微藻生物柴油的研究进展..ppt

微藻生物柴油的研究进展 目录 微藻概述及生物柴油的优点 国内外的研究历程 微藻生物柴油的技术流程 瓶颈问题及改进方法 微藻概述及生物柴油的优点 1.微藻 微藻是一类在陆 地、海洋分布广泛，营养丰富且光合利用度高的微型自养植物，具有分布广、生物量大、光合效率高、环境适应能力强、生长周期短、油脂含量高和环境友好等突出特点： （1）能直接利用阳光、二氧化碳，以及氮、磷等简单营养物质快速生长并在胞内合成大量油脂（主要是甘油三酯），为生物柴油生产提供油脂资源。 （2）部分微藻可以在高盐、高碱环境的水体中生长。 （3）微藻含油量高，特别是一些微藻在异养或营养限制条件下脂肪含量可高达30%～70%。 2、生物柴油的优点 生物柴油是以油脂和短链醇（如甲醇、乙醇）为底物，经过酯交换反应而得到的脂肪酸短链醇酯。与常规的柴油相比有以下优点： （1）具有优良的环保性能。于生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放量远低于普通的石化柴油，此外，生物柴油具有生物降解性。 （2）具有可再生性能，可作为再生能源。柴油与石油、煤等矿物能源不同，它来源于植物体内对太阳的光合作用所储存的化学能。它的储量可再生，供应量永远不会减少和枯竭 （3）具有较好的安全性能，具有良好的燃料性能，可以一定比例与石化柴油调和使用。可以降低油耗、提高动力性，并降低尾气污染。 （4）具有较好的润滑性能，发动机的使用寿命长 国内外研究历程 研究表明，自1991年以来，微藻生物柴油相关研究较之前更多，特别是近年来的增长趋势明显。究其原因，21世纪以来全球的生物能源的研究得到进一步的重视，而且人们在生物柴油的开发过程中逐渐认识到生物柴油研究所用的油料作物（如大豆、棕榈树、麻风树、油菜等）的油脂面积产率不高，需占用大量耕地。以微藻为原料进行开发，具有诸多优点，是生物柴油开发的一条新途径，因此其研发力度不断增大。 1978年，美国能源部通过国家可再生能源实验室启动了一项关于利用微藻生产生物柴油的“水生生物种计划”，耗资近5亿美元。 20世纪90年代，日本国际贸易和工业部资助了一项名为“地球研究更新技术计划”的项目，耗资近3亿美元，分离出1万多种的微藻。 2007年10月，荷兰AlgaeLink公司开发成功了一种新型的微藻光生物反应器系统 美国的Solazyme公司是世界上第一家利用微生物开发出喷气燃料的公司，该公司与2008年7月9日生产出第一批微藻基可再生生物柴油，并已通过美国材料试验协会（ASTM）D-975规格的认证。 英国碳基金公司(CarbonTrust)于2008年l0月启动了目前世界上最大的藻类生物燃料项目，投资2 600万英镑来发展生物柴油的相关技术、基础设施和设备等，预计到2020年实现商业化 我国微藻培养的时间较短，技术上与先进国家存在一定的差距，但在近l0多年来发展很快，已经在某些方面达到了先进水平，尤其是螺旋藻的养殖发展十分迅速，微藻生产生物燃料的研究取得了很大进展。 2009年2月28日，我国“微藻生物柴油成套技术”项目已经启动。中国科学院与中国石油合作开发微藻生物柴油技术，近期要完成小试研究；2015年前后实现户外中试装置研发；远期将建设万吨级工业示范装置。 微藻生物柴油的技术流程 微藻生物柴油生产的成套技术涵盖多个技术环节，是个复杂的系统工程，主要包括：筛选和培育生长快含油率高的优良藻株、大规模培养获得可观的微藻实现综合利用等 1、藻种筛选 优良富油藻种的选育是微藻生物柴油效率提高与成本降低的首个关键环节，涉及微藻含油量、光合效率、生长速率的研究等，其影响的因素包括微藻种类、研究温度、PH、盐碱度、光照等环境因子，N、Si、P、S和微量元素等营养因子，以及基因工程改造等。 经过众多研究者研究发现，油脂含量较高的微藻主要集中于绿藻、硅藻、金藻等真核微藻，而鲜见关于高油脂蓝藻(原核微藻)的报道 。常见的富油微藻主要有葡萄藻(绿藻)、小球藻(绿藻)、杜氏藻(绿藻)、三角褐指藻(硅藻)等 ，在某些情况尤其是逆境条件下(如氮短缺等)这些微藻细胞会大量积累油脂，主要是甘油三酯(葡萄藻则是积累烃类油脂) 2、微藻的大规模培养 微藻的培养方式有三种形式：光自养培养、异养培养和混养培养。 （1）自养培养：自养培养是直接利用太阳光能及无机养料在开放式池塘或密闭式光生物反应器中培养微藻的方式 。目前最普遍被采用的是跑道式(race way)开放培养池，它有一个闭环回流通道，通常约0．3 m深，一般通过一个泵进行混合生产和流通 。 光自养培养是目前已实现产业化的微藻（螺旋藻、小球藻、盐藻、雨生红球藻等）