微藻制油 (2)

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。

微藻制备生物柴油的技术进展郭丹;银建中【摘要】生物柴油是一种新型的可再生能源,是石化柴油的替代品.微藻种类多、光合作用效率高、生长速度快、生物产量大、含油量高,已成为发展生物柴油产业的最有潜力的原料之一.综述了微藻制备生物柴油的优点及研究进展.针对目前微藻生物柴油存在的瓶颈问题和实际需求,指出未来研究和发展的主要方向.【期刊名称】《化工装备技术》【年(卷),期】2014(035)004【总页数】6页(P4-9)【关键词】微藻;生物柴油;可再生能源;石化柴油【作者】郭丹;银建中【作者单位】大连理工大学化工机械学院;大连理工大学化工机械学院【正文语种】中文【中图分类】TK6进入21世纪，人们对能源消耗和环境保护的观念越来越深入，可持续发展战略和能源再生战略也在全球得到确定并得以实施。

生物柴油作为一种可再生、无污染的清洁能源，凭借其突出的性能，引起了世界范围内的高度关注，其中发达国家，尤其是资源贫瘠国家更是进行了大量且深入的研究。

生物柴油的主要成分为脂肪酸烷基单酯，一般是由植物油或者动物油脂经过和甲醇进行酯交换反应制得，且分子量与石化柴油相当，燃烧性能也与石化柴油类似，故成为有力的替代能源。

生物柴油的研究自20世纪以来，经过100多年的发展，在生产的工艺上和技术上也日趋成熟。

全球生物柴油的产量增长迅速，从 2004年的2.196×109L到2007年的9.841×109L，再到 2012年总产量为22.5×109L，年增长量为2.532×109L[1]。

与此同时，世界上许多国家都已制定了生物柴油的发展规划，并且出台了相应的政策和法规，以推动生物柴油的推广和使用。

作为欧盟乃至全球最大的生物柴油生产国，德国政府对生物柴油的生产和应用给予了极大的鼓励，并在价格上给予了一定的补贴。

目前在德国，生物柴油已经替代普通柴油作为公交车、出租车等运输行业使用的燃料。

美国是世界能源消耗大国，为了缓解能源危机，对生物柴油的研究和发展也是不遗余力的。

应用工程微藻制备生物柴油的新途径‟宋东辉1，侯李君1，施定基1工‟(1天津科技大学海洋科学与工程学院，天津，300457；2中国科学院植物研究所，北京，100093)摘要：生物柴油作为化石能源的替代燃料已在国际上得到广泛应用。

至今生物柴油的原料主要来自油料植物，但与农作物争地的情况以及较高的原料成本限制了生物柴油的进一步推广。

微藻作为高光合生物有其特殊的原料成本优势，微藻的脂类含量最高可达细胞干重的80％。

利用生物技术改良微藻，获得的高油脂基因工程微藻经规模养殖，可大大降低生物柴油原料成本。

本文介绍了国内外生物柴油的应用现状，阐述了微藻作为生物柴油原料的优势，对基因工程技术调控微藻脂类代谢途径的研究进展，以及在构建工程微藻中面临的问题和应采取的对策进行了综述和展望。

关键词：基因工程；微藻；生物柴油随着全球经济一体化的不断发展，石油作为战略资源已成为世界各国能源经济的最主要内容。

我国目前是世界上第二大能源生产和消费国，石油供给不足已经成为影响我国经济和社会发展的主要矛盾之一。

发展替代能源是保障能源安全的重大战略举措。

近年来生物柴油作为化石能源的替代燃料，已成为国际上发展最快、应用最广的环保可再生能源。

本文结合国内外生物柴油的研究进展，综述微藻基因工程制备生物柴油的可行性和发展趋势，以及我国在利用微藻基因工程解决生物柴油原料成本问题上的可能对策。

1国内外生物柴油原料的研发进展1．1世界各国制备生物柴油的原料选择生物柴油不含石蜡，闪点高，燃烧性能和效率要高于普通柴油，使用时更安全；同时可以通过种植、养殖或培养源源不断地得到，因而属于可再生资源；生物柴油产品中含硫和氮较少，可以减少产生s02 和NO对大气的排放量Ⅲ。

由于生物柴油具有其他生物质燃料不可比拟的优良特性，世界各国纷纷开展生物柴油原料的研发和产业化工作，以替代储量日益减少且严重污染环境的化石燃料。

按照当前技术，利用动植物油脂等原料生产生物柴油，其原料成本占总生产成本的50．85％”】，所以原料成本是决定生物柴油价格的最主要因素。

微藻制取生物柴油的工业流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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《微藻》阅读答案阅读下面的文字，完成8—10题。

（9分）在辽阔的蔚蓝海洋中生长着一类人们肉眼看不见的微小生物，与陆地上的树木、作物、杂草类似，此类生物具有叶绿素，能够进行光合作用，将二氧化碳和海水中的氮、磷等营养成分合成为自身所需的有机物，同时释放氧气。

它们大多是单细胞生物，故人们称其为单细胞藻类；因藻体微小，一般只有千分之几毫米，所以人们又称其为微藻。

微藻是海洋中的主要初级生产者，是海洋食物链的基础，驱动着整个海洋生态系统的能量流和物质流，直接和间接地养育着几亿吨的海洋动物，因此在海洋生态系统的物质循环中起着十分重要的作用。

海洋微藻一旦受到破坏，将危及其他海洋生物及整个海洋生态系统。

微藻对人类社会的生产、生活也有着十分重要的作用。

它们可以作为人类的营养食品和健康食品、可再生生物能源，又可以提取色素、药物及甘油等化学产品，还可以做水产动物的饵料和禽畜饲料的添加剂等。

然而，微藻的用途远不止这些。

消除入海污染物、清洁海洋环境便是它们近年来颇受关注的一种新用途。

在当今集约化海水养殖业中，废水的排放是海水受到污染的一个重要原因，因此，养殖业废水在排放前必须进行有效处理。

小小的微藻就能对养殖业废水进行有效净化。

微藻生长期间，各种形式的无机氮和有机氮均可被其所利用，而磷则主要以磷酸一氢根和磷酸二氢根的形式被它们吸收。

当微藻被引入养殖业废水中时，藻细胞通过光合作用向水中供氧，增加水中的溶解氧，使好氧菌能够不断分解有机质，进而产生二氧化碳，作为藻细胞光合作用的碳源。

因此，在净化水质的过程中，人们常将微藻与细菌联合使用，也即我们通常所说的“藻菌共生”。

同时，微藻吸收利用氮、磷等营养盐合成复杂的有机质。

这就是微藻净化养殖业废水的机理。

中国科学院大连化学物理研究所发明的专利——“海绵一微藻”集成系统则首先在工厂化养殖废水中接种微藻，让其吸收转化海水中无机氮和无机磷为微藻生物量；接种一定时间后，将海绵放到微藻生物量增加的废水池中，滤食微藻。

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)。

微藻——可循环的“绿色油田”阅读试题附答案
微藻——可循环的“绿色油田”
 ①由于石油资源的逐渐减少乃至最终枯竭，全世界将面临严重的能源危机，因此，世界各国都在积极寻找能够替代石油产品的可再生能源，其中，生物柴油就是一种重要的生物能源。

提起生物柴油的原料，我们可能会想到油菜和大豆，用它们“体内”的油脂加工而成的生物柴油，能有效降低碳排放。

然而，这两种作物的培育周期较长，占用农田较多，会产生“与人争粮，与粮争地”问题，从而导致“解决了能源危机，却出现粮食危机”的尴尬结果。

此时，微藻进入了科学家们的视线。

 ②微藻是一种古老的低等植物，广泛地分布在海洋、淡水湖泊等水域，种类繁多。

微藻可直接利用阳光、二氧化碳和含氮、磷等元素的简单营养物质快速生长，并在细胞内合成大量油脂。

因此，微藻为生物柴油生产提供了新的油脂资源。

 ③与大豆、油菜和麻风树等油料植物相比，微藻的生长周期短，从初生到可以制油仅需一个星期左右，而大豆等油料植物一般需要几个月。

此外，微藻的含油量高，油脂产率高，单位面积产油量是大豆的数百倍，每公顷可年产几万升生物柴油。

微藻还不会占用耕地，利用滩涂、盐碱地、荒漠等，以及海水、荒漠地区的地下水等，就可以大规模地开发“微藻油田”，不会与农作物争地、争水。

 ④微藻在培养过程中还可固定大量二氧化碳，因此，利用微藻制造生物柴油能大量减少二氧化碳排放。

据计算，每培养1吨微藻，需要消耗约2吨二氧化碳。

此外，微藻在光自养培养过程中可利用废水中的氮、磷等营养成分，从而降低水体的富营养化，因此，微藻还能用于净化工厂排放的废水和。

海洋微藻制油的方法利用海洋资源规模化的养殖微藻制取高品位液体燃料已经成为国际新能源开发的前沿研究热点和高技术竞争焦点，对发展低碳经济和循环经济具有重要意义。

微藻具有含油量高、油质好、生长速度快、不占用耕地、减排二氧化碳、净化环境等独特优势，因此作为第三代生物质能受到越来越多的重视。

微藻是一种可利用多种水资源，例如淡水、咸水、盐水、海水、生产废水以及污水的生物质。

一些富营养的污水也可以为微藻的生长提供必不可少的营养元素，例如氮、磷、碳、铁、镁等。

这些污水不仅可以提供微藻生长，其自身也可以得到净化和排污，再者由于现在世界各国都要求减排二氧化碳等温室气体，微藻生物能源也可以起到固定燃煤电厂的二氧化碳的作用，即微藻在进行光合作用时可以需要吸收二氧化碳，既起到了固碳的作用，又富集了自身的油脂含量，微藻光合作用固定大气环境中微量二氧化碳已有大量文献研究，而关于微藻减排工业烟气中高浓度二氧化碳也已经成为最近几年的研究热点。

绿藻和蓝藻对固定高浓度二氧化碳具有十分突出的优势，如小球藻和螺旋藻在10％的二氧化碳浓度下生长固定二氧化碳的效率分别迖到56％和39％，但是关于二氧化硫、氧化氮和粉尘等多种烟气污染物对微藻固碳影响的研究报道还比较缺乏。

微藻还可以在贫瘠的土地上养殖，具有不与粮食相争、自身生长速度快、油脂含量高等优势，因此，微藻极有希望为未来的发展提供能源的来源。

现阶段，微藻商业化的养殖主要还是用于市场价格较贵的领域，如保健品等。

但其市场容量不大，而微藻本身所含有的高油脂也未得到合理的运用，所以微藻制取生物柴油或者航空煤油是其未来发展的主要趋势，这也是微藻作为生物质能源解决环境与能源的使命。

当前微藻制油主要有以下6种方法。

1、溶剂萃取方法这种方法运用溶剂与油脂相似相溶的原理，把油脂从微藻细胞里萃取出来。

常用的溶剂有氯仿、甲醇、二氯甲烷、石油醚、正己烷和甲苯等。

提取的方法有BlighandDyer方法、Folch方法和索氏提取法等。