微藻生物柴油产业化技术中的若干科学问题及其分析
微藻柴油的简介及其面临的主要问题
任课教师：张正义微藻柴油的简介及其面临的主要问题目前制约生物柴油发展的难题，主要是原料昂贵、来源不稳定。
由于世界各国采用的多为油料植物、粮食作物等原料，成本高、生长周期长并受环境限制，因此生物柴油的价格远高于传统柴油。
选取合适的、低成本植物油脂资源来发展和生产生物柴油成为各国的研究热点。
而利用藻类生物质生产液体燃料对缓解人类面临的粮食、能源、环境三大危机，有着巨大的潜力。
藻类是最低等的、自养的放氧植物，也是低等植物中种类繁多、分布极其广泛的一个类群，具有生物量大、生长周期短、易培养及脂类含量较高等特点，是制备生物质能源的良好材料。
此外，藻类在增值过程中大量吸收温室气体二氧化碳，在实现清洁能源生产的同时，减排二氧化碳。
微藻生物柴油能够解决目前使用植物原料发展生物柴油面临的耕地不足、气候变化对产量影响大和引起农作物价格上涨等突出问题。
通过转基因技术培育“工程微藻”，繁衍能力高，生长周期短，比陆生植物产油高出几十倍，并且能用海水作为其天然培养基进行工业化生产。
面对植物原料生产生物柴油的诸多问题，利用微藻产油具有不与农业争地的明显优势，而且可用海水作为天然培养基进行大量繁殖。
跟植物一样，微藻也是利用光照产油，但却比植物作物的效率高很多。
大多数微藻的产油量远远超过了最好的油料作物。
不像其他油料作物，微藻生长极为迅速，而且含有极其丰富的油脂。
藻类光合作用转化效率可达１０％以上，含油量达３０％。
微藻的生物柴油产量是最好的油料作物的８～２４倍。
微藻不是一个分类学的名词，而是指那些在显微镜下才能辨别其形态的微小的藻类群体。
微藻通常是指含有叶绿素ａ并能进行光合作用的微生物的总称，其中还包括蓝细菌。
目前发现的藻类有三万余种，其中微小类群占７０％，广泛分布于各种水体。
目前应用生物技术进行大量培养或生产的微藻分属于４个藻门：蓝藻门、绿藻门、金藻门和红藻门。
当前，国内外有许多科学家在探索发现新的藻种，并研制“工程微藻”，希望能实现规模化养殖，降低成本，为获取油脂资源提供一条可靠的途径。
微藻生物柴油的现状与进展
微藻生物柴油的现状与进展一、本文概述随着全球能源需求的持续增长和环境保护意识的日益加强，寻找可再生、环保的替代能源已成为全球科研和工业领域的热点。
微藻生物柴油作为一种新兴的绿色能源，其独特的优势与潜力正逐渐受到人们的关注。
本文旨在全面概述微藻生物柴油的当前发展状况、技术进步、应用前景以及面临的挑战，以期对微藻生物柴油的研究与应用提供有益的参考和启示。
文章将首先介绍微藻生物柴油的基本概念、特点及其作为可再生能源的重要性，然后重点分析微藻生物柴油的生产技术、产业链构建、市场应用等方面的现状与进展，最后探讨其未来发展趋势和可能遇到的问题。
通过本文的阐述，读者可以对微藻生物柴油有一个全面而深入的了解，为相关研究和产业发展提供有益的参考。
二、微藻生物柴油的基础知识微藻生物柴油是一种由微藻经过特定培养和处理过程后提取出的可再生能源。
微藻，作为一类微小的水生植物，具有生长迅速、光合作用效率高、生物量产量大等特点，因此被视为生物柴油生产的理想原料。
微藻生物柴油的生产过程主要包括微藻的培养、收获、油脂提取和生物柴油的合成等步骤。
在微藻培养阶段，需要选择适合的培养基和光照条件，以促进微藻的生长和油脂的积累。
收获阶段则采用离心、过滤等方法将微藻从培养液中分离出来。
油脂提取则利用有机溶剂或物理方法将微藻细胞内的油脂提取出来。
通过酯化或酯交换反应，将提取出的油脂转化为生物柴油。
与传统的化石柴油相比，微藻生物柴油具有可再生、环保、可持续等优点。
微藻生物柴油的原料来源广泛，生长周期短，不受地域限制，因此具有巨大的生产潜力。
微藻生物柴油的燃烧产物主要是二氧化碳和水，对环境影响小，有利于减缓全球气候变化。
微藻生物柴油的燃烧效率高，动力性能良好，能够满足现代交通工具的需求。
然而，微藻生物柴油的生产也面临一些挑战和限制。
微藻生物柴油的生产成本较高，主要包括微藻培养的成本、油脂提取和生物柴油合成的成本等。
微藻生物柴油的生产过程中会产生一些废弃物和废水，需要进行有效的处理和处置。
我国生物柴油产业存在问题与发展建议
我国生物柴油产业近年来取得了一定的发展，但仍然存在以下问题：
原料供应不稳定：生物柴油的生产原料主要是油料作物和废弃油脂，但目前我国的原料供应存在不稳定性和供需矛盾。
生产技术不成熟：生物柴油生产技术相对传统石化燃料而言还比较新，生产设备、工艺、生产过程控制等方面需要不断优化和改进。
价格竞争力较低：生物柴油的生产成本相对较高，与传统石化燃料价格存在较大差距，导致其竞争力较弱。
针对以上问题，可以提出以下发展建议：
加强原料基础建设：政府和企业应加大投资力度，加强原料种植和回收体系建设，提高原料供应的稳定性和可持续性。
推动技术创新：政府和企业应加强技术研发，推动生物柴油生产技术的创新和进步，降低生产成本，提高生产效率和产品质量。
加强政策引导：政府应加强对生物柴油产业的政策引导和支持，制定有针对性的政策措施，促进生物柴油产业的发展和普及。
提高市场竞争力：企业应加强品牌建设和市场营销，提高生物柴油产品的知名度和市场占有率，增强其市场竞争力。
总的来说，生物柴油产业是我国可再生能源产业的重要组成部分，具有重要的环境和经济价值。
针对当前存在的问题，政府和企业应加强合作，推动产业的健康发展，同时加强政策引导和技术创新，提高生物柴油的市场竞争力和产业整体发展水平。
生物柴油技术的研究现状及应用前景
生物柴油技术的研究现状及应用前景随着全球气候变化问题的日益突出，各国之间加速推进清洁能源的开发和利用。
而生物能源作为其中之一，受到更多的关注和重视。
生物柴油，则是生物能源中一个备受关注的领域。
一、什么是生物柴油？生物柴油又称为绿色柴油或生质柴油。
它是一种由动植物油、动植物脂肪或废弃物转化而来的燃料，是一种可再生能源和低碳环保的燃料。
相对于传统柴油，生物柴油可以大幅减少二氧化碳的排放，减缓人类对环境的破坏，与此同时还具有较高的燃烧效率和稳定性。
二、生物柴油技术的研究现状1.生物柴油生产技术瓶颈问题生物柴油生产技术中，关键要素包括原料收购、生物柴油制备、储存、运输、加注等。
其中，生物柴油制备技术是生产中非常关键的环节。
目前，欧美和日本等发达国家已经基本掌握了生物柴油分类制备技术，但是生物柴油性质复杂、成分多样，其生产过程仍然存在着许多难题，如原料利用率较低，节能效果不尽人意，环保措施需要改善等。
2.关键技术的突破近年来，随着生物技术、化学工程、材料科学等领域的不断发展，生物柴油制备技术中出现了一些关键技术的突破，包括了酶催化、微生物发酵、化学催化等。
例如，酶催化技术利用了天然的酶或是人工启发的酶，可以在较低的温度下，高效、稳定地催化酯化反应，其制备的生物柴油品质较高，可以与传统柴油相媲美。
3.生物柴油高效催化技术生物柴油的催化制备技术经过不断的研究和实践，在高效转化废水、糠醛、生物油等废弃物转化成高质量的柴油方面已取得了显著的进展。
例如，固态催化技术的出现，可以显著降低催化过程中的中毒问题，并提高柴油品质；而金属氧化物等催化剂的应用，可以增强对复杂原料的适应能力，实现多种生物油废弃物的转化利用。
三、生物柴油的应用前景生物柴油的整个生产过程都充满了绿色环保和可持续性的理念，是一个高效、低排放、多元化市场的大有前景的发展领域。
1.生物柴油的市场前景随着全球节能减排目标的紧迫性和环保理念的深入人心，生物柴油作为一种具有潜在优势的生物燃料，在许多重要的国家中已经得到了广泛的应用和推广。
微澡-生物柴油--论文
微藻生物柴油的发展前景及研究方向摘要：化石燃料是当前人类使用的主要能源，但其日益消耗殆尽，同时造成了严重的温室效应和环境污染问题，因此，生物柴油被当作化石燃料的绿色替代品，这种可再生的碳中性的能源对于环境和经济可持续发展是必要的．而微藻因含油量高，生长速率快，能利用温室气体CO2等优势，成为制备生物柴油最有潜力的原料之一。
该文介绍了生物柴油的优势，阐述了微藻作为生物柴油原料的优越性，对在微藻生物柴油技术国内外现状及面临的问题和今后的研究方向进行了综述和展望。
关键词：生物柴油微藻可再生能源综述：随着能源安全和环保问题日益严峻，开发利用环境友好的可再生性能源迫在眉睫。
目前，可替代石油产品的可再生能源主要是生物乙醇和生物柴油。
生物乙醇在国内外的发展已具有一定规模，尤其是利用非粮作物(如木质纤维素等难于水解的生物质)为碳源生产乙醇具有广阔的发展前景，但在低成本生产技术方面一直难以有重大突破。
近年来，生物柴油作为化石能源的替代品，已成为国际上发展最快、应用最广的环保可再生能源，但制约其大规模发展的关键问题是原料严重不足。
近年来，人们普遍认为微藻光自养生长过程合成的油脂是一种极有希望制备生物柴油的原料。
1.生物柴油的优势和缺点生物柴油是以生物体油脂为原料，通过分解、酯化而得到的长链脂肪酸甲酯，是一种可以替代普通柴油使用的环保、可再生能源。
生物柴油的油脂原料来自植物油脂(大豆油、玉米油、菜籽油、棕榈油等)、动物油脂(各种动物脂肪)、微藻脂肪酸以及废弃食用油(地沟油)等。
生物柴油作为化石燃料的替代品，与化石柴油及燃料乙醇等其他液体燃料相比，有突出的特性：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。
以淀粉类作物和木质纤维素类物质发酵产生的燃料乙醇，燃烧后尾气排放污染小，但其热值只有普通汽油的2/3，比柴油更低，且乙醇易吸水使燃烧值下降。
微藻生物柴油固碳减排和经济效益
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。
微藻能源技术开发和产业化的发展思路与策略
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。
中国生物柴油发展困境及对策
中国生物柴油发展的现状、问题及对策分析2010-02-08 关注率:47 来自:中国生物能源化工网【大中小】国际石油价格屡创新高，低油价的时代一去不复返。
为了保障国家石油安全，缓解石油过度依赖进口的危机，同时有效降低机动车污染物排放，我国正大力推动生物柴油的发展。
目前制定的相关规划显示出我国生物柴油在“十一五”(2006～2010年)是工业示范阶段，“十二五”是工业推广阶段，“十三五”则进入大发展阶段。
虽然国家政策法规以及行业发展规划为我国生物柴油产业高速增长创造了条件，但仍然存在发展的隐忧。
本文试图剖析我国生物柴油的发展现状和问题，提出促进产业发展的对策。
1 中国生物质能产业发展规划近年来，国家高度重视生物质能的开发和利用，颁布了《可再生能源法》、《可再生能源产业发展指导目录》、《可再生能源发电有关管理规定》、《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》、《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》和《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》等法规和配套办法及规章，制定了20多项农村沼气、秸秆综合利用、燃料乙醇等国家和行业标准。
为了保证生物质能源产业健康、有序、快速地发展，国家还出台了促进生物质能发展的相关规划。
其中最主要两个规划，一是《可再生能源中长期发展规划》，另外就是《农业生物质能产业发展规划(2007～2015年)》。
《农业生物质能产业发展规划(2007～2015年)》提出了农业生物质能产业重点发展的领域是农村沼气、农作物秸秆固化成型及秸秆气化燃料和能源作物的种植。
到2010年，新增农村户用沼气1800万户，总量达到4000万户左右;新建规模化养殖场、养殖小区沼气工程4000处;建立400处秸秆固化成型燃料示范点和1000处秸秆集中供气站。
《可再生能源中长期发展规划》提出到2010年，生物质发电总装机容量达到5.5×106 kW，生物质固体成型燃料年利用量达到1000 kt，沼气年利用量达到1.9×1010 m3，增加非粮原料燃料乙醇年利用量2000 kt，生物柴油年利用量达到200 kt。
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。
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。
微藻生产生物柴油的前景与挑战
微藻 生产 生物柴油 的前景 与挑 战
周新虹 ，池朝 华 ，蔡 钒 ，廖 伟 东，叶 强
（ 福建师范大学 工业微生物 教育部７ 程研究 中心 ，生命科学 学院 ，福建省现代发酵 技术 工程研究中心 ，福建 福州 ３ ０ ０ ） － ５ １８ 摘要 ：介绍 了微藻 生产 生物柴油 的优势及研究进 展 ，分析 了微藻生物柴 油产业所 面Ｉ 临的问题 ，提 出了微藻生物柴油 产业发展 战略意见 ：从 藻种 的选育和培养 ，到收获 、油脂 的提取 、酯交 换的每一 步都 要降低成本 ，从生产过程 中取 得高附加值的产品 ，最大程度提高利润 ，并对微藻生物柴油应 用前景进 行了展望。 关键词 ：微藻 ；生物柴油 ；应用前景 中图分类号 ：Ｔ ４ ． Ｍ３４１ 文献标志码 ：Ａ
ｍｉｒ ａｇ ｌｆｒｂ ｏ ｉ ｓ ｌ ｒ ｄ ｃ ｉｎ ａ ｅ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｃ ｏ ｌａ ｉｄ ｅ ｅ ｏ ｕ ｔ Ｙ ｉｃ ｓｅ ． ｏ ｐ ｏ
Ｋｅ ｒ ｓ ｍｉｒ ａ ｇ ； ｂ ｏ ｉｓ ｌ ｐ ｏ ｐ ｃｓ ｙ ｗｏ ｄ ： ｃｏ ａ ｌ ｌ ｉｄ ｅ ｅ ； ｒ ｓ ｅ ｔ
ｃａ ｅｇｓｉ ｐｏｕ ｔｎｏ ｃｏ ｇｌ ｉ ｉｓｌ ｅｍ ｓ ｐｙｇｅｔ ｔ ｎｉ ｔ ｔ ｅ ｓｃ ｓｂｅｄｎ ，ｃｌｖｔｎｍｏｅ ｈｌ ｎｅ ｒｄ ｃｏ ｍｉ ａ ａ ｂｏ ｅｅ，ｗ ｕｔ ａ ｒａ ａｅ ｔｎｔ ｓａ ｇ ｓ ｕ ｈａ ｒａ ｉ ｌ ｎ ｉ ｆ ｒｌ ｄ ｔ ｏ ｏ ｒｅ ｉ ｇ ｕｉａ ｏ ｄ ｓ ｔ ｉ ｆ ｅｐｏｕ ｔｎｏ ｉ ｒ ｈ ｍｃｏ ｇｌ ｉ ａｓ ａ ｅｔ ｇｓａ ｇ ｓａ ｅ ｓｄｗ ｓ ｅｍ ｒｃｓ． ｈ ｒｓｅｔ ｏ ｓ ｇ ｏ ｔ ｒｄ ｃ ｏ ｆ ｌｉ ｉ ａ ａ ｂｏ ｓ．ｈ ｒ ｓ ｎ ｔ ｔｉ ｓｗ ｌ ａ ｏ ｎｔ ａ ｐｏｅｓ Ｔ ｅｐｏｐ ｃ ｆ ｉ ｒｈ ｉ ｏ－ ｃ ｒｌ ｍ ｖ ｉ ｒｅｅ ｌ ｒ ｓ ｕｎ
生物柴油制备技术的优缺点分析
生物柴油制备技术的优缺点分析生物柴油（Biodiesel）是一种以植物油、动物脂肪或废弃料为原料，经酯化或转酯化制成的可代替传统石油柴油的燃料。
近年来，随着环保意识的提高，生物柴油的使用逐渐受到越来越多的关注。
本文将从生物柴油制备技术的角度出发，对其优缺点进行分析。
优点：1.生物柴油可再生相比传统石油柴油，生物柴油是一种可再生资料。
由于其主要原料为植物油、动物脂肪或废弃料，这些原料可以通过种植、饲养等方式进行再生，产生的生物柴油也可以被再生利用，降低了对于化石燃料的依赖，减少了对于环境的污染。
2.生物柴油环保生物柴油的主要原料为植物油、动物脂肪或废弃料，这些资料在生长、生产过程中会吸收二氧化碳，并在酯化反应中释放出来，形成一个封闭的生态循环系统，减少了温室气体的排放量。
同时，生物柴油燃烧过程产生的尾气排放较少，其一氧化碳、氮氧化物、颗粒物和有害气体的排放远低于传统石油柴油，其环保性能得到了广泛的认可。
3.生物柴油可融合现有石油基础设施生物柴油与传统石油柴油具有相似的物理和化学性质，所以生物柴油完全可以融合现有的石油基础设施中进行生产、销售和使用，使其成本显著降低。
缺点：1.生物柴油生产过程复杂生物柴油的生产过程较为复杂，需要经过多个步骤的处理，如去酸、去水、甲酸等处理，使得其生产成本较高。
同时，由于生物柴油的原料来源较为广泛，不同原料的处理步骤略有差异，这也增加了生产过程的复杂度。
2.生物柴油产量较低相较于传统石油柴油，生物柴油生产的累动机批年产量相对较低，这也导致其价格较高，难以大规模应用。
3.生物柴油稳定性较低生物柴油在运输、储存和使用过程中容易发生沉淀、生锈、泄漏等问题，需要对于其进行加工和处理，增加使用成本。
结语：总体而言，生物柴油具有可再生、环保和可融合现有石油基础设施的优点，然而其价格较高、生产过程复杂以及产量较低和稳定性较低等缺点也是不能忽略的。
未来在生物柴油生产技术和成本方面的持续改进，将有望进一步提高生物柴油的竞争力和应用价值。
利用微藻生产生物柴油的研究进展
藻的种类和特性, 微藻生物燃料开发的主要领域, 国 内外研发现状及需要解决的问题等内容, 希望对我 国利用微藻开发新能源的研究工作有所裨益。 1 利用微藻开发生物质能源的优势
就全球来说, 藻类是一种数量巨大的可再生资 源。地球上 的生物每 年通过光 合作用可 固定 8 1010 t碳, 生产 14. 6 1010 t生物质, 其中一半以上可 归功于藻类的光合作用。
总体分析认为, 发展微藻能源符合我国提出的 不与人争粮, 不与粮争地和淡水, 不与农业发展争 夺农业自 然资源, 不 能对生 态环 境造 成压力 与影 响 的生物质能源开发政策。 2 利用微藻生产生物柴油的研究现状
目前, 利用微藻开发可再生能源的领域主要包 括: 利用微藻制备生物柴油, 微藻产烃, 微藻光解水 制氢, 热化学法制备微藻燃油和厌氧发酵微藻制取 甲烷等。利用微藻所产生的油脂通过酯化反应后可 转变为生物柴油 ( 脂肪酸甲 /乙酯等 ), 提取油脂后 的藻渣可以综合利用, 生产动物饲料、有机肥料和甲 烷 [ 4] 。 2. 1 产油微藻的种类
机的一把金钥匙。在最近两年, 不管是国内外有关 利用微藻生产生物燃料的基础研究, 还是应用开发 报道都呈现大幅增长的态势 [ 2] 。
本文结合国内外在微藻生物燃料研发方面的新
近报道, 综述微藻开发生物燃料的显著优势, 能源微
52
CH INA O ILS AN D FAT S
2010 V o l 35 N o 8
( 1 State K ey Laboratory o f Oxo Synthesis and Selective Ox idat ion, L anzhou Institute of Chem ica l P hysics, Ch inese Academ y of Sc iences, L anzhou 730000, China; 2 Graduate Un iversity of Chinese A cadem y of Sciences, Be ijing 100049, Ch ina; 3 Co llege o f L ife Sciences, Northw est Norm a l University, L anzhou 730070, Ch ina)
利用污水资源生产微藻生物柴油的关键技术及潜力分析
利用污水资源生产微藻生物柴油的关键技术及潜力分析利用污水资源生产微藻生物柴油的关键技术及潜力分析随着全球气候变化和能源短缺问题的日益严重，生物柴油作为可再生能源的一个重要组成部分备受关注。
传统生产生物柴油的方式主要为利用食用植物或油料作为原料进行生产，但这种方式存在着对农田资源的过度开发和环境污染的问题。
而利用污水资源生产微藻生物柴油不仅可以解决这些问题，还能有效利用污水资源，实现污水治理和资源化利用的双重目标。
微藻是一类单细胞植物，其具有高速生长、高光合效率、高生物量产量等特点，是生产生物柴油的理想原材料。
与传统生物柴油原料相比，微藻生物柴油具有显著的优势，如生产周期短、生物量产量高、油脂含量高、污水净化能力强等。
因此，在生产微藻生物柴油过程中，关键技术的研究和优化显得尤为重要。
第一个关键技术是微藻的筛选与培养。
由于不同种类的微藻对生长环境的要求不同，因此需要筛选出适合在污水中生长的微藻菌株。
此外，为了保证微藻生物量的高产和油脂含量的增加，还需要优化微藻的培养条件，如光照、温度、营养盐的浓度等。
通过选择适合生长的微藻种类和优化培养条件，可以提高微藻的生物量产量和油脂含量，从而提高微藻生物柴油的生产效率。
第二个关键技术是微藻生物柴油的提取与转化。
微藻细胞中含有大量的油脂，但是其细胞壁较为坚固，不易破碎提取。
因此，需要采用适当的方法来破壁提取微藻中的油脂。
目前常用的方法包括机械法、化学法和超声波法等。
在提取油脂的同时，还需要对提取得到的油脂进行精炼和转化。
通过脂肪酸甲酯化反应，可以将微藻中的油脂转化为生物柴油。
此外，研究人员还尝试将微藻油脂转化为生物柴油的同时，利用余热产生的蒸汽进行脱水反应，从而提高反应效率。
第三个关键技术是微藻生物柴油的环境适应性和应用。
由于微藻生物柴油的生产需要一定的光照和温度条件，因此需要根据不同的地区和季节条件调整生产方式。
此外，还需要建立污水处理和微藻生产的紧密衔接，实现污水的即时处理和微藻的连续培养，提高污水资源的利用效率。
微藻生物柴油的发展_高春芳
60% 以 上 ， 但 其 生 长 较 慢 ［ 0.10 g/ （ L ， d ）］， 产 油 速
* 基 金 项 目 ： 国 家 自 然 科 学 基 金 （ 30970224 ， 41030210) ， 科 技 部 863 及 973 项 目 （ 2009AA064401 ， 2010AA101601 ， 2011CB808800 ） ** 通 讯 作 者
5 ） 占地面积小 。 微藻可以培养在湖泊 、 干旱或
半干旱环境中，不占用耕地；此外，微藻的生物量 大 ， 含油量高 ， 所以 ， 单位面积的产油量远远高于油 料作物。 大豆、油菜、麻风树、油棕榈的年产 油 量 分 别 为 446 L/hm2、1 190 L/hm2、1 892 L/hm2、
0.3% ， 而 且 大 量 用 植 物 油 脂 生 产 生 物 柴 油 ， 势 必
sp. ） 等真核藻类 。 微藻的高含油量往往被视为生产
生物柴油的基础， 但微藻的生长速率也是一个很 重要的因素。 如下表
［1 ］
所示， 虽然杜氏盐藻
（ Dunaliella tertiolecta ATCC 30929 ） 的 含 油 量 可 达
4）环 保 优 势 强 。 微 藻 为 单 细 胞 藻 类 ，光 合 作 用
PEPC 的活性 ， 就能使碳更多地流向脂肪酸的合成
途径 。 对甘蓝型油菜 、 大豆和聚球藻的研究也 都 证
2011 年 第 46 卷 第 6 期
生
物
学
通
报
3
实 了 这 一 推 论 ［ 5 ］ ， 通 过 基 因 沉 默 减 弱 PEPC 的 活 性 后 ，细 胞 中 脂 肪 的 含 量 都 有 不 同 程 度 的 升 高 。
29.7% 的 微 绿 球 藻 （ Nannochloropsis oculata NCTU3）相 比 ，产 油 速 率 要 低 将 近 1 倍 。 所 以 ，要 综 合 衡
李元广：微藻生物柴油产业化技术中的若干科学问题及其分析
中国基础科学·工业生物技术专刊
形成高细胞密度的藻种， 建立起了光生物反应器的技 术平台以及微藻生物能源开发的技术方案
［ ７ ］
表２ 涉足微藻生物柴油产业化技术开发的 国外主要机构及开发计划
时间 政府、 机构或企业 主要开发计划 在亚利桑那州建立了可与 １ ０ ４ ０兆瓦电厂烟道 美国 Ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ Ｆ ｕ ｅ ｌＴ ｅ ｃ ｈ 气相联接的商业化系统， 成功地利用烟道气的 ２ ０ ０ ６ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙＣ ｏ ｒ ｐ和 Ａ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ａＣ Ｏ ， 大规模光自养培养微藻， 并将微藻转化 ２ Ｐ ｕ ｂ ｌ ｉ ｃ Ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ ８ ］ 为生物燃料 ［ 。 ２ ０ ０ ６ 美国国家能源部 “ 微型曼哈顿计划” ， 计划在 ２ ０ １ ０年实现微藻 ９ ］ 。 制备生物柴油的工业化 ［ 能源部长 Ｄ ａ ｖ ｉ ｄＰ ａ ｒ ｋ ｅ ｒ 以该公司生产的生物 柴油作为动力， 驾驶一部未经改装的标准豪华 休旅车 Ｌ ａ ｎ ｄＲ ｏ ｖ ｅ ｒ ， 沿着威灵顿高速公路奔 １ ０ ］ 驰［ 。 该公司宣布开发以微藻为原料生产可再生柴 １ １ ］ 油和喷气燃料 ［ 。 该公司宣布与美国从事生物燃料业务的 Ｈ Ｒ Ｂ ｉ ｏ ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ公司组建 Ｃ ｅ ｌ ｌ ｅ ｎ ａ 合资公司， 投资 ７ ０亿美元开展微藻生物柴油技术的研究， 并 在夏威夷建立了一个试验工厂通过利用海洋 １ ２ ］ 藻类的植物油生产生物柴油 ［ 。 该公司宣布与美国能源部可再生能源实验室 Ｎ Ｒ Ｅ Ｌ ） 协作开发微藻生物柴油技术， 用作喷 （ １ ３ ］ 气式发动机等交通工具的燃油 ［ 。 该公司宣布其位于美国得克萨斯州的微藻养 殖场于 ２ ０ ０ ８年投入商业化运作， 这是该公司 １ ４ ］ 初期的商业化微藻制生物燃料装置投产 ［ 。 该公司资助一个由 Ｓ ａ ｎ ｄ ｉ ａ国家实验室（ 美国 能源部的一个研究部门） 领导的科学团队， 利 ０ ０ ０ —４ ０ ０ ０万英亩的 用微藻生产油脂， 估计 ２ 边际土地生产出来的微藻油可以替代整个美 国每年进口的石油， 并且可以保留下整个美国 ９ ］ ４ ． ５亿英亩的肥沃土地来种植粮食作物 ［ 。 该公司与荷兰航空公司签订了利用藻油开发 １ ５ ］ 。 航空燃油的协议 ［
生物柴油生产中常见问题
悬浮物重且部分不溶于水：这可能是假皂化，或者说不仅仅是皂的原因，很可能是原料中的金属离子的影响，与碱形成金
属氢氧化物使酯交换无法进行，剩余的催化剂也成为皂，并与金属氢氧化物融合在一起形成较重的物质沉降在反应器底部。
5、
悬浮物重且有结晶出现：这种现象多产生在酸化油尤其是蓖麻油酸化油中，由于酸化油是脂肪酸钠（钾）经过硫酸酸化得 到的，如果酸化不彻底，残留皂，在进行酸催化时就容易形成硫酸盐结晶，而蓖麻油酸化油由于是热溶碱裂解副产品酸化产 物，残留皂的可能性就更大。对于这种原料，其酯化催化剂非硫酸莫属，其他催化剂全无效；当然你也可以经过很好的预处理 来解决。
2、
反应不彻底：一般甘油酯的凝固点高于甲酯，所以一旦反应不彻底，体系残留一定量的甘油酯，产品的凝固点也会偏高， 只不过与残余皂相比，其影响力小一些。
六、
成品检测：需要强调的是，国内目前能进行权威生物柴油检测的机构很少，许多朋友到本地的质量监督部门去检测，得到 的只是根据一般国家轻柴油标准为依据的结果，对于工艺的指导意义不大，希望引起注意。
2、
不分层的另一个原因可能是乳化，反应基本正常进行了，一些具备大型分析仪器的朋友通过分析检测到了一定数量的甲 酯，但体系是基本均匀透明的；其原因可能是一部分碱催化剂形成了皂，在一定条件下将甲醇、甘油、甲酯、甘油酯混合乳化 而无法分层。这种现象多出现在一些中等酸价原料上，甘油数量少，所以造成乳化（或已经是微乳化）。
2、
小于140℃：这种情况有两种可能，其一是残余甲醇过多，结果造成低沸物在正常出馏之前就大量出现，给人一种“出产 品”的假象，实际上却是甲醇；其二是原料中可能混入了低级脂肪酸，这部分物质形成了低级甲酯而使体系的沸点降低。低级 甲酯可以切割出来作为溶剂实用，而残余甲醇就是需要尽量避免的了，因为真空状态下甲醇基本上会进入真空泵并随尾气排 出，造成浪费和污染并有较大的危险性。
利用污水资源生产微藻生物柴油的关键技术及潜力分析
利用污水资源生产微藻生物柴油的关键技术及潜力分析利用污水资源生产微藻生物柴油的关键技术及潜力分析一、引言近年来，随着全球能源危机和环境污染的日益严重，人类对于可持续发展和清洁能源的需求越来越迫切。
然而，传统的石油能源受限于其有限的储量和燃烧产生的大量CO2等温室气体的排放，已经无法满足社会的需求。
在这样的背景下，生物能源成为备受关注的研究热点之一。
二、微藻生物柴油的特点微藻是一类单细胞藻类植物，具有极高的能源转化效率和产油量。
与传统的陆地作物相比，微藻具有生长快、生物量大、营养物质需求低等特点，适合用于生产生物柴油。
微藻生物柴油具有高能量密度、低排放、可降解等特点，是一种理想的清洁能源。
三、利用污水资源生产微藻生物柴油的潜力1. 污水资源广泛且丰富。
城市化进程中产生的大量污水，可成为生产微藻的理想培养基。
污水中含有丰富的氮、磷等营养物质，能够满足微藻生长的需求。
2. 微藻与污水互为利用。
微藻能够吸收和利用污水中的营养物质，将废水中的有机物和氮、磷等转化为生物质和油脂。
同时，微藻生长过程中释放的氧气能够为废水处理过程提供氧气，促进废水的净化。
3. 微藻生物柴油的可持续性。
利用污水资源生产微藻生物柴油能够实现能源的循环利用，减少对传统石化能源的依赖，并且能有效减少温室气体的排放，对环境具有较好的保护作用。
四、关键技术1. 微藻的筛选和培养。
选择适应环境的优良微藻菌株是生产微藻生物柴油的关键。
在选择菌株的同时，需要开展培养基的优化研究，比如通过调节氮、磷等营养物质的浓度和比例，提高微藻的生物量和油脂产量。
2. 废水的处理和利用。
为确保微藻的生长环境稳定和生物柴油的质量，需要对废水进行预处理和后处理。
预处理包括污水的去除杂质和有机物降解，可通过物理、化学和生物法等手段实现。
后处理主要包括废水的除藻和余热回收等，以减少对环境的影响。
3. 微藻油的提取和转化。
微藻油的提取是生产微藻生物柴油的关键步骤。
传统的提取方法包括机械压榨和有机溶剂萃取等，但存在能耗高、操作复杂等问题。
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微藻生物柴油产业化技术中的若干科学问题及其分析
s 李元广 1 谭天伟 2 黄英明 3 1. 华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室, 上海 200237; 2. 北京化工大学, 北京 100029; 3. 中国生物技术发展中心, 北京 100036
摘 要 近年来由于石油资源日益枯竭、环 保 (尤其是 CO2 减排的迫切性 ) 等因素, 生物 能源的开发日 益受 到人们 的重 视。生 物能 源 中的一个重要产品是生物柴油, 但制约其发 展的关键问题 是原 料严重 不足。 微藻 合成 的 油脂 是 一 种极 有 前景 的 生 物柴 油 大宗 原 料, 微藻生物柴油 产业化 技术 开发 已成为 近年 来 国内外生物能源领域及 CO2 减排领域的研究 热点。目前, 通过培养能源微藻生产生物柴 油的技术路线在实验室虽已打通, 但存在的 核心问题是生 产成本 太高 且产 业化技 术方 面 的研究较少, 这是制约微藻生物柴油技术产业 化的根 本所 在。本 文 首先 介绍 了利 用微 藻生 产生物柴油的优点和国内外的研究概况, 并对 存在的问题进行了分析; 在此基础上, 提出了 微藻生物柴油产业化技术的发展思路, 并从中 提炼出 8个方面亟待研究的相关科学问题。
表 1 生产生物柴油的资源比较 [ 2]
资源 玉米
油产量 ( L /ha)
172
所需耕地面积 ( M h a) a
1540
占美国现有耕地 面积的比例 (% )
846
大豆
446
594
326
油菜
1190
223
122
麻风树
1892
140
77
椰子
2689
99
54
油棕榈
5950
45
24
微藻 b
136900
2
1. 1
2009# 5# China Ba sic Science 65
中国基础科学 # 工业生物技术专刊
形成高细胞密度的藻种, 建立起了光生物反应器的技 术平台以及微藻生物能源开发的技术方案 [7] 。
2006) 2008年, 石油价格一度大幅上扬, 大大刺 激了微藻生物柴油产业化 技术的开发, 美国等发达 国家的政府和企业在该领域纷纷投入大量资金并计 划投入巨资进行中试和产 业化, 在国际上掀起了一 股势不可挡的开发热潮 ( 见表 2) 。
2. 国内情况概述 我国是世界上第二大 能源消费国, 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我国能源安全的重大战略 举措。我国近年来也加大了对微藻生物柴油的重视 程度和研发力度。 在我国最早从事微藻生物柴油研究工作的是清 华大学吴庆余课题组, 主要是通过异养培养小球藻 获得生物柴油。目前, 异养培养微藻生产生物柴油 存在两个问题: 一是失去了光自养培养微藻生产生 物柴油的上述 5大优点 ( 如不仅不能固定 CO2 反而 会排放出 CO2 等 ) , 二是成本高 (以葡萄糖为碳源, 每 生长 1吨小球藻所需的碳源成本约 9000元 ) 且难以 和产油微生物竞争。 我国过去所开展的微 藻光自养培养研究, 大多 关心具有营养价值及生物 活性的物质, 很少关注藻 细胞内的油脂含量, 仅有少量研究涉及藻细胞内的 多不饱和脂肪酸。 从生物柴油角度开展能源微藻的藻种筛选及其 光自养培养技术方面的研 究仅是近年来的事, 目前 大多处于实验室阶段。表 3 概括了我国涉足微藻生 物柴油研究方面的机构及相关 工作。由该表可见, 近年来我国科研机构、企业和政府对微藻生物柴油 的开发予以了高度重视。 过去从事微藻生物技术研究的科研单位近年来 大多及时转向微藻生物柴油方面的研究工作。这些 科研单位大多从事微藻的生物学及敞开式培养等方 面的研究, 仅有笔者所在课题组、中科院过程研究所 丛威课题组以及中科院大 连化物所张卫课题组、南 京工业大学黄河课题组等是从生化工程角度开展微 藻培养及光生物反应器方面的研究。 目前已涉足微藻生物柴油领域的企业主要是河 北省的新奥科技发展有限公司、中石化、海南的洋浦 绿地能源科技有限公司 ( 外资企业 ) 、内蒙包头的金 骄集团、兆凯生物工程研发中心 ( 深圳 ) 有限公司以 及嘉兴大祺生物能源有限公司等。除中石化尚未进
表 2 涉足微藻生物柴油产业化技术开发的 国外主要机构及开发 计划
时间 政府、机构或企业
主要开发计划
在亚利桑那州建立了可与 1040兆瓦电厂烟道
200 6
美 国 G reenFuel Techno logy Co rp 和 A rizona
关键词: 微藻 生物柴油 生物能源 CO2 减排 中图分类号: Q 81 文献标识码: A 文章编号: 1009-2412( 2009) 05-0064-07
一 、微藻生物柴油热潮兴起的背景、独特优势 及其与 CO2 减排之间的高度耦合
1. 原料不足是制约生物柴油发展的/ 瓶颈 0 由于石油资源的逐步 减少乃至最终枯竭, 全世 界都面临严重的能源危机, 因此迫切需要寻找能够
2. 微藻生物柴油的独特优势 微藻是低等植物中 种类繁多、分布极其广泛 的 一个类群。海洋、淡水 湖泊等 水域均 有微藻 存在。 微藻光自养生长过程可 合成大量油脂, 与其它生 物 质材料相比, 微藻具有如下 5大优点: ( 1) 微藻的光合作用效率高、含油量高、生长周 期短、油脂面积产率高, 这是其它油料作物无法比拟 的, 被认为是最有潜 力替代石油的生物资源。如 种 植油菜、大豆、玉米等作物来生产可满足美国交通燃 油需求量 50% 的生物燃料, 所需种植面积均超过美 国现有耕地总面积 ( 1. 2) 8. 5 倍 ) , 而培养微藻来生 产生物柴油所需 面积仅为 美国现有 耕地总 面积 的 1. 1% ) 2. 5% ( 见表 1) 。 ( 2) 微藻在光自养培养过程中可固定大量 CO2, 这不仅对于 CO2 减排这一全球性问题的解决具有重 要的价值, 而且可使微藻光自养生长所需碳源的 成 本 ( 国内企 业每培养 1吨螺旋藻所需碳源 成本约 1 万元人民币 )几乎可降为零。 ( 3) 微藻光自养培养过程可利用废水中的 N、P 等营养 (我国的废水营养化问题尤其严重 ) , 从而可 降低水体的富营养化, 且可使微藻生长所需 N 源成 本 ( 0. 3) 0. 4万元 /吨螺 旋藻 ) 、P 源成 本 ( 约 0. 3万 元 /吨螺旋藻 ) 几乎降为零。
收稿日期: 2009-8-10 修回日期: 2009-10-19 本文作者: 李元广, 教授, ygl i@ ecust. edu. cn; 谭 天伟, 教授, tw tan@ m ai.l buct. edu. cn; 黄英明, huangym@ cncbd. org. cn。
替代石油产品的可再生能源。 目前, 可替代石油产品的可再生能源主要是 生
3. 微藻生物柴油生产过程与 CO2 减排的高度耦合 随着社会经济和工业化的迅猛发展, CO2 的排放 量与日俱增, 温室效应日趋严重, CO 2 减排已成为亟 待解决的全球性问题。根据 5京都议定书 6[ 3] 规定的 目标, 自 2005年开始, 欧盟、日本等发达国家均已开 始对 CO2 排放进行定量控制; 对于中国等发展中国 家, 将于 2012年开始对 CO2 排放进行定量控制。目 前, 欧盟的每吨 CO2 指标售价约为 20 欧元, 我国每 减排 1 吨 CO2 的指标售 价约为 100元人 民币。据 2007年统计, 我国的 CO2 年排放量为 27 亿吨, 位居 世界第二 [ 4] , 因此 CO2 减排形势十分严 峻。 CO 2 减 排 ( CDM ) 的国际市场已初步形成, 随着 2012年的逐 步接近, 我国的 CO2 减排压力越 来越大, CDM 市场 将会非常巨大, 目前在我国已有专门开展 CDM 业务
微藻 c
58700
4. 5
2. 5
注: a. 满足美国交通燃油需求 量的 50% ; b. 油含 量达到细 胞干 重的 70% ; c. 油含量达到细胞干重的 30% 。
鉴于微藻生物柴油的上述独特优势, 近年来, 世 界各国政府、企业和科研人员均已认识到利用微藻 来生产生物柴油对缓解人类面临的 / 能源、环境、粮 食0三大危机有着巨大的潜力。许多发达国家 ( 尤其 是美国 )的政府和企业在微藻生物柴油产业化技术 开发方面已投入巨额资金, 且越来越多, 自 2006年 以来微藻生物柴油已成为生物能源领域中的开发热 点。此外, 近年来有关微藻生物柴油方面的文献数 量也快速上升。
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中国基础科学 # 工业生物技术专刊
( 4) 不与农作物争地、争水。微藻可利用滩涂、 盐碱地、荒漠以及海水、盐碱水和荒漠地区的地下水 等进行大规模培养。
( 5) 微藻个体小、木质素含量很 低, 易粉碎、干 燥, 用微藻来生产液体燃料所需的后处理条件相对 较低。
物乙醇和生物柴油。生物乙醇在国内外的发展已具 有一定规模, 尤其是利用非粮作物 ( 如木质纤维素等 难于水解的生物质 ) 为碳源生产乙醇具有广阔的发 展前景, 但在低成本生产技术方面一直难以有重 大 突破。近年来, 生物柴油作为化石能源的替代品, 已 成为国际 上发 展 最快、应 用最 广 的环 保 可再 生 能 源 [ 1] , 但制约其大规模 发展的关键问题是原料严 重 不足。近年来, 人们普遍认为微藻光自养生长过 程 合成的油脂是一种极有希望的制备生物柴油的大宗 原料。
的公司出现。 微藻的光自养生长过程可固定大量 CO2, 这对于
CO2 减排这一全球性问题的解决具有重要的潜在应 用价值。由于微藻培养的成本较高 (目前在我国, 每 吨螺旋藻藻粉的培养成本 约为 2 万元人民币、小 球 藻藻粉的每吨培养成本约为 5万元人民币 ), 因此仅 从 CO2 减 排角 度考虑, 利 用微 藻光 自养 培养 固 定 CO2 的成本太高; 此外, 已有的微藻生物技术产业规 模很小 ( 尽管微 藻种类 达几万种, 但目前 仅有螺 旋 藻、小球藻、盐藻、雨生红球藻等少数经济微藻可 通 过光自养培养实 现产业化, 全球微藻粉的 产量约 2 万吨 /年 ) , 即使全部利用 CO2 碳源, 其消耗量也很少 ( 每培养 1吨藻粉约消耗 1. 83吨 CO2 [ 5] , 据此估算目 前即使全球微藻生物技术产业中所需的碳源全部使 用 CO 2, 每年通过微藻大规模培养仅可固定不超过 4 万吨 CO2, 这对于全球 CO2 减排量来说真可谓/ 杯水 车薪 0 ) , 且利用 CO2 作为微藻光自养生长的碳源的 大规模培养技术目前尚不成熟。