微藻油脂制备生物柴油的研究
微藻与生物柴油知识点总结
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。
微藻制取生物柴油研究进展
微藻制取生物柴油研究进展(不出现-固碳)一是稿子主要是讲微藻制生物柴油，建议把固碳部分单独写一个，这个稿子题目中就别出现固碳了。
制生物柴油是固碳的重要形式，但固碳不全是制生物柴油。
微藻能将二氧化碳转化为生物燃料、食品、饲料和高价值的生物活性物，而且这些光合微生物还可用于生物除污以及作为固氮生物肥料，好比日光驱动的细胞工厂。
微藻能够提供不同类型的可再生生物燃料，包括用海藻生物质经厌氧消化后产生的甲烷、从微藻油脂中提取的生物柴油以及直接光生物合成的生物氢气。
利用微藻做燃料的构想不自今日始，随着石油价格的节节上涨，这种想法目前越来越受到重视；而燃烧化石能源导致全球变暖给人们带来的新忧虑，使得微藻燃料具有了更重要的意义。
一、微藻来源与功能作用（一）微藻的来源微藻是指一些微观的单细胞群体，是最低等的、自养的释氧植物。
它是低等植物中种类繁多、分布极其广泛的一个类群。
无论在海洋、淡水湖泊等水域，或在潮湿的土壤、树干等处，几乎在有光和潮湿的任何地方，微藻都能生存。
若要大规模地利用藻类生物质来制取生物柴油，就必须保证有充分的藻类生物质。
目前藻类的来源主要有2个途径，一是收集湖泊、河湾、水库、池塘等富营养化水体中天然生长的大量浮游藻类；二是人工户外养殖制备，这也是获取藻类生物质的最主要和最有效的方法。
微藻是一类在水中生长的种类繁多且分布极其广泛的低等植物，它是由阳光驱动的细胞工厂，通过微藻细胞高效的光合作用，吸收CO2，将光能转化为脂肪或淀粉等化合物的化学能，并放出O2。
微藻是光合效率最高的原始植物，也是自然界中生长最为迅速的一种低等植物，而且某些微藻可以生长在高盐、高碱环境的水体中，可充分利用滩涂、盐碱地、沙漠进行大规模培养，也可利用海水、盐碱水、工业废水等非农用水进行培养，还可以利用工业废气中的CO2。
因此，微藻生物柴油成为了潜在的能源研究热点。
（二）微藻制备生物柴油的优势1．微藻可以实现二氧化碳的减排随着石油、天然气和煤炭大量的消耗和使用，许多城市的空气质量状况较差，严重威胁着城市的发展和人们的健康。
用于微藻油脂转化生物柴油的固体催化剂研究
ｃ － ｙ Ｒ Ｉ ｃ 。 一 。 一 ｃ Ｈ ３ Ｈ 。 一 Ｈ ２
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图 ２ 吸附等温线
图 ３ 样 品的 Ｘ射 Ｄ 结果 。从 图中可 以看 出，载 体 Ｌ ａ Ｂ ａ Ａ１ 分 别在 ２ ０为 ２ ０ ｏ ，３ ４ ｏ ，３ ７ ｏ ，４ ６ ｏ 和６ ７ ｏ 处 出现 明显 的衍射 峰 ，为大 比表 面积Ｙ — Ａ１ ２ Ｏ３ 的特征 峰 ； 样品５ ＫＯ Ｈ ／ Ａ１ 和１ ０ ＫＯ Ｈ ／ Ａ１ 的衍射 谱 图与载 体
（ ■ ■ 了 ＿ － ■ ＿ ■
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更 高方 向移动 ，尤其 是 ３ ０ ＫＯ Ｈ ／ Ａ１ 和３ ５ ＫＯ Ｈ／ Ａ１ ，在 Ｐ ／ Ｐ ０ 接近 １ 时仍 然没 有发生 吸 附饱 和 ，吸 附平 台不 明显 ，说 明随 负载 量 的增加 ，催化 剂 的孔 结构 发 生变 化 ，孔 结 构 变得 不 规 整 。催 化 剂 ３ ０ Ｋ ＯＨ ／ Ａ１和 ３ ５ ＫＯＨ ／ Ａ１ 的吸 附等 温线 显示 其滞后 环 的形成 Ｈ１型 和 Ｈ３型 的混合 ，表 明 出现 了狭缝 孔 导致催 化剂 的
国标-》应用工程微藻制备生物柴油的新途径
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
微藻制备生物柴油的研究一、微藻概述藻类，尤其是海洋单细胞藻类，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。
随着科技水平的不断提高，人口的不可逆性增长、人类生活水平的不可逆性提高、陆地资源和可耕种面积的不可逆性减少，全球性食品资源短缺压力日益增加。
开发和利用海洋微藻是最长远的解决人类食品资源和能源的重要途径。
因为藻类不仅富含蛋白质、脂肪和碳水化合物这三大类人类所必需的要素，而且还含有可燃性油类、各种氨基酸、多种维生素、抗生素、高不饱和脂肪酸以及其他多种生物活性物质，是人类向海洋索取食品、药品、燃料、生化试剂、精细化工产品以及其他重要材料的一把金钥匙。
微藻是一类单细胞生物，与陆地微生物相比，微藻具有如下特点：(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。
1、小球藻简介小球藻(Chlorella)是小球藻属绿藻门，绿藻纲，绿球藻目，卵孢藻科，小球藻属，包括大约10 个种. 小球藻细胞组成中的蛋白质含量为7.3%~88%，碳水化合物为5.7%~38%，脂类为 4.5~86%。
利用微藻制取生物柴油的方法
利用微藻制取生物柴油的研究进展朱晗生物技术07Q2 20073004104摘要：随着人口增长的加速，自然资源日益短缺，而且面临着枯竭的危险。
传统能源枯竭的焦虑，引起了人们对可再生的生物资源浓厚的兴趣。
本文主要讨论了微藻，生物柴油以及利用微藻发酵制取生物柴油的研究进展。
关键词: 微藻; 生物柴油; 发酵0 前言生物柴油(Biodiesel)即脂肪酸甲酯, 是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料，是一种可生物降解、无毒的可再生能源。
生物柴油是生物质能的一种，作为一种清洁的低碳燃料,其含硫和含氮量均较低,同时灰分含量也很小,所以燃烧后SO2 、NO 和灰尘排放量比化石燃料要小得多,是可再生能源中理想的清洁燃料之一[1]。
但是由于较高的原材料成本，生物柴油的价格高于传统柴油,因此选取合适的、低成本的植物油脂资源来积极发展和生产生物柴油是发展的总趋势。
利用微藻制取生物柴油，不仅能够降低成本，另外，有些微藻会引起水华，赤潮等爆发，消耗水中大量的溶解氧，并会上升至水面而形成一层绿色的黏质物，使水体严重恶臭，水体中生物大量死亡，因此，如果利用此类微藻资源，还减轻环境负荷。
自1988 年以来,许多欧洲国家就已经开始将生物柴油作为传统柴油的替代品加以利用，并取得了较好的效果。
本文就利用微藻发酵生物柴油的制取进行综述,并讨论了存在的问题及其应用前景。
1 生物柴油生物柴油是典型“绿色能源”，它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。
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。
目前生物柴油的制取方法主要有以下几种：利用油脂原料合成生物柴油的方法；用动物油制取的生物柴油及制取方法；生物柴油和生物燃料油的添加剂；废动植物油脂生产的轻柴油乳化剂及其应用；低成本无污染的生物质液化工艺及装置；低能耗生物质热裂解的工艺及装置；利用微藻快速热解制备生物柴油的方法；用废塑料、废油、废植物油脚提取汽、柴油用的解聚釜，生物质气化制备燃料气的方法及气化反应装置；以植物油脚中提取石油制品的工艺方法；用等离子体热解气化生物质制取合成气的方法，用淀粉酶解培养异养藻制备生物柴油的方法；用生物质生产液体燃料的方法；用植物油下脚料生产燃油的工艺方法，由生物质水解残渣制备生物油的方法，植物油脚提取汽油柴油的生产方法；废油再生燃料油的装置和方法；脱除催化裂化柴油中胶质的方法；废橡胶(废塑料、废机油)提炼燃料油的环保型新工艺，脱除柴油中氧化总不溶物及胶质的化学精制方法；阻止柴油、汽油变色和胶凝的助剂；废润滑油的絮凝分离处理方法。
微藻生物柴油生产中的油脂提取分离技术
微藻生物柴油生产中的油脂提取分离技术微藻生物柴油作为一种清洁可再生的能源替代品，在全球能源结构转型中扮演着日益重要的角色。
其生产过程涉及多个技术环节，其中油脂提取分离技术尤为关键，直接影响到生物柴油的产量与质量。
以下是微藻生物柴油生产中油脂提取分离技术的六个核心方面：1. 微藻培养技术的优化微藻生物柴油生产的起点是高效微藻的培养。
通过选育高油脂含量、快速生长的微藻品种，并优化培养条件（如光照强度、温度、营养盐配比等），可以显著提高微藻的生物质产量和油脂积累效率。
开放式池塘、封闭式光生物反应器和混合培养系统等不同培养模式的选择需根据地域条件、成本效益及环境影响综合考虑。
2. 预处理技术微藻收获后，预处理步骤旨在破坏细胞壁，释放内部油脂，为后续的提取做好准备。
物理法（如机械破碎、超声波处理）、化学法（使用酸碱或氧化剂）和生物酶解法是常见的预处理手段。
生物酶解因具有环境友好、温和条件下的高效破壁能力而受到青睐，但酶的成本与稳定性仍需进一步研究优化。
3. 油脂提取技术油脂提取是将微藻细胞内的油脂转移到溶剂中的过程。
常用的提取溶剂包括无毒环保的乙醇、丙酮和超临界二氧化碳（SC-CO2）。
超临界CO2提取技术因其能效高、环境影响小，且提取产物纯净度高而成为研究热点。
该技术利用CO2在特定压力和温度下呈现超临界状态的特殊性质，有效溶解并萃取出油脂，且提取后易于回收CO2循环使用。
4. 分离纯化技术提取得到的油脂混合物含有多种杂质，需通过精炼过程去除，以获得高品质的生物柴油原料。
常用的分离技术包括沉淀、过滤、离心分离和分子蒸馏等。
分子蒸馏作为一种高效的热分离技术，能在较低温度下实现高纯度的油脂分离，尤其适用于热敏感物质，有利于保留油脂的生物活性成分。
5. 副产品回收与综合利用微藻生物柴油生产过程中产生的副产品，如蛋白质、多糖、核酸等，具有很高的附加值。
这些副产品的回收与再利用不仅能够提高整体经济效益，还能减少废物排放，实现生产过程的循环经济。
微藻制备生物柴油的研究
微藻制备生物柴油的研究一、小球藻简介小球藻(Chlorella)是小球藻属绿藻门，绿藻纲，绿球藻目，卵孢藻科，小球藻属，包括大约10 个种. 小球藻细胞组成中的蛋白质含量为7.3%~88%，碳水化合物为 5.7%~38%，脂类为4.5~86%。
小球藻细胞中脂类含量的增加主要是由于脂肪酸积累的结果。
在氮饥饿条件下，蛋白核小球藻在生长时可形成高达86%的脂类，而在正常的小球藻细胞中，脂类含量为25%。
在正常和氮饥饿条件下生长的小球藻在脂肪酸组成上没有明显的差异。
此外，小球藻的异养培养技术，特别是高细胞浓度培养技术的研究得到了较深入的发展，这对制备生物柴油需要高生物量的微藻来说，也是具有重要价值的。
小球藻中脂质含量的提高主要由于乙酰辅酶A 羧化酶(ACC)基因在微藻细胞中的高效表达，在控制脂质积累水平方面起到了重要作用。
选择合适的分子载体，使ACC 基因在细菌、酵母和植物中充分表达，还进一步将修饰的ACC 基因引入小球藻中以获得更高效表达。
二、脂肪酶的提取、制备及油脂制备生物柴油2.1小球藻培养小球藻置于26℃(±1)光照培养箱通气培养, 光照强度3500lux~4500lux。
培养基成分：Glucose 10g/L，KNO32.0g/L，KH2PO41.25g/L，MgSO41.25g/L，FeSO420mg/L，初始pH8。
自养小球藻培养在标准培养基中,通过光合作用进行自养生长,从而获得绿色的自养小球藻。
通过改变标准培养基中的营养成分,即将甘氨酸成分降至0.1g/L,另加入10g/L葡萄糖,原来绿色的小球藻细胞便通过吸收葡萄糖进行异养生长,从而获得黄色的异养小球藻。
待异养藻细胞生长到对数期后期时,离心收集藻细胞。
2.2粗酶的提取和精制用匀浆法浆细胞破碎，获得最大蛋白含量及最高总酶活的粗酶液，对细胞破碎得到的粗酶液进行硫酸铵沉淀，当硫酸铵浓度为43%时，除去杂蛋白，再将硫酸铵浓度提高到85%沉淀酶液，将沉淀溶于蒸馏水，采用透析或葡聚糖凝胶G—25脱盐。
利用微藻制取生物燃料的研究进展
技术进展
现代化工 Modern Chemical Industry
第 29 卷第 7 期 2009 年 7 月
利用微藻制取生物燃料的研究进展
唐 ,芮 蕾 ,张 颖 ,郭庆祥 (中国科学技术大学化学系 ,安徽 合肥 230026)
摘要 :综述了近年来国内外利用微藻制取生物燃料的最新进展 ,对利用微藻制取生物柴油 、热裂解油 、生物氢气以及从微藻
目前 ,制备生物柴油的主要方法是通过提取高 等动植物以及工程微藻等水生植物的油脂 ,再通过 酯交换反应制取生物柴油[7] 。微藻油脂在很多方面 与高等动植物油脂相当 ,都是高级脂肪酸甘油酯 。 微藻作为生产生物柴油的载体与动植物载体相比具 有显著的优势 ,其优越性见表 1 。从表 1 中可以看 出 ,在满足美国交通燃油 50 %的条件下 ,微藻作为生产 生物柴油的载体占地面积少 、产油率高 。与其他动植 物相比 ,微藻生长速度快 ,生长周期短 ,含油量较高。
中提取高附加值的化学品的方法和技术进行总结与概括 ,并将微藻与其他能源作物制取的生物燃料作比较 ,指出微藻是一种具
有广阔应用前景的可再生能源 。另外提出应从生物 、化学和工程 3 个方面同时入手 ,以解决当前利用微藻制取生物能源所存在
的问题 。
关键词 :微藻 ;生物柴油 ;生物油 ;生物氢气
中图分类号 :S215
Key words : microalgae ; biodiesel ; bio2oil ; bio2hydrogen
由于生物质能是一种可再生清洁能源 ,产量大 , 对环境友好 ,因此具有较大的发展前景 ,并有望替代 化石燃料能源 ,从而引起了广泛兴趣并且受到各国 普遍重视[1 - 3] 。目前可以用来生产生物质洁净能源 的原料主要包括粮食作物 、油料植物 (豆油 、花生油 、 菜籽油等) 、木质纤维素和微藻等 。其中微藻作为生 物能源同其他生物质 (木质纤维素和油料植物) 相比 具有显著的优势[4] :生长速度快 、占地面积小[5] ;培 养时所需的水量较少 ;可以耐受高浓度 CO2 的环境 ; 燃烧时释放的氮硫氧化物很少 。本文着重介绍了微 藻作为生物燃料几方面用途 :制备生物柴油 、生物裂 解油 、生物氢气和提取化学品 ,并对由微藻和其他原 料制取的生物燃料进行了比较 ,探讨了利用微藻制 备生物燃料的优点和存在的问题 。
基于微藻制备生物柴油的研究
基于微藻制备生物柴油的研究随着经济和技术的发展，越来越多的人开始关注可再生能源的发展和使用。
从风能、太阳能到水力能，这些可再生能源的发展已经成为我们社会的重要议题。
而在这些可再生能源当中，最具可持续性的能源之一就是生物柴油。
生物柴油是一种由植物或者动物油脂转化而成的柴油替代品，它现在已经被广泛应用在农业、航运、军事和工业领域。
微藻作为一种新兴的制造生物柴油的来源，已经引起了人们的广泛关注。
微藻是一种独立于土地和淡水资源的真正的“超级生物”，它可以利用太阳能进行光合作用，并且在较短的时间内实现大规模的繁殖。
此外，微藻油所含的油酸、亚油酸和硬脂酸等成分与常规石油柴油具有相同的化学结构，因此，具有很高的生物降解性和可再生性。
当前，基于微藻制备生物柴油的研究已经取得了许多进展。
下面，我们将就基于微藻制备生物柴油的研究进行探讨。
一、微藻的筛选与培养从大量的微藻物种中筛选出高油脂产量的微藻物种是制备生物柴油的关键之一。
科学家们进行了大量的微藻筛选工作，最终选出了产量较高的微藻品种，如麦角藻、轮虫藻、硅藻等。
针对不同的微藻品种，科学家们采用了不同的微藻培养技术。
其中比较常用的微藻培养方式包括批量培养、连续培养和悬浮培养等。
二、微藻的油脂提取与转化微藻油脂提取技术是生产生物柴油的关键。
目前，常用的油脂提取方法主要有溶剂提取法、机械压榨法、微波法、超声波提取法等。
其中，超声波提取法是一种比较有效的提取方法。
它不需要额外的化学试剂，只需要超声波的作用就可以实现油脂的有效提取。
经过油脂提取后，科学家们需要将油转化为可用于柴油引擎的生物柴油。
其中，生物柴油转化反应的最核心部分就是酯化反应。
酯化反应通常利用催化剂来促进，这样可以大大提高反应速率。
酯化后的生物柴油的性能与石油柴油相似，可以直接用于柴油引擎。
三、微藻的生产成本控制尽管微藻的制备生物柴油的技术和产业发展前景十分广阔，但是在现实中，基于微藻制备生物柴油的生产成本却比较高。
利用微藻生产生物柴油
陆德祥,吕 锋,张耀群,等.利用微藻生产生物柴油[J].江苏农业科学,2010(6):560-562.利用微藻生产生物柴油陆德祥,吕 锋,张耀群,张 敏(南通农业职业技术学院,江苏南通226007)摘要:微藻是最古老的单细胞植物类生物,能利用太阳光能和二氧化碳(CO2)进行光合作用并转化为生物质的从这种生物质中即能获得有用成分,也能得到生物柴油。
微藻生物柴油技术包括富油微藻的筛选和培育、优良高油藻种的获得;然后是富油微藻的培养、生成微藻生物质;再经过采收、加工转化为微藻生物柴油。
笔者阐述了以微藻作为原料的生物柴油优势,介绍了国内外微藻生物柴油的应用现状、基因工程技术调控微藻脂类代谢途径的研究进展,以及在微藻构建工程中面临的问题和应采取的对策,并提出了微藻能源的开发前景。
关键词:微藻;能源;生物柴油;太阳光能;富油微藻中图分类号:S216.2 文献标志码:A 文章编号:1002-1302(2010)06-0563-03(上接第559页)4 结语我国已进入老龄化社会,在未来的几十年中,人口老龄化的现象还会继续加剧[9-10]。
在居家养老和老龄化大背景下,居住区室外环境对老年人来讲几乎与住房同等重要,为了提高老年人的生活质量,使老年人 老有所乐,营建高质量的居住区老年户外活动绿色空间显得尤为重要。
然而,目前居住区室外环境绿化尚未适应老龄化的降临,老年人整体满意度不高。
针对老年人特有的生理及心理特征,营建以人为本、重视老年特殊社会群体的行为和心理活动需求的安全、舒适、美观的户外绿化环境,促进老年人之间以及与其他年龄结构人员之间的交流,丰富他们的精神生活,满足老年人保健、休闲、娱乐、交往等不同需求,让他们能够身心健康地安度晚年,既具有深远的意义又任重而道远。
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微藻生物质的生产与利用研究
微藻生物质的生产与利用研究第一章：概述微藻是一类单细胞藻类，具有高度的多样性和广泛的分布性。
近年来，微藻作为一种高效的生物质资源被越来越多的人们所关注。
微藻生物质能够实现光能转化为有机物质并利用其作为能源，具有可再生性、无污染、无竞争等特点。
其中，利用微藻生产生物柴油、生物氢和生物气体等能源是当前微藻生物质研究的热点方向。
第二章：微藻生产生物柴油生物柴油是一种用于柴油发动机的可再生能源，相对于传统石油柴油，生物柴油与二氧化碳的排放量减少了60%以上。
利用微藻生产生物柴油是目前最为热门的微藻生物质利用研究方向之一。
生产生物柴油的微藻主要包括绿藻、硅藻和蓝藻等。
在生产生物柴油过程中，主要是通过利用微藻光合作用产生的生物质，将其转化成油脂。
一般而言，生产生物柴油的主要方式就是通过微藻的培养和采收。
其中，微藻的培养需要注意的是，要选择合适的培养基、培养条件以及光照强度等参数。
此外，微藻采收中也有多种方法，例如离心、过滤、共沉淀等。
通过充分利用处理微藻细胞后的油脂，可以得到高品质的生物柴油。
第三章：微藻生产生物氢生物氢是一种绿色的燃料，具有无污染、高效、环保等特点。
利用微藻生产生物氢已成为人们关注的新技术。
微藻是一种高效的生产生物氢的载体，通过微生物代谢将微藻光合作用中产生的有机物转化为氢气，达到生产生物氢的目的。
生产生物氢的关键在于选择合适的微藻种类和光照方法。
在微生物对有机物进行降解的时候，光照强度也是一个非常关键的影响因素。
此外，微藻的含水量、培养温度等参数也是影响生物氢产生的因素。
通过调整微藻的培养环境以及采取适当的措施，可以达到更高效的生产生物氢的效率。
第四章：微藻生产生物气体利用微藻生产生物气体也是近年来人们追求的新技术之一。
微藻生产生物气体的原理与生产生物氢类似，均是利用微藻光合作用中产生的有机物，通过微生物代谢将其转化为气体。
利用生物质气化技术，可以将微藻的产物转化为气态的生物气体。
其中，最常用的产气技术为微生物发酵产气和热化学气化两种。
藻中提取生物柴油
生物柴油
生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻 等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交 换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是生 物质能的一种，它是生物质利用热裂解等技术得到的一种长链脂 肪酸的单烷基酯。生物柴油是含氧量极高的复杂有机成分的混合 物，这些混合物主要是一些分子量大的有机物，几乎包括所有种 类的含氧有机物，如：醚、酯、醛、酮、酚、有机酸、醇等。
国内外研究现状
2、澳大利亚现状 2009年底，笔者有幸从澳大利亚墨尔本获得澳大利亚的 “富基绿色 新能源生物柴油(Fulifuelblodiese1)”项 目的资料，从中得知，该项目进 行了大量的藻类优良品种筛选工作，在5×10多种海藻中，最终精选出脂 质含量高的3个优秀品种，a)微拟球藻(Nannochloropsissp)，其脂质含量 为净重的31％～68％；b)裂殖壶菌(Schizochytriumsp)，其硅藻脂含量为 净重的50％～77％；C)布朗葡萄藻(Botryococcusbraunii)，其硅藻脂质含 量为净重的25％～75％。这3种微藻中，以微拟球藻最优，因为其抗菌力 强，生命力顽强；易于生养，培育简单，处理方便；咸水物种；高脂质含 量(脂质达净重的70％)。
•
•
海藻生产和海藻油提取
• 藻类的厚壁孢子具有坚韧的细胞壁，会阻碍对细胞内生物质的提取。 因此在提取海藻油前，必须对海藻细胞进行破壁处理。超声波法或超 微加超声法是目前实验室对藻细胞进行破壁的常用方式，且破壁效率 高，一般细胞破壁率都可以达到95% ~ 98%。在海藻生物柴油工厂采用 这类破壁方法存在两个主要问题，一是设备昂贵，二是能耗高。 • 采用机械破壁法、物理法和酶解法对螺旋藻进行破壁试验证实，机构 法的破壁效果较好且易操作，而研磨法是螺旋藻细胞的最佳破壁方法 ，在胶体磨和匀质机上进行螺旋藻细胞的破壁试验效果更理想。
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用〔。 ’ 但是由 较高的 〕 于 原材料成本［ ２ １ 使得生物柴油
的价格高于传统柴油， 因此选取合适的、 低成本的植 物油脂资源来积极发展和生产生物柴油是发展的总
趋势。
１ 材料和方法
１１ 微藻培养与油脂制备 ． 本实验选用的材料小球藻， 由美国Ｔｘ 大学提 ｅｓ ａ 供。小球藻置于２０（ 光照培养箱中通气培养， ６ １ Ｃ １ ）
反应４ 可形成高质量的生物柴油。 ｈ 微藻生物柴油的密度为０８ 掩－－、 ． ４ Ｌ１ ６ 粘度５ ｘ ４４９）热值高达４Ｍ ＂ ． １－（ Ｃ、 ２ ０ ０ １Ｊ ｋ－ 这些特征与传统柴油相当， ｇ＇ 。 且微藻生物柴油具有更低的冷滤点（ １ Ｃ及良 一 １ ） 好的发动机低温启动性能， 此 ９ 因
分， 将甘氨酸 即 成分降至Ｏ１ Ｌ＇ ． － 另加人 ｌ ＂ ｇ ， ＂ Ｏ Ｌ＇ ｇ －
葡萄糖， 原来绿色的小球藻细胞便通过吸收葡萄糖 进行异养生长， 从而获得黄色的异养小球藻。待异 养藻细胞生长到对数期后期时， 离心收集藻细胞， 然 后冷冻干燥并制备藻粉。藻细胞的脂类含量测定参
考Ｍ ｏ ［的 ｉ 等［ 方法。 ａ ６ １ 异养小球藻油脂制备方法是
（ ， ， Ｔ） 在所有实验中 用量均为９１ ． ３５９ 。 ０００ 油的 ．ｇ ２
反应混合物包括微藻油脂 、 甲醇和浓硫酸。反 应物加热至一定温度， 并在所设置的反应时间点终 止反应， 然后将反应液转移至分液漏斗中静置、 分
层。
表１ 显示了在不同的温度和催化剂（ ０） 玫Ｓ４用 量条件下微藻生物柴油产率和密度的变化。从表 １ 中可看出， ５℃条件下可获得较高的生物柴油产 在 ０
生物油燃料的良 好材料。小球藻是一种可通过改变 其培养基的化学成分使其生长方式改变而进行 自 养 或异养的绿藻， 其通过异养生长可获得高脂肪含量。 异养生长不仅可以提高生长效率， 还有利于藻细胞 内某些代谢产物（ 如脂类等） 的积累， 从而可降低生 物质和油脂的生产成本。然而目 前有关生物柴油制 备的研究基本上都集中于蔬菜油（ 如大豆油、 葵花子
藻类具有光合作用效率高、 环境适应能力强、 生
光 强为４ ｒ１ ． 养小 培养在 培 ０ｍ ＂ ｓ ｐｏｍ － ＿ ＇ ２ 。自 球藻 标准
养基中， 通过光合作用进行 自 养生长， 从而获得绿色 的自 养小球藻。通过改变标准培养基中的营养成
长周期短、 生物产量高的特点［１因 ［ ， 此藻类是制备 ３ ， ４
第 ２卷 第２ ８ 期
２０ 年 ２ ０７ 月
阳 能 学 报
Ｅ ＲＧＩ Ｓ Ａ Ｉ Ｓ ＮＩ Ａ ＮＥ ＡＥ ＯＬ Ｒ Ｓ Ｃ Ｉ
Ｖｏ ． ｌ２ ９
Ｎ ． ２ ｏ
２０ ０７
文章编号：０５－ ９（ ０ ） － １－ ２４ ０６２ ７０ ０ ９ ４ ０ ０ ２２ ０
微藻油脂制备生物柴油的研究
缪晓玲‘ 吴庆余２ ，
物质的量 比
ｂ ． 对密度的影响
图 １ 不同醇油物质的量比 对微藻生物
了大量微藻油脂。这些微藻油脂在 ３９， ００ 醇油物质 的量比为５ ： 以及浓硫酸催化（ ６１ 用量为原料油的 １ ％） ０ 条件下经醋交换反应 ４ 可形成高质量的生 ０ ｈ
柴油产率（） ａ和密度（） ｂ的影响 Ｆ ． ｆｃ ｏｄ ｅ ｎｍｌ ｒｉｏｍｔ ｎ ｔｏ ｉ ｌ ｅｓ ｉ ｒ ｔ ｒ ｆ ａｏ ｏ ｇ Ｅ ｔ ｆ ｅ ｏ ａｏ ｅ ｌ ｉ ｆ ａ ｔ ｈ ｌ ｏ ｏ ｏ ｔ ｙｌ（） ｔ ｓ ｃｉｇｖ （） ｉｉｅｐｄ ｔ ｎ ｉ ａ ａ ｈ ｐ ｉ ｒｉ ｏｂｄｓ ｒｕ ｈ ｅ ｅ ｄ ｎ ｅ ｆ ａｔ ｂ ｆ ｅｌ ｃ ｄ ｅ ｃ ｙ
结果表明， 微藻油脂的酸催化醋交换反应的最佳条 件应为 ３９， ０ ０ １ ％催化剂用量以及 ５： 的醇油物 ０ ０ ６１ 质的量比； 在此条件下， 内可获得密度为０８４ ５ ｈ ． 的玲等 ： 微藻油脂制备生物柴油的研究
油的一些特性， 传统柴油的特性〔，〕 并同 １７ 作了比 ，， ２８
的密度均随着反应时间的延长呈逐渐下降的趋势。 但醇油物质的量比为 ５：时， ６１ 生物柴油产物密度是 在最短时间 ４ ｈ内下降到最低点， 获得了密度为 ０８４ ． 的生物柴油； ６ 而醇油物质的量比为 ３：和 ４ ０１ ５ ：时， ５ ７ 其产物密度才趋于最低。以上实验 １ 需 一ｈ
８：时获得的生物柴油的密度较高， ４１ 且甲醇用量太 大时给随后的分离带来不便。因此， 我们又进一步 用３：，５１ ５： 的醇油物质的量比探讨了反 ０１４ ：和 ６１ 应过程中生物柴油产物密度随时间的变化情况（ 图 ２。由图２ ） 可看出， ３ 在这 种条件下生物柴油产物
０． ０．
只
０．７ ８８
０． ７ ８５
注： 催化剂用量是以原料油重量为基准， 反应的醇油物质的量比均为３： ０１
实验中对比了６ 种不同醇油物质的量比对产物 比率及其密度的影响。从图 １ 可看出， 在醇油物质 的量比为４：和 ５： 时可获得高产率、 ５１ ６１ 低密度的 生物柴油， 醇油物质的量比为３：时也可获得较低 ０１ 密度的生物柴油。醇油物质的量比为２：， ：和 ５１７ １ ０
率， 而较低密度的生物柴油则是在 ９℃下获得。在 ０ 相同的温度条件下， 催化剂用量为 １ ％时可获得较 ０ ０ 低密度的生物柴油。最低密度的生物柴油则是在 ９Ｏ、 ０ 催化剂用量为 １ ％的条件下获得。但在该条 Ｃ ０ ０ 件下的生物柴油产率却最低， 这可能是由于高温、 高 浓硫酸用量会使一些微藻油脂被烧焦， 从而使产率 降低。催化剂用量为 １ ％条件下， ℃和５℃时的 ０ ０ ３ ０ ０ 产率及密度没有很大差异（ １， 表 ）因此从降低成本 的角度考虑， 微藻油脂的酸催化醋交换反应条件为
１ 生物柴油产率的计算 ． ３ 将分层得到的上层粗制生物柴油先用等量的石
油醚洗涤， 离心 １ ０ｒ ｉ， ｉ， ２ ０ ｍｎ １ｍｎ取上层有机相并 ０ ／ ０
用两倍体积的５℃蒸馏水洗涤， ０ 然后离心， 直至完全 透明。分离出上层透明的油相， 用无水硫酸钠干燥 后， 在旋转蒸发仪上将石油醚蒸发干净， 得到澄清透 明的产品生物柴油。将产品生物柴油称重， 并以所 用的微藻油脂重量为基准计算生物柴油的产率。 １４ 生物柴油的分析 ． 分析了生物柴油的密度、 粘度、 热值、 酸值、 凝点 及冷滤点等。利用 ｖ ｉＥ 元素分析仪测定生物柴 ａｏ Ｌ ｒ－ 油的 ＣＨ Ｏ Ｎ元素组成。 ， ，，
（． １ 上海交通大学生命科学技术学院， 上海 ２０４ ； ０２０ ２ 清华大学生物科学与技术系， ． 北京 １ ０４ ０８ ０
摘 要：利用正己烷从异养生长的小球藻（ 脂类化合物含量高达细胞干重的５％， 养藻细胞（ ％） 倍） ５ 是自 １ 的４ 细 ４ 胞中提取获得了大量油脂。这些异养微藻油脂在 ３９、 ００ 醇油物质的量比为 ５： 以及浓硫酸催化条件下经醋交换 ６１
ｕｄｒ ｓ ｅ １ ａ ａｏ ｅ ａｏｔｏ． ｃ ａ ｓｑａｔ ｂ ｄ ｉ ｅ ｈ ｍ ｌ ｒｉｏｍｔ ｎｌ ｉ Ｔｅ ｌｔ ｎｔｗｓ ｅ ｏ ｏ ｗｉ ｔ ｎｅ ｔ ａ ３ ： ｒ ｆ ｈ ｏ ｈ ａ ｙ ｕ ｉ ａ ａ ｎ ｇ ｈ ｍ ０ ｏ ｔ ｅ ｌ ｔ ｙ ｓ ｌ 催化剂量
其应用价值更高。 关键词：生物柴油； 异养； 微藻油脂； 酸催化
中图分类号：Ｔ ６ Ｋ 文献标识码：Ａ
０ 引
言
生物柴油即脂肪酸甲醋， 是一种可生物降解、 无 毒的可再生能源。自１ ８ ９ 年以来， ８ 许多欧洲国家就 已经开始将生物柴油作为传统柴油的替代品加以利
出了一种利用异养微藻油脂制备高质量生物柴油的 方法。研究结果表明： 利用异养微藻油脂通过酸催 化的醋交换反应可获得与传统柴油相当的生物柴 油， 其应用价值更高。
ａ ． 对产率的影响
０
５２ ０ ４ ． ｘ 一 １
一１ ２ 一１ １
（．一 ． ｘ ４ １ ４１ １－ ９ ） ０
一５ ０一１ ０ 一６． ｍａ ７ ｘ ０． ｍａ ５ ｘ ４ ０￣４ ５ １８ ．１
刃
０
０
…８
９
一山 ・罗 ＼ 侧 脚
０
， 户
酸值／ｇＫＨ ＂ ’ ｍ（Ｏ ） 一 ｇ 热 Ｊ 一 Ｍ 吨 ’ 值／
［］ Ｃ ［ ］ Ｈ／
０ 八
０． ４ ７ ３
４１ １８ ．１
０
３ 结
０８ １ ．６
论
２： ５１ ０１ ５１ ５ ： ７ ： ３ ： ４ ： ６１ ０１ ４ １ ８ ：
可通过在培养基中加人有机碳源， 降低无机氮 源的条件下进行小球藻异养生长， 在细胞内大量脂 肪积累。利用正己烷从这些异养藻细胞中提取获得
特性
２： ５１ ３ ： ０ １ ４ ： ５１ ６ １ ７ ： ５ ： ０１ ８ ： ４ １
微藻生物柴油
０． ４ ６ ８
柴油
０． ３ ８８
物质的量比
密度 ｇ － ｋ Ｌ＇ ／ －
粘度／ ＂ （ ｀） Ｐ ｓ Ｃ ａ ４ ０ 凝点／ ℃ 冷滤点／ ℃
应条件设定［如下： ［ ８ １ ４种硫酸用量（ 为原料油的 ２％， ％， ％， ０ ； 种醇油物质的量比（ ５ ５ ６ １ ％）６ ０ ０ ０ ２ ５
１ ０１ ５ １５ ：，０ １８ ：） ， ：， ：， １７ ：， １以及 ３ ３ ４ ６ ４ 个温度范围
２ 结果和讨论
２１ 微藻油脂的醋交换反应 ． 本实验采用酸催化进行醋交换反应生产生物柴 油， 同时研究了不同温度、 催化剂量及不同醇油物质 的量比对生物柴油产率及其密度的影响。
先将藻粉于研钵中碾磨， 然后用正己烷抽提。微藻
油以 及油菜籽等） 〔１ 方面 １ ， ． 未见异养微藻油脂制备 ２
生物柴油的报道。生产生物柴油最常用的方法是醋
油 皂化值和酸值的测定参考Ｖ ｅｅ ７ 脂的 ｉｎ 等［的方 ｃｔ １
法。
交换法［， 在植物油中 ［即 ５ １ 加入一定量的甲 加热至 醇，