微藻生物能源研究现状

微藻的采收
三、微藻的大规模培养方式
• 目前微藻的大规模培养主要有3种方式：传统的敞开式跑道
式培养，封闭式的光生物反应器培养和封闭式的发酵罐生 产。
传统的敞开式跑道式培养
传统的敞开式跑道式培养具有设施简易、投 资低、成本小等特点，但产量低、培养面积大、 生长因子难控制、CO2补加困难、收获成本高、 易被其他生物污染和产品质量低等缺点限制了这 种开放式的培养方式。
封闭式的光生物反应器培养
封闭式的光生物反应器培 养可以使藻细胞的密度提高了6 -12倍，总体积相对减少，分离 成本大大降低，各种生长因子 及工艺可以采用自动化、集约 化管理，提高了生产效率和产 品质量，避免受其他生物和非 生物物质的污染 。 但是该种方法也有其不足的 地方，国内外研究生产了各种 各样的生物反应器，大部分都 存在造价高这一特点。
• 我国微藻产业尚处于起步阶段， 还存在成本过高、难以规
模放大等若干瓶颈问题，尚有许多关键技术有待突破，相 关工程技术需要集成。随着对藻种选育研究和微藻的工程 改造继续深入，培养条件、培养方式等的不断改进，提取、 分离和转化等过程工艺的不断完善，微藻产品将具有更低 的生产成本，从而获得更大的市场竞争力。
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Schematic of column photobioreactor.
封闭式的发酵罐培养
封闭式的发酵罐培 养可以大量培养隐甲 藻等异养藻，可以节 省一部分开支， 但是 对于其他的自养藻却 很不利。而且发酵罐 培养需要较高的操作 技术，培养基的添加 等也限制着该方法的 应用。
四、最新成果
美 国 荷 兰 以 色 列 中 国
以微藻为原料制备生物柴油的研究 进展与发展趋势
04/03/2014
定义
• 微藻（gae）一般是指那些在显微镜下才能辨别形
态微小的藻类。 • 迄今已知的藻类约有30000余种，其中微藻约占70%。微藻 细胞微小，形态多样，适应强、分布广泛。
• 生物柴油，是可再生的生物质能源中一种性质近似于石化
• 微藻大多分布在江海湖泊中，不与农作物争地，可以整年
生长。其中原核的蓝藻(也称蓝细菌)可以自养生活，无需 另外添加C、N 源。
• 高等植物种子的脂肪酸含量仅为干重的15%~20%左右，
而藻类的脂肪酸含量在氮元素缺乏时可达细胞干重的80% 。
二、生产方法
藻种的筛选
微藻的大规模培 养（关键）
生物燃料的提取
微藻的能源价值比陆生原料高出很多！
每公顷生物作物生物柴油产量（L） 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 海藻 大豆 玉米 油菜籽 油椰子
用微藻作为生物柴油原料与其他原料的 比较
• 微藻可利用微生物发酵技术，在光反应器中高密度、高速
率培养。在同样条件下，微藻细胞生长加倍时间通常在24 h 内，对数生长期内细胞物质加倍时间缩短至3.5 h。
柴油的优质替代品，主要是将富含长链脂肪酸的油料林木 果实的油脂、动物油脂及废弃废餐油脂等原料通过酯交换 反应转化为相应的长链脂肪酸甲酯或乙酯，达到作为燃料 使用的要求。
一、研究背景
能源危机
开发新能源 环境问题
微藻生物材料
传统生物材料
传统生物材料
新生物燃料
在众多的可提取生物燃料的材料中，微藻脱颖而出。
Valcent公 司利用高 密度垂直 式生物反 应器每年 每英亩可 以生产 138t生物 柴油
AlgaeLink NV公司开发 的海藻光生 物反应器系 统每立方米 每天可以生 产海藻干物 质1 ~ 1.4 kg。
发电厂生 产的二氧 化碳，与 海藻一起 制备生物 燃料。 产 量108000 吨/年生物 燃料。
中国海洋大 学拥有海洋 藻类种质资 源库，已收 集600 余株 海洋藻类种 质资源，目 前保有油脂 含量接近 70%的微藻 品种。
五、前景与展望
• 由于富含色素、蛋白、多糖以及不饱和脂肪酸等生物活性
物质，微藻不仅可以转化为高品质的生物柴油、航空燃料 沼气、燃料乙醇等生物燃料，还可直接或经加工后用于化 工、食品、医药和饲料工业等。目前，微藻已实现规模化 制备高附加值脂肪酸，如二十碳五烯酸(EPA)、花生四烯酸 (ARA)、二十二碳六烯酸(DHA)等重要原料。