21世紀(jì)能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題已成為全球所面臨的巨大挑戰(zhàn)之一。雖然石油、煤和天然氣至今仍然是燃料和有機(jī)化學(xué)原料的主要來(lái)源，但是隨著化石能源的日益枯竭和全球環(huán)境問(wèn)題的日趨嚴(yán)重，開(kāi)發(fā)潔凈可再生能源已成了緊迫的課題。在此背景下，生物質(zhì)能作為唯一可以儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)目稍偕茉矗涓咝мD(zhuǎn)換率和清潔性日益受到全世界的重視。地球上每年光合作用的產(chǎn)物（生物質(zhì)）高達(dá)1500億～2000億噸，是地球上的一種超大規(guī)模的實(shí)物性資源。全球每年產(chǎn)生的生物量的5%所含的能量即可與人類(lèi)對(duì)化石資源的需求量相當(dāng)，而目前對(duì)生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)還不到其總量的1%。生物燃料主要包括生物乙醇、生物柴油和氫氣。

巴西和美國(guó)在20世紀(jì)70年代的兩次石油危機(jī)的大背景下，率先推行了生物乙醇的發(fā)展計(jì)劃。從20世紀(jì)90年代中期以后，伴隨著原油的緊缺導(dǎo)致石油價(jià)格的攀升，更多的國(guó)家開(kāi)始重視生物乙醇的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。發(fā)展至今，巴西以甘蔗糖蜜為原料生產(chǎn)的生物乙醇產(chǎn)量位居世界第一，最高年產(chǎn)達(dá)160億升，成為世界上唯一不供應(yīng)純汽油的國(guó)家。美國(guó)的生物乙醇項(xiàng)目啟動(dòng)于1978年，主要以玉米為加工原料，在政府扶持下目前美國(guó)已成為世界第二大乙醇生產(chǎn)國(guó)。目前還有許多農(nóng)業(yè)資源國(guó)家如英國(guó)、荷蘭、南非、德國(guó)、奧地利等國(guó)政府也已制定規(guī)劃，積極發(fā)展生物乙醇工業(yè)。

但是，隨著生物能源的發(fā)展也產(chǎn)生了相關(guān)的問(wèn)題：糧價(jià)的上漲以及用于種植糧食作物的土地的減少。生物乙醇的轉(zhuǎn)化原料可以是糖、淀粉質(zhì)及纖維素質(zhì)原料，同其他兩類(lèi)原料相比，纖維素質(zhì)原料對(duì)于糧食安全和土地安全都不具有威脅性，是生物乙醇發(fā)展?jié)撛诘闹匾蟻?lái)源，也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。另外，來(lái)自于海洋的藻類(lèi)已經(jīng)逐漸地被人們意識(shí)到是一種潛在的巨大的替代資源，如果能夠?qū)⒑Ｔ逶限D(zhuǎn)化為生物乙醇，無(wú)疑會(huì)為生物質(zhì)能的發(fā)展增添新的力量。海洋生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)可能會(huì)為生物能源產(chǎn)業(yè)提供充足和廉價(jià)的原料，拓寬生物能源的原料供應(yīng)范圍。

海洋生物質(zhì)能是海洋植物利用光合作用將太陽(yáng)能以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存起來(lái)，海洋生物質(zhì)的主要來(lái)源為海洋藻類(lèi)。海洋藻類(lèi)包括海洋微藻和大型藻類(lèi)。大型海藻生物質(zhì)能含有豐富的碳水化合物：海藻膠、纖維素、海藻淀粉等，可以作為生物乙醇的轉(zhuǎn)化原料。例如，緣管滸苔和海帶中的粗纖維的含量分別為10.2%和11.8%；滸苔、孔石莼中的多糖和粗纖維含量占藻體干重的63.9%。某些海藻細(xì)胞壁的典型成分是淀粉類(lèi)型多糖，如孔石莼，具有更高的轉(zhuǎn)化為乙醇的潛力。與食品類(lèi)作物或陸生纖維素材料相比，某些海藻可自然地產(chǎn)生和集聚，并可在生長(zhǎng)過(guò)程中通過(guò)吸收利用氮氧化物和二氧化碳而凈化廢物，有助于碳封存和減緩氣候變化。

海藻纖維素轉(zhuǎn)化為乙醇通常需要經(jīng)過(guò)纖維素預(yù)處理、酶解糖化和乙醇轉(zhuǎn)化幾個(gè)步驟。而海藻中的特征多糖因?yàn)楹写罅康奶卣餍曰?，如羧基、硫酸基，?duì)于乙醇的發(fā)酵轉(zhuǎn)化而言，通常難以代謝；因此，海藻特征性多糖的乙醇轉(zhuǎn)化，需要對(duì)這些基團(tuán)加以脫除或結(jié)合海洋微生物的作用，將其轉(zhuǎn)變?yōu)橹行詥翁呛?，再由?xì)菌或酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)乙醇。