微藻也能制“绿氢”？这篇研究提出高效低碳新路径

随着全球能源需求持续增长，气候变化问题日益严峻，寻找清洁、可持续的能源成为当务之急。氢气作为一种高效、零碳排放的能源载体，被视为未来能源转型的关键。然而，目前全球约96%的氢气仍依赖化石燃料制备，伴随着大量二氧化碳排放。如何实现“绿色氢能”的规模化生产，是科研与产业共同关注的焦点。

近期发表于《Journal of Environmental Chemical Engineering》的一项研究，提出了一种基于微藻蒸汽气化制氢的创新路径，并结合钙循环燃烧（CaLC）碳捕集技术与余热利用（WHU）系统，实现了高效、低成本的绿氢生产。

研究方法与过程

研究团队选取了三种微藻（Scenedesmus acuminatus、S. almeriensis 及其混合培养物）作为原料，通过Aspen Plus® 流程模拟软件，系统构建了从微藻到氢气的完整生产工艺：

1. 微藻预处理与气化：湿微藻经干燥后，在蒸汽气氛中进行高温气化，生成富含氢气的合成气。

2. 氢气提纯与最大化：通过蒸汽重整、水煤气变换反应和变压吸附等步骤，提高氢气纯度与产量。

3. 碳捕集与压缩：利用钙循环燃烧（CaLC）技术对尾气进行碳捕集，实现高达97%的二氧化碳捕集效率。

4. 余热回收发电：利用CaLC过程中产生的高温余热，驱动联合热电机组发电，显著降低系统能耗。

主要研究成果

- 氢气产率提升：S. acuminatus 表现最佳，氢气产率达16.5%，高于文献中常见范围（8–12%）。

- 碳排放大幅降低：应用CaLC后，每公斤氢气的二氧化碳排放强度从约11 kg降至0.4 kg，降幅达97%，符合“绿氢”标准。

- 能耗逆转为正：碳捕集过程原本会导致10–11%的能耗增加，但通过余热回收发电，系统反而实现净能量盈余，整体效率提升12–14%。

- 经济性具竞争力：平准化氢气成本（LCOH）约为3.87美元/公斤，与常规蓝氢、部分电解水制氢成本相当，具备商业化潜力。

研究意义与展望

该研究不仅验证了微藻气化 + 碳捕集 + 余热利用这一技术路线的可行性，也为生物质制氢的系统集成与能效优化提供了重要参考。微藻生长可吸收二氧化碳，结合高效碳捕集，有望实现“负碳排放”的氢能生产，对推动能源结构转型与碳中和目标具有积极意义。

未来，随着微藻培育成本降低、气化与碳捕集技术进一步成熟，这条“藻类变绿氢”的路径有望成为可再生能源体系中的重要一环。

文献来源：Al Lagtah, N. M. A., & Nizar, A. (2026). Techno-economic Evaluation of the Effects of Decarbonisation and Waste Heat Utilisation on Green Hydrogen Produced from Microalgae Steam Gasification. Journal of Environmental Chemical Engineering.   

DOI：10.1016/j.jece.2026.121243