下载文档原格式
微藻与生物柴油知识点总结一、微藻简介微藻（Microalgae）是一类单细胞或多细胞的微小藻类植物，它们通常生长在水体中，并且可以进行光合作用来进行自我营养。
微藻具有高生长速度、高光合效率、丰富的油脂储备等优点，因此被认为是未来可持续能源的重要来源。
微藻可用于生物燃料、食品添加剂、医药等领域。
二、微藻生产生物柴油的原理微藻中的油脂是生产生物柴油的主要原料。
通过光合作用，微藻会积累大量油脂，其油脂含量可达20% - 50%。
生产生物柴油需要将微藻中的油脂提取出来，经过酯化等化学过程，将其转化为生物柴油。
这一生产过程可以使用碳中和的方式，减少对环境的负面影响。
三、微藻生产生物柴油的优势1. 高能效：微藻生产生物柴油的能量投入产出比高，有利于提高能源利用效率。
2. 可持续性：微藻作为生物原料，其生产过程不会产生温室气体和其他污染物，对环境友好。
3. 原料丰富：微藻生长速度快，可在短时间内获得大量原料，供应相对充足。
4. 可再生：微藻是可以再生的生物资源，具有无限的潜在供应量。
5. 多用途：微藻生产的生物柴油不仅可以替代常规石油柴油，还可以作为食品添加剂、医药原料等。
四、微藻生产生物柴油的挑战1. 成本问题：目前微藻生产生物柴油的成本较高，需要通过技术创新和规模效应等手段降低成本。
2. 生产规模：微藻生产的规模较小，需要通过工程技术手段提高规模化生产的能力。
3. 技术要求：微藻生产生物柴油需要复杂的生产工艺和设备，需要进一步提升技术水平。
4. 资源利用：微藻生产生物柴油对水资源、土地资源等资源有一定的需求，需要合理分配资源，避免资源浪费。
5. 法律政策：相关法律政策对于微藻生产生物柴油的规范和支持程度还待完善。
五、微藻生产生物柴油的应用前景1. 交通运输领域：微藻生产的生物柴油可以替代传统石油柴油，应用于汽车、船舶以及航空等交通工具中。
2. 工业用途：生物柴油还可以用于工业锅炉、发电机组等设备中，起到减少对化石能源的依赖，减少温室气体排放的作用。
全球面临的能源短缺和环境污染问题小球藻全球面临的能源短缺和环境污染问题日益严重，促使开发和利用可再生、无污染的生物能源成为当前一个紧迫的课题。
微藻生物柴油是一种安全、无污染的新型生物能源，具有很大发展潜力；同时，微藻能通过光合作用高效固定CO2，从而可以缓解温室效应，因此微藻已成为各国的研究热点。
小球藻是一种单细胞微藻，其胞内的油脂可作为制备生物柴油的原料；另外，小球藻因含丰富的蛋白质、碳水化合物及维生素等生物活性物质，还可被用于食品、饲料、医药和保健品等领域。
从自然界筛选获得5株绿藻，通过形态学观察初步确定为小球藻；光照培养10天，比较它们的生物量和生长速度，从中选出生长最快的G3藻株；经18S rDNA分析鉴定G3藻株为普通小球藻；以此株小球藻为研究对象，通过实验选出了最适合其生长和油脂积累的培养基与培养方式；采用响应面分析法进一步优化了培养基中的关键成份；探讨了植物激素和维生素对小球藻生长的影响；研究了碳源、氮源和培养条件对小球藻生长和油脂含量的影响；通过5L发酵罐分批补料两步培养法，首先实现小球藻的高密度培养，然后进行缺氮处理来富集藻细胞内的油脂。
结果表明，BG11培养基最适合小球藻的生长和油脂积累；异养培养小球藻的最大比生长速率和胞内油脂含量分别是自养培养的2倍和1.5倍；利用响应面优化后的培养基培养小球藻，其生物量在2天内达到10g/L，比优化前提高了61%；向培养基中添加适量海绿素会显著促进小球藻的生长，本文首次发现了海绿素对藻类生长的促进效应。
植物激素及维生素对小球藻的影响：适量的吲哚乙酸(IAA)能促进小球藻生长，培养基中添加0.1mg/L IAA，小球藻的生物量比对照组提高了36%；三十烷醇(TA)抑制小球藻的生长，高浓度的TA甚至会导致藻体的自溶；适量的维生素B1及维生素B12可以促进小球藻生长，而生物素的添加对小球藻的生长没有明显的影响；当培养基中分别添加5mg/L维生素B1和10μg/L维生素B12时，小球藻的生物量分别比对照组提高了39%和32%。
微生物燃料电池的发展现状与未来趋势分析一、引言微生物燃料电池作为一种新兴的绿色能源技术，吸引了广泛的研究兴趣。
它利用微生物的代谢活动将有机废物转化为电能，具有环境友好、可持续发展等多种优势。
本文将对微生物燃料电池的发展现状以及未来的发展趋势进行分析和展望。
二、微生物燃料电池的发展现状1. 技术原理和工作机制微生物燃料电池是一种将有机废物转化为电能的技术，其中微生物在阳极上进行氧化还原反应，释放出电子，而在阴极上，电子与氧气结合生成水。
这一技术原理能够为废物处理提供新的解决方案，并实现同时产生能源的效果。
2. 应用领域和商业化进展微生物燃料电池在废物处理、能源生产和环境修复等领域具有广泛的应用前景。
目前，已有一些微生物燃料电池产品投入市场，并取得了一定的商业化进展。
以废水处理为例，微生物燃料电池可以将有机物降解为无机物，从而实现废水的净化和能源的回收，为企业节约了处理成本。
三、微生物燃料电池的挑战与未来趋势1. 技术挑战微生物燃料电池目前仍面临着一些技术挑战，如电化学效率低、微生物耐受性差、实际应用环境不确定性等。
这些问题限制了微生物燃料电池的实际应用和规模化推广。
因此，需要通过针对性的研究和技术创新来解决这些挑战。
2. 发展趋势虽然微生物燃料电池面临着一些挑战，但其具有长期发展的潜力。
未来，微生物燃料电池有望在以下几个方面实现进一步的发展。
首先，技术创新将推动微生物燃料电池的发展。
通过改进阳极、阴极材料，提高电化学效率以及微生物对废物的降解效率等方面的研究，将有助于提升微生物燃料电池的性能。
其次，微生物燃料电池与其他能源技术的结合将加速其推广。
如将微生物燃料电池与太阳能、风能等进行组合应用，可以实现能源的多样化和综合利用，进一步提高能源利用效率。
再次，政策支持与市场需求将成为微生物燃料电池发展的重要驱动力。
随着环境保护和可持续能源的需求增加，政府对微生物燃料电池的支持力度将进一步增加，为其规模化应用和商业化发展提供有利条件。
生物质燃料的应用领域和市场前景生物质燃料是指以生物质作为原料制成的可替代能源，它具有可再生、低碳、环保、丰富资源等优势，被认为是未来能源的重要组成部分之一。
生物质燃料主要包括生物质颗粒、生物质液体燃料、生物质气体燃料等三大类。
本文将从应用领域和市场前景两个方面探讨生物质燃料的发展现状。
一、应用领域1、生物质颗粒生物质颗粒是指将生物质原料经过加工处理制成的短棒状或球形颗粒。
由于生物质颗粒具有密度大、便于运输、储存方便等优良特点，因此广泛应用于民用和工业热能设施领域。
民用领域：生物质颗粒燃料主要应用于家庭、学校、办公室等一般民用建筑的供暖和生活用水。
与传统燃煤相比，生物质颗粒燃料的热效率更高，且燃烧后几乎不产生二氧化碳和其他污染物，大大降低室内空气质量的危害。
工业领域：生物质颗粒主要应用于生产领域中，如饲料、造纸及化学工业等领域。
生物质颗粒被广泛应用于纺织、烟草、砖瓦、制药、石化等行业的生产、加热和干燥。
2、生物质液体燃料生物质液体燃料是指将生物质原料处理后，制成生物质油、生物柴油、生物甘油等新型液态燃料。
生物质液体燃料具有低排放、高热值、环保等特点，可广泛应用于交通运输、农业、航空等领域。
交通运输领域：生物质液体燃料作为一种新型燃料，受到交通领域的广泛关注。
生物质燃料在汽车、轮船和飞机等各种交通工具中的应用正在逐渐增加。
与传统燃油相比，生物质燃料不仅可以减少对环境的污染，还可以减少对非可再生资源的依赖。
农业领域：生物质液体燃料可用于农作物的灌溉、泵送和田间作业等方面。
生物质油、生物柴油在农业领域里得到广泛应用，扩大了生物燃料在环保事业中的应用，同时也带动了生物能源链的发展。
3、生物质气体燃料生物质气体燃料是指将生物质原料处理后，制成沼气、生物气等。
生物质气体燃料具有廉价、环保、免烧害等优点，适用于工业、农业和生活等多种领域。
工业领域：生物质气体燃料被广泛应用于矿山、工厂、寺庙和商店等工业领域中的发电、加热和照明。
微藻能源技术开发和产业化的发展思路与策略一、本文概述随着全球能源需求的持续增长和环境保护压力的日益加大，微藻能源作为一种绿色、可再生的生物能源，正受到全球范围内的广泛关注。
微藻能源技术开发与产业化发展思路与策略的研究，对于推动微藻能源技术的实际应用和产业化进程具有重要意义。
本文旨在全面概述微藻能源技术的基本原理、研究现状、发展趋势以及面临的挑战，探讨其产业化发展的思路与策略，以期为我国微藻能源技术的进一步研究和产业化发展提供有益参考。
本文将首先介绍微藻能源技术的基本原理和优势，包括微藻的生长特性、光合作用机制以及微藻生物质转化为能源的过程。
接着，分析当前微藻能源技术的研究现状，包括国内外在微藻培养、生物质转化、能源提取等方面的研究成果和进展。
在此基础上，探讨微藻能源技术的发展趋势，包括提高微藻生长效率、优化生物质转化工艺、降低生产成本等方面的发展方向。
随后，本文将重点分析微藻能源产业化发展所面临的挑战，包括微藻培养过程中的环境问题、生物质转化技术的瓶颈、市场竞争压力等。
针对这些挑战，提出相应的思路与策略，包括加强技术研发与创新、优化产业链结构、提高产品质量与竞争力等。
结合我国微藻能源技术的实际情况和发展需求，提出具体的产业化发展建议，为我国微藻能源技术的进一步发展和产业化进程提供有益的参考。
二、微藻能源技术的优势与挑战微藻能源技术以其独特的优势，正逐渐成为可再生能源领域的新星。
微藻具有极高的生物质生产效率，能在短时间内积累大量生物质，这使得微藻成为生物燃料生产的理想原料。
微藻生长过程中能吸收大量的二氧化碳，具有显著的碳减排效果，对于缓解全球气候变化具有重要意义。
微藻能在各种极端环境下生存，如高盐度、高温等，这使得微藻能源技术在地域选择上具有更大的灵活性。
微藻的油脂含量较高，且油脂品质优良，适合用于生产生物柴油等能源产品。
尽管微藻能源技术具有诸多优势，但在其产业化的过程中仍面临一些挑战。
微藻的培养和收获技术尚不成熟，这影响了微藻生物质的大规模生产。
生物柴油的制备方法及其发展前景摘要：综述了生物柴油的特性，重点介绍了生物柴油的制备方法，并讨论了生物柴油国内外的研究进展，最后展望了生物柴油在我国发展的前景。
柴油作为一种重要的石油产品，在各国燃料结构中占有较高的份额，已成为重要的动力燃料。
随着世界范围内车辆柴油化趋势的加快，未来柴油的需求量会愈来愈大。
而石油资源的日益枯竭和人们环保意识的提高，大大促进了世界各国加快柴油替代燃料的开发步伐，尤其是20世纪90年代，生物柴油以其优越的环保性能受到各国的重视。
生物柴油是清洁的可再生能源，是以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的石油柴油代用品。
生物柴油是典型“绿色能源”，大力发展生物柴油对经济可持续发展、推进能源替代减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。
1生物柴油的主要特性（1）优良的环保特性。
生物柴油中硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低，可减少约30％（有催化剂时为70％）；生物柴油中不含对环境造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于柴油。
（2）较好的润滑性。
使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低，使用寿命长。
（3）较好的安全性。
生物柴油闪点高，不属于危险品，运输、储存、使用安全。
（4）良好的燃料性。
十六烷值高使生物柴油的燃烧性好于柴油。
燃烧残留物呈微酸性，使催化剂和发动机机油的使用寿命加长。
（5）可再生。
作为可再生能源，与石油一定的储量不同，供应量不会枯竭。
（6）无须改造柴油机，可直接添加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练。
（7）生物柴油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。
2生物柴油的制备方法2．1催化合成法制备生物柴油目前生物柴油主要是用化学法生产，即用动物和植物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者碱性催化剂和高温（230～250℃）下进行转酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油。
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net第卷《年总第第期期润滑油与燃料专论黑利用微藻制备生物燃料现状及应用前景张璐瑶,李雪静中国石油石油化工研究院,北京以
摘要微藻是生产生物燃料的优良原料,有望成为最重要的可再生能源之一。本文综述了国内外微藻制备生物燃料的研发历程以及最新进展,并探讨了该研究领域的应用前景。关键词微藻藻类生物燃料
作为化石燃料的替代,生物燃料的发展已在国际上得到广泛的重视。在生物燃料的众多原料中,藻类由于具有分布广、油脂含量高、生长周期短等特点,而被科研人员认为是最有希望和前途的可再生能源之一。藻类中用于制备生物燃料的是微藻。微藻种类繁多,分布极其广泛川,生长条件要求很低。利用微藻制备生物燃料已成为热点。
国内外利用微藻制备生物燃料研究历程和最新进展研究历程回顾国外微藻的研究起步较早,早在上世纪年代,美国麻省理工学院就在校园内建筑物的屋顶开始进行养殖藻类生产生物燃料的试验,并在研究报告中第一次提到了藻类生物燃料〔’〕。年,美国能源部可再生能源国家实验室开展了养殖微藻生产生物燃料项目研究,简称项目,从微藻筛选、微藻生化机理分析、工程微藻制备到中试研究。该项目持续到年,在实验室研究的基础上,研究人员在美国加利福尼亚州、夏威夷州、新墨西哥
州等地进行了中试放大。中试装置运行了年,
可获得高达岁的工程微藻,微藻的含油量达到一。一年期间累计投人科研经费万美元〔’。该研究室也是迄今对微藻研究最全面和权威的机构。由于油价上涨,年底美国能源部又将这个中断了年之久的项目重新启动川。更直接将微藻用于生产生物柴油的是美国人吉姆·塞尔斯,他为此还专门建立了一个生物柴油公司。他用透明的大塑料袋种植海藻,这既可以让充足的光线进人,又能防止其它种类的海藻人侵。他称自己的发明是全规模海藻“反应堆”。他用条长、间隔左右的平等轨道固定大塑料袋,一旦海藻长成,就被送到炼油厂制备油料。然后再转化成生物柴油。美国和日本的一些研究机构也开展了相关工作,如年美国科罗拉多州戈尔登太阳能研究所在个直径的池塘中培植微藻,年收获微藻,从中提炼出多升燃油。年日本
一家公司发现绿藻能吸收大量二氧化碳生成油
作者简介张璐瑶,女,年毕业于中国石油大学北京。现从事战略与信息研究工作。© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
专论器润滑油与燃料第卷总第期
脂,提出了利用绿藻将二氧化碳转化为石油的设想。年,以色列耶路撒冷希伯里大学教授成功地用高蛋白质含量的盐藻获得了低硫、低氮的优质石油。最新进展概述进人世纪后,国外在该领域的研究工作出现新进展,逐步从实验室走向中试和生产放大阶段。年,美国圣地亚国家实验室利用分子生物学反应工程技术进行了增加微藻细胞含油量和产量方面的研究,制取出性能类似大豆油的海藻油,油脂含量丰富,可生产生物燃料。该实验室称,此技术仅需美国土地面积的就可生产出满足全美国需要的运输燃料。该项目的目标是到年能获得经济可行的生物柴油〔’〕。在我国,虽然微藻养殖历史不长,技术上较先进国家存在一定差距,但近十多年来却发展很快。除了养殖发展十分迅速外,在利用微藻制备生物燃料的研究上也取得了很大进展。年,清华大学生物技术研究所缪晓玲教授等发表论文阐述其研究进展和成果,该研究团队通过异养转化细胞工程技术获得了高脂含量的异养小球藻细胞,
其脂含量高达细胞干重的质量分数,是自养藻细胞的倍,利用酸催化醋交换技术一步得到的生物柴油符合的相关标准叫。清华大学还开发了微藻异养发酵生产生物柴油技术。通过细胞控制技术获得异养小球藻。异养小球藻细胞中油脂类化合物大量增加,蛋白质含量下降。实验室研究结果表明与常规制备技术相比,成本下降一倍,油脂质量分数达以上。中国水产科学研究院、中科院海洋研究所等单位也于年申请并得到资助,经过年来的努力,建立了化学法和脂肪酶法生产生物柴油关键技术与工艺路线,生物柴油的纯度达到以
上,并对海藻油脂的制备进行了研究。此外,山东海洋工程研究院、抚顺石化研究院均已开展微藻利用的探索,在微藻筛选和培育方面进行了深人研究,目前都已取得一定的成果。阂恩泽院士近年来进人绿色化学领域,积极倡导开展微藻生物质燃料的研究,在其倡议之下,
年月日,中石化与中科院“微藻生物柴油成套技术”合作项目。阂恩泽指出,从微藻转化为生物柴油的过程中,微藻是基础,光反应器是转化关键,要自始至终加强战略研究。中国科学院与中国石化合作开发微藻生物柴油技术,近期要完成小试研究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。年,美国技术公司开发的海藻技术于在的电厂完成了中试。选用高生长率的海藻,置于装有水的大型试管内,并曝置于直接的阳光照射下。这项技术预计年开始商业化生产。加拿大国际能源公司于年月初宣布启动“海藻变油”研发计划,将从完全基于海藻的光合成来生产可再生柴油和喷气燃料,海藻具有独特的吸收二氧化碳并使之转化为高密度天然油的能力,〕。美国全球绿色解决方案公司于年月中旬发布海藻作为生物燃料原料的工艺的初步试验数据。试验表明,采用该公司的生产系统,每年每英亩可生产海藻生物质。将海藻作为燃料的原料,可每年每英亩生产约万加仑海藻油。年月,美国产品公司又与全球绿色解决方案公司宣布,将其专有的工艺推向商业化已处于最后阶段,包括海藻生长、海藻收集和萃取海藻油用于生物柴油个步骤。工艺的核心是建在工业公© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
专论器司的连续闭环生物反应器。在生物反应器中,水中的海藻通过根英尺长紫外线稳定的直立塑料管循环,在塑料管中海藻暴露在太阳光下。上方敞口的生物反应器的重要特点是,有很大的表面暴露在太阳光下,没有水的蒸发损失。在
一天之后就可以收集海藻,这时海藻的含油量约在左右。用工艺,生物柴油的产
量要比用常规农作物生产的生物柴油多倍,而用水量只有【。美国生物技术公司于年月日生产出第一批海藻基可再生生物柴油,这种生物柴油的化学组成与标准的石油基柴油相同,并且,完全可以与现有的运输燃料基础设施相匹配’〕。年月圣丹斯电影节期间,展示了第一辆使用该公司所研制的海藻生物燃料比例为,并实际在道路上行驶测试的车辆。美国公司于年月宣布在美国娜投运了世界上最大的海藻库场,目标是在美国沿海地区建设海藻制乙醇工场。该公司估算可从一英亩土地生产力目仑乙醇。按照估计,如果美国所需乙醇全部从海藻制取,则仅需使用谷物制取乙醇需用土地的〔‘。美国可再生能源集团公司于年月日宣布,该公司已拥有规模化的商业化技术,可炼制和生产大量高质量的海藻生物柴油。公司计划采用专有预处理技术对粗海藻油进行净化和精制。然后采用与目前商业规模生物柴油生产过程相似的系统,使之转化为生物柴油。公司表示,该公司已拥有从各种海藻菌株产生油的炼制技术,生产的海藻生物柴油质量超过标准。该公司已能够中型规模预处理和生产高质量海藻生物柴油,并将使海藻基生物柴油技术推向商业化生产。在放大方案中,公司计划使海藻生物柴油商业化生产量与现在应用的其他植物油和动物脂肪为原料的装置相当。作为商业化工艺过程的一部分,采用公司的预处理技术对粗海藻油进行净化和精致。然后采用与现在商业规模生物柴油生产过程相似的系统,使之转化为生物柴油。尽管加工海藻油存在各种挑战,但公司生产的产品质量已超过和规格。美国亚利桑那州立大学于年月日宣布,与开发公司和亚利桑那科学基金会合作,取得了一项研究与商业化突破,从海藻开发、生产和销售煤油基航空燃料。据称,研究人员在海藻基生物燃料和生物材料方面的研究工作,已从实验室走向中试和生产阶段。他们的发现可取得降低成本的效益成果。除科研机构外,众多的生物燃料公司、投资公司也涌人该研究领域。美国公司于年月宣布投资亿美元开展养殖海藻生产生物燃料的研究,比尔盖茨私人名下的投资公司和为洛克菲勒家族服务的投资合作商’〕是该公司个引人注目的投资商。公司于年月日宣称通过一种用太阳光、二氧化碳和光合海藻的工艺研制出了辛烷值达的绿色汽油。石油公司也加人了这股热潮。公司与美国从事海藻生物燃料业务的生物石油公司于年月组建合资企业公司,在夏威夷用公顷面积的实验基地作为海藻养殖场,建设利用海藻生长和生产植物油用以转化为生物燃料的中试装置,进行为期年的生产生物柴油实验’”〕。公司也与美国可再生能源国家实验室、出守公司签署了协议,共同开展© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
润滑油与燃料第卷总第凶期显,已经逐渐掀起一股热潮。美国能源部对利用微藻制备生物燃料已进行了多年的研究,并取得了很大进展。其他国家、科研机构、各大公司包括著名的、等大型石油公司也在该领域纷纷投人资金。全球有很大的海域还没有开发利用,若充分利用这些海域大量培养藻类,
可以最大效用的利用资源和带来经济收益。但同时该研究也面临着问题,包括如何选择、种植微藻,以及如何更有效地提炼油脂、降低前期研发投资等,都有待科研人员进一步深人解决。
︸论低专﹄
利用微藻制备生物燃料的应用前景大力发展利用微藻制备生物燃料产业,不但可以解决传统原料来源单一、价格昂贵等一系列问题,它还有着其自身的发展优势,包括〔川和现已初步实现产业化的玉米等粮食作物制取生物柴油的方式相比,海洋微藻产量高,单位面积产量是粮食的几十倍,生长周期短、繁殖快,并且培养时间短,在很短的时间内可获得大量产品。微藻在水域淡水或海水均可中生长繁殖,不依靠土壤,不存在与农业用地相竞争的问题,不占用耕地,不影响农业生产。微藻的含油量相对较高,其生长繁殖和油脂的制备都可以实现工业自动化。微藻个体小、木素含量很低,易粉碎干燥,
用藻类来生产液体燃料所需处理和加工条件相对较低,生产成本与其他生物燃料原料相比相对较低。微藻生长可以消耗大量的二氧化碳,并且在微藻培育过程中加人二氧化碳,可令微藻的产量大幅度增加,从微藻到油的生产过程也可以实现零排放,具有良好的环保效益。例如,我国海南绿地微藻生物科技公司通过利用二氧化碳废气来养殖微藻生产生物柴油的试验近日在海南省乐东黎族自治县获得成功,微藻含油率达到,该公司计划投资万美元在海南建设干微藻项目,项目建成投产后可形成年产生物柴油万的生产能力。
