微藻制油技术

微藻制油一、目前的能源现状1. 石油、煤炭等目前大量使用的传统化石能源接近枯竭，而且这些传统能源造成大量的环境污染如2.新能源太阳能、风能、地热能、生物质能等应用极具有局限性不能大规模的应用，不足以满足人们的需要。

3.生物能源不仅具有资源再生、技术可靠的特点，而且还具有对环境无害、经济可行、利国利农的发展优势。

总而言之，未来将是生物能源的天下。

生物能源将会是人类不二的选择，未来生源的前景将不可估量。

二、微藻概述1.海洋单细胞藻类，即微藻，是地球上最早的生物物种，它们中的某些物种已经在地球上生存了35亿年之久。

它们能十分有效地利用太阳能将H2O、CO2和无机盐类转化为有机资源，是地球有机资源的最初级生产力，有了它们才有了大气中的氧气，才有了海洋和陆地的其他生物，也才有了人类。

2．微藻的特点(1)微藻具有叶绿素等光合器官，是非常有效的生物系统，能有效地利用太阳能通过光合作用将H2O、CO2和无机盐转化为有机化合物,因其固定和利用CO2可以减少温室效应。

(2) 微藻一般是以简单的分裂式繁殖，细胞周期较短，易于进行大规模培养，由于微藻通常无复杂的生殖器官，使整体生物量容易采收和利用。

(3)可以用海水、咸水或半咸水培养微藻，因此是淡水短缺、土地贫瘠地区获得有效生物资源的重要途径。

(4) 微藻富含蛋白质、脂肪和碳水化合物，某些种类还富含油料、微量元素和矿物质，是人类未来重要的食品及油料的来源。

(5)微藻，尤其是海洋微藻，因其独特的生存环境使其能合成许多结构和生理功能独特的生物活性物质。

特别是经过一定的诱导手段微藻可以高浓度地合成这些具有商业化生产价值的化合物，是人类未来医药品、保健品和化工原料的重要资源。

3.微藻的种类微藻的国内外研究发展概况,重点探讨了4种主要的可利用微藻螺旋藻、小球藻、杜氏藻和红球藻三微藻制油的优势1.含油量高，易于培养，生长周期短单位面积产量大；2.充分利用太阳能，将水、二氧化碳等无机物质合成有机物质；3.能用海水培养，能耐受沙漠干旱半干旱地等极端环境，不占用耕地；4.能生产出高附加值的副产品，如生物高聚物、蛋白质、色素、动物饲料、酒精、氢气等；5.高效环保；生产出的生物柴油不含硫，燃烧产物不污染环境；排入环境可被微生物降解；6.生物柴油无毒, 有较大的环境价值和社会价值. 是典型的“绿色能源”。

利用微藻热化学液化制备生物油的研究进展前言随着现代工业的飞速发展，大量化石能源消耗所带来的化石燃料紧缺和严重的环境污染问题已成为制约全球可持续发展的两大难题。

生物质能储量丰富，并且是唯一可以转化为液体燃料的可再生资源，现已逐渐成为国内外新能源研制和开发的热点。

而在众多的生物质中，微藻具有光合作用效率高、生物量大、生长周期短、环境适应能力强、易培养、脂类含量高、生长过程中可高效固定二氧化碳等特点，是制备生物质液体燃料的良好材料[1~5]。

利用微藻制备液体燃料在环保和能源供应方面都具有非常重要的意义，商业化前景良好[6，7]。

2007年， Williams[8]综合近年来的研究成果，指出微藻生物燃料的开发可以降低因使用化石能源给社会和环境带来的影响，将会成为未来生物燃料开发的趋势。

Ayhan Demirbas[9]则指出藻类即将成为最重要的生物燃料来源之一，微藻能源的广泛使用将会解决威胁全人类的全球气候变暖问题。

微藻热化学液化制备生物油技术将藻类转换成液体燃料的研究始于 20世纪 80年代中期，当时人们通常用溶剂萃取微藻中的脂类成分，分离得到油脂后进一步甲酯化或乙酯化生产生物柴油(萃取酯化法)。

该技术起步早，生产工艺相对成熟，所得油品质量好，使用性能与矿物石油基本相当，是目前国内外研究者以微藻为原料制备液体燃料最常用的实验室方法。

但萃取酯化法只能将微藻的脂类组分能源化，对原料脂类含量有较高要求，所得产物性能受脂类组成的影响很大，并存在生产步骤多、过程总体效率较低、能耗高等缺点，难以实现大规模工业化应用。

近年来，人们又研究采用热化学液化的方法将微藻转化为优质的生物油。

生物油是便于运输、存储的绿色燃料，经过精制可转化为替代石油的常规燃料。

生物油(由快速热解木材和微藻制备)与石油的部分典型属性值比较见表1[10]。

热化学液化方法预处理和生产过程简单、生产成本相对较低、转化率高，是实现藻细胞所有组分能源化，获得高产率绿色液体燃料的有效方法，对其进行深入研究，对于解决当前化石能源短缺和环境污染问题具有重要的现实意义。

济效益2023-11-06CATALOGUE目录•引言•微藻生物柴油技术概述•微藻生物柴油固碳减排分析•微藻生物柴油经济效益分析•微藻生物柴油技术应用前景•研究结论与展望01引言研究背景和意义全球气候变化由于人类活动导致大量温室气体排放，全球气候变暖问题日益严重。

生物柴油产业生物柴油产业是替代传统石油能源的重要领域，而微藻生物柴油具有较高的固碳减排潜力。

研究意义研究微藻生物柴油的固碳减排和经济效益对推动可再生能源发展和应对气候变化具有重要意义。

010302研究目的和方法研究目的本研究的目的是评估微藻生物柴油的固碳减排效果和经济效益，为相关政策制定和企业决策提供科学依据。

研究方法本研究将采用文献综述、实验研究和经济分析等方法，综合分析微藻生物柴油的固碳减排效果和经济效益。

02微藻生物柴油技术概述微藻生物柴油技术定义与原理微藻生物柴油技术是一种利用微藻细胞通过光合作用吸收并固定大气中的二氧化碳，同时生产生物柴油的技术。

其原理是基于微藻细胞内的脂类物质，通过一定的工艺条件，将脂类物质转化为生物柴油。

微藻生物柴油技术目前正处于研发阶段，尚未实现大规模商业化应用。

然而，近年来在技术研发和政策支持方面取得了一定的进展，一些科研机构和企业正在积极探索其应用潜力。

微藻生物柴油技术发展现状VS微藻生物柴油技术优势与挑战02具有固碳减排、减缓气候变化的作用。

03同时生产生物柴油，有助于替代传统化石燃料，降低碳排放。

微藻生物柴油技术优势与挑战•微藻生长速度快，适应性强，可利用废弃土地或海水进行养殖。

微藻生物柴油技术优势与挑战挑战技术仍处于研发阶段，尚未完全成熟。

生产成本较高，需要进一步降低成本才能实现大规模应用。

微藻养殖过程中可能出现营养物质不足、病毒侵害等问题，需要加强风险管理。

03微藻生物柴油固碳减排分析微藻生物柴油的碳足迹远低于传统柴油。

在生产过程中，微藻生物柴油的碳排放量比传统柴油低约80%。

微藻生物柴油的生产过程不需要像传统石油提炼过程中那样使用大量的能源和水资源，因此有助于减少能源消耗和节约水资源。

批判着看微藻类生物柴油摘要微藻类油的定量生产往往被高估。

生产1 kg的藻类柴油所投入的盐分近似于1 kg矿物柴油的实际价格。

电能生产微藻生物柴油的费用总额是消耗相同数量电能产生的收入的数倍。

微藻培养作为食物的生物价值比作为燃料要高的多。

普遍认同的观点是资金应该投资于微藻生物质生产，用来生产食品添加剂，饲料和药品。

其目的是为了防止在微藻类生物柴油上做太过草率的决定和投资。

关键词：生物柴油/微藻1.简介生产微藻油是一个古老的想法，这些想法几乎每十年反复出现，到现在已经持续了50年了。

从本世纪一开始，微藻一直被认为可能是柴油燃料良好的可再生来源。

藻脂肪酸转化为甲酯或者乙酯可以用作生物柴油。

全世界各地都在使用这个方法，同时这种方法常常被一厢情愿的证据支撑着。

现如今人们甚至可以在网络上找到许多电子书或者其它的来源卖“在家”或者“在车库”里生产海藻类生物柴油的方法。

事实上，几乎用任何有机体作为来源来生产生物柴油都没有很多技术障碍。

作为一个跨学科的事业，藻类柴油的方法需要能光合自养的生物技术和化学工业方面的理论知识以及实际生活经验。

大部分情况下，实际的生活经验主要基于实验室的观察和小型的户外设备。

乐观的结果往往来自于更大体积或者表面积层面上的推断。

Chisti的图表上显示微藻生物量应该相当便宜，为了使微藻生物柴油的生产经济合理，原油应该更加昂贵。

针对微藻生物量主要成本减少的研究和开发值得融资，但是微藻生物柴油的生产现如今完全是毫无理由的冒险。

特别要说的是，这对中小企业来说简直就是灾难。

这和Schneider的观点不谋而合，同时和Carlsson发表的结果相吻合。

关于藻类生物柴油，他们俩都参考了Gerald Cysewski的言论：“如果不是微藻类，我根本看不到这种情况。

”在一个讲座中，Venter提到转基因藻类对于生物燃料的生产有着很好的前景。

然而，初步选定的高产且单一栽培的品种不能轻易种植在室外的池塘或者咸水湖。

利用微藻生产能源的概念开始于上世纪中后叶，经过几十年间众多政府部门，科研组织，企业和学者们的努力，目前已经逐步走上了规模化的应用。

最近的两三年内，众多的政府和企业开始关注这个产业，并有相当部分大型的能源企业投入了正式的实施。

虽然目前面临着许多需要解决的问题，高昂的微藻生产和能源转化的成本，使微藻能源尚不能完全的普及开来。

但是考虑到有限的化石能源储量和能源消耗的日益增长，石油、煤、天然气等能源都有消耗殆尽的一天；加之日益严重的全球环境问题，寻找新能源和可再生能源的问题已经面临到人类的面前。

利用太阳能、风能、潮汐能、地热等发电受地域或其他条件的限制限制较大，而且目前还存在着众多非电力驱动的机械，如果要彻底的改变人类能源利用的方式和结构，需要相当相当长的一个时期来改变。

而利用微藻来生产生物燃料在目前来看是最好的选择之一，前文已经对此进行了简单的阐述，下表为利用不同生物生产生物柴油的比较。

Comparison of some sources of biodieselCropOil yield(L/ha) Land area needed (M ha) aCornSoybean Canola Jatropha CoconutOil Palm Microalgae b Microalgae c 1724461190189226895950136,90058,7001540594223140994524.5a For meeting 50% of all transport fuel needs of the United States.b 70% oil (by wt) in biomass.c 30% oil (by wt) in biomass.微藻能提供多种形式的生物燃料，包括利用微藻藻体发酵生产甲烷(Spolaore et al.,2006)；利用微藻中的脂肪酸生产生物柴油(Roessler et al., 1994; Sawayama et al., 1995; Dunahay et al., 1996; Sheehan et al., 1998; Banerjee et al., 2002; Gavrilescu and Chisti, 2005)。

清华大学科技成果——微藻自养-异养结合生产生物柴油技术成果简介原料油脂费用占生物柴油生产成本的80％以上，目前原料油脂价格高居不下并不断上涨，制约了生物柴油产业化和商业化。

国内外生产生物柴油的主要原料是大豆油、菜籽油、花生油、棕榈油、地沟油等。

它们与农业争地，与食品及饲料争原料，单位生物量的产油率低，生产周期长，消耗大量的水资源、化肥和能源。

清华大学发明了微藻异养发酵生产生物柴油的新技术，其技术特征在于：通过对一种特别藻株特殊品系的筛选和代谢途径的改变，由光合自养转变为化能异养，细胞由绿变黄，生长繁殖更快，油脂含量提高3-4倍，达细胞干重的61%以上。

又将工业界成熟的发酵技术应用于高油脂异养微藻的生产，进一步提高发酵规模和细胞密度，现细胞发酵密度超过了100g/L，获取了大量异养干藻粉后提取油脂，经转酯化反应生成了高质量的生物柴油。

技术创新点（1）发明了微藻异养发酵生产生物柴油新技术，打通了以糖、淀粉、有机废水、二氧化碳等为原料、工业自动化条件下高效生产生物柴油的新途径；（2）异养藻细胞发酵产量和油脂含量不断创造新高（细胞干重100g/L，含油量60%），提高了该技术工业化生产的经济性；（3）在发酵前引入利用CO2和光合作用来减少糖或淀粉的消耗，降低成本同时减少温室气体的排放。

该技术获3项国家发明专利和2007年全国发明大会奖。

应用说明与有实力的企业界合作，在工业化规模上进一步降低微藻发酵过程的成本，实现该技术的商业化运作。

主要生产原料为二氧化碳及以下3类之一：（1）甜高粱、甘蔗等糖质原料；（2）木薯、玉米等淀粉质原料；（3）含糖有机废水。

生产设备：微藻培养池、光生物反应器、工业发酵设备及厂房为主。

生产消耗：电能、蒸汽等（无污染等环境问题）。

产品应用：微藻生物柴油质量好，应用范围与目前市场上销售的柴油完全相同。

投资风险：本技术创新性强，没有前人的实践、范例和经验；通过工业化和规模化来实现进一步降低成本的目标；高技术、高投入、预期高回报的同时也存在投资风险。