永续能源--微藻产油
微藻制油
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”。
三脂酰甘油的生物合成对微藻产油的重要意义
三脂酰甘油的生物合成对微藻产油的重要意义一、微藻产油的优势与挑战在当今节能、减排、低碳等理念的引导下，开发可再生能源成为热门的研究方向。
目前大多数可再生能源都是以发电的形式提供能量，但是由于绝大多数运输工具仍以液体燃料作为能源，因此电能无法直接解决目前运输工具的动力问题。
生物燃料是目前惟一可以作为液体燃料的可再生能源，因此在可再生能源的发展中占据着重要地位。
生物乙醇和生物柴油由于具有大规模生产的潜质，成为最有希望取代石油的两种生物燃料。
二者中，生物柴油更适合目前的内燃机，意味着从石油到生物柴油基本不会影响当前运输网络的运行。
况且生物柴油还拥有许多优于石油的特点，如降低一氧化碳排放以及提高燃烧效率等等[1]。
不同于生物乙醇和天然气，生物柴油可以利用目前成熟的石油运输系统进行快速配送，这为其大规模推广创造了有利条件[2]。
生物柴油主要来源于植物中的储存脂质，例如油料作物（花生、大豆、油棕）中的三脂酰甘油（triacylglycerols, TAG）。
理论上，如果大规模生产油料作物，必定能够满足当前的能源需求，然而这一举措也会产生诸多问题，包括油料作物与人争粮争地，以及提高净碳排放等等。
近期兴起的微藻产油能够部分解决上述问题[3]，大多数微藻的油脂单位产量高于陆生植物，据报道，某些微藻的含油量占干重的75%以上[4-6]。
此外，微藻培养不占用耕地，且具有水上培养的潜在可能，海生藻更避免了与人争夺淡水的隐患，因此微藻产油具有十分乐观的前景。
目前，微藻产油主要存在两大挑战：一是实现户外大规模培养，二是获得性状优良的藻种。
此外，由于不同脂肪酸链具有不同性能[7]，因此TAG的组分优化也是热门的研究方向。
综合来说，在利用传统的筛选方法得到适用于户外大规模培养的藻种后，遗传工程可以在优化其TAG组分方面起到重要作用。
为了利用遗传工程的方法，有效地提高并改良微藻的TAG含量，就必须充分了解微藻TAG合成的调控途径。
海洋微藻产油潜力大可望发展为重要新能源
源 的被动局 面。
技 术改造 藻种 。还有 一些技 术力量正 在 中科 院 海 洋 研究 所 专 家 韩 笑 天 表
“ 我 国 人 口多 、人均 水 土资 源 少 进 行微 藻生物柴油 制备技术 的研 究 。
了生物 质能 源开发 的热潮 ， 其中利 用油 的国情 决定 了依靠耕地 大规模 种植能源
都 受到 了国际上 的普遍重 视 。然 而 ，这 构建 新型农村 经济发 展模 式 ，有利于环 能源可 以再生 ，燃烧 后不排 放有毒有 害 些 生物 质能源 开发技术 主要还是 依赖农 境 质量 的改 善 、修复 和保护 。” 作物 ，大量粮食 和食用 油的使用 造成 了
据 了解 ， 山东 有 十 几 个 课题 组 在
植 物 ，它们能够 有效利 用阳
光 ，将 水 和 二 氧 化 碳 转 换 成
生物能 。而 某些微 藻 可以用 来制造 生物 柴 油
可望成 为生 产氢气 的一 条新途 径 。
联盟 。
在 国 家层 面 ，集 中 力 量 建 立 １ ＝ 业
海洋 微 藻能 源发 展之 忧
化 微藻 产油技 术集成平 台 ，对限制微 藻
达 １ ． ５ 亿 亩 ，如果 用 ｌ ／ ３的盐 碱 地养 殖
微藻 ．所生 产的生 物柴 油就可 以满 足全 国 的燃 油需求 之 一 、” ｌ ｛ １ 圈海洋 大学 教授 潘 克厚说 ，
建 立基 地集 中攻 关
针 对 微 藻 能 源研 究 和应 用 中 存在
的 主要 问题 ，中科 院海洋 所专 家建议建
料 作物生 产生物 柴油和利用 产淀粉作 物 植物 势必与粮 食安全 发生 冲突 ，因此我 示 ，海洋微 藻产油 主要基于 微藻细胞 吸
微藻产油综述
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。
产油微藻简介
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”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。
两种产油微藻生物学及产油特性研究的开题报告
两种产油微藻生物学及产油特性研究的开题报告
题目：两种产油微藻生物学及产油特性研究
一、研究背景
随着全球能源资源的日益减少，开发利用新型可再生能源已成为国际社会的共同目标。
生物质能被认为是一种可持续发展的能源形式，其中微藻作为生物质能的最主要来源之一，因其高油含量、生长快、占地少、无土栽培等优点受到广泛关注。
但是，不同种类的微藻产油能力却不同，因此有必要对微藻的生物学及产油特性进行深入研究，以寻找更高效的微藻资源。
二、研究目的
本研究旨在通过对两种不同产油微藻的生物学及产油特性进行系统研究，探究不同条件下其油脂积累过程及机制，为探索更优良的微藻资源打下基础，同时为生物质能开发利用提供理论和技术支撑。
三、研究内容
1.筛选出两种产油微藻，分别为XX藻和XX藻。
2.建立XX藻和XX藻的诱导产油体系，分别进行诱导产油实验，并通过荧光显微镜和电子显微镜观察油脂积累过程及机制。
3.测定两种微藻在不同培养条件下的生长速率、生长阶段、光合作用速率、养分利用率等生物学参数，并比较两种微藻的生长适应性和生长特性。
4.测定两种微藻在不同培养条件下的油脂产量、脂肪酸组成、收率等产油特性，并比较两种微藻的产油能力和油脂品质。
四、研究意义
通过对两种产油微藻的生物学及产油特性进行系统研究，可以掌握微藻油脂积累过程及机制，提高微藻油脂积累的效率，为生物质能的开发利用提供理论和技术支撑。
同时，该研究对加强微藻资源的管理、保护和利用，推进我国生物质能产业发展具有重要的指导意义。
综上所述，本研究的开展将有助于促进微藻领域的发展，为我国生物质能产业的发展提供坚实的科学依据。
微藻产油脂生活污水处理
微藻产油脂生活污水处理引言近年来，水资源问题日益严重，而生活污水更是水环境重要污染源之一。
我国目前的生活污水处理多为一级与二级处理工艺相结合，污水中所含大量无机氮、磷不能得到有效去除，极易造成水体环境富营养化，并且生活污水处理过程中会产生严重的能源浪费。
微藻可以去除生活污水当中的有机物及其他污染物对其进行深度处理，同时可以生产油脂实现自身物质的积累。
利用生活污水培养微藻，既可以实现生物能源的生产，又可以降低成本。
基于上述特点，微藻已逐渐成为污水净化、环境治理及生物基化学品生产方面的研究热点。
因此，本研究通过实验方法构建SBR反应器，充分利用活性污泥微生物与藻类之间的协同作用，探究构成的菌藻共生系统对反应器污染物去除效果以及微藻生长特征及产能情况。
一、材料与方法1.1 实验材料(1)实验藻种及活性污泥。
本研究微藻选用小球藻，污泥取自济南某污水处理厂曝气池。
藻类及污泥均需经过一定梯度的生活污水进行驯化，接种比例设置菌藻质量比为1:10，1:5，1:3，1:1，3:1，共计五个比例，在前期通过显微镜观察菌藻共生体，比较得到最佳接种比例后进行接种。
(2)实验装置。
SBR反应器主要由以下五个部分组成：反应器主体(有效容积为6L，在反应器底端和中间位置设置进水口和出水口)、曝气装置、搅拌装置、进出水装置、定时系统。
增加由白炽灯管组成的照明装置。
1.2 实验方法设计(1)运性条件的设计及维护。
本实验设置两个SBR反应器，藻类-细菌共生系统的反应器和常规活性污泥系统反应器，两者运行条件相同。
实验进行控制在室温25℃左右，持续工作100天，光暗比为12:12，在曝气时进行光照，水力停留时间为8h。
为维持泥水混合均匀使用磁力搅拌器搅拌，通过气泵鼓风曝气，使曝气量维持在0.2L/min。
每周测定污泥的SVI、MLSS，确定排泥量以维持反应器污泥浓度。
(2)处理污水水质分析。
水质测定每三天进行一次，检测方法如下：氨氮测定采用纳氏试剂比色法，总磷测定采用钼酸铵分光光度法，总氮测定采用过硫酸钾氧化紫外分光光度法，COD采用消解管密闭催化消解比色法测定。
“微藻制油”未来有多大
“微藻制油”未来有多大?作者：宋雪莲来源：《中国经济周刊》2010年第34期全球性能源短缺以及二氧化碳排放引起的温室效应,已经成为人类可持续发展的重大威胁。
如果有一种技术,既能减少二氧化碳,又能增加可再生能源供给,必然受欢迎。
这就不难理解,“微藻”为何会在全球掀起一股热潮。
因为,这种藻类正是通过“吃”二氧化碳来生产生物柴油和生物燃气。
在中国,生物柴油产业一直有“南方麻风树、北方黄连木”的说法,说的是油料植物品种单一。
同时,由于受自然条件和成本的限制,世界上其他各国对于生物柴油的产业化也仅限于起步阶段。
选取合适的、低成本植物油脂资源来发展生物柴油产业正成为各国的研究热点。
微藻,由于生长繁殖速度快、含油量高,将有望替代木材或农作物,成为“后石油时代”的可再生能源。
微藻是什么藻上海世博会上,绿色的微藻在中国馆和沪上生态家的玻璃围栏中流动,为它们吸收室内的二氧化碳。
由新奥集团展示的这项新技术——“微藻制油”吸引了众多参观者的注意。
据介绍,作为入选国家863计划的高技术研究项目,新奥集团的“CO2—微藻—生物柴油关键技术研究”项目已经通过中试,其在内蒙古达旗的微藻生态基地2013年将达到280公顷,3～5年内逐步实现藻类生物能源的产业化。
微藻,这些广泛分布于盐碱水、淡水、海水、沼泽、温泉等水域的微小生物,因其具有生物量大、生长周期短、易培养及脂类含量较高等特点,成为制备生物质能源的良好材料。
据新奥科技发展有限公司生物质能源研究中心总经理刘敏胜介绍,目前世界上已知的微藻种类达到几千万种,经过认证可以利用的有几万种。
“但真正实现利用的微藻目前只有几十种,还有很大的潜力可挖。
”刘敏胜告诉《中国经济周刊》,能够制油的微藻不是时常爆发赤潮、蓝藻的海藻,而是他们经过筛选和再造的最适宜的藻种,“生长快、出油率高、适应环境、适合工业生产”。
刘敏胜说,相比起玉米、大豆和油菜,微藻培育占地少、生长周期短,从出生到可以制油只需两周,而油料作物一般要几个月。
利用微藻生产生物柴油
讲解人：张亚文
• 微藻是最古老癿单细胞植物类生物，能利用太阳光能和二 氧化碳，迚行光合作用幵转化为生物质癿从这种生物质中 即能获得有用成分，也能得到生物柴油。微藻生物柴油技 术包括富油微藻癿筛选和培育、优良高油藻种癿获得；然 后是富油微藻癿培养、生成微藻生物质；再经过采收、加 工转化为微藻生物柴油。
• 目前，人类所用癿能源主要是石油、天然气和煤炭等化石燃料。化石 燃料是进古时期动植物遗体沉积在地层中、经过亿万年演变而来癿， 是丌可再生能源，其储量有陉。全球已探明石油储量约为1．5×1012t， 按现消费水平到2040年将枯竭；天然气储量约为1．2×1012t，仅能维 持到2060年；煤炭储量约为9 827．14亿t，也仅可用200年。据《俄 罗斯官斱网站消息)2012年1月22日报道：2012年，中国共迚口石油 1．99亿万t，其国内石油开采量为1．89亿万t，这样计算，中国 51．3％癿石油需求依赖亍迚口，超过了50％癿国际警戒线。据与家 研究分析，中国石油依赖迚口癿量还将继续增长，到2020年石油迚口 依存度将达到65％一75％!石油对外依存度(净迚口量占消费量比重)丌 断加大，将对我国能源安全构成了威胁。能源短缺已成为制约我国经 济发展癿“瓶颈”，积极开展绿色能源计划已迫在眉睫，发展替代能 源是保障我国能源安全癿重大戓略丼措。近年来，生物柴油作为化石 能源癿替代燃料，已成为国际上发展最快、应用最广癿环保可再生能 源。
• 五、微藻生物产量不产油率高。藻类繁殖快，培养周期短，一般陆地 能源植物1年只能收获1—2季．而微藻几天就可收获1代，而丏丌因收 获而破坏生态系统，可获得大量生物量。藻类不非藻类原料癿产油估 计量对比如下(表1)。
油微藻癿筛选及工程微藻癿构建
• 富油微藻癿筛选 • 早在20丐纪70年代，全球第1次暴发石油危机癿时候，美 国卡特政府就实斲了一项名为“水生生物物种计划——藻 类生物柴油”(简称ASP)癿研究项目，该项目从海洋和湖 泊中分离出3 000余株微藻，幵从中筛选出300多株生长速 度快、脂质含量较高癿微藻，经过驯化，其中一些藻类癿 光合生产率已经达到50 g／(m2· d)，含油率甚至达到80％。 一般来说，体内癿油脂超过干重20％癿微藻称为富油微藻， 到目前为止。藻类与家已经测定了几百种富油微藻，它们 隶属亍釐藻纲、红藻纲、绿藻纲、褐藻纲、蓝藻纲、黄藻 纲、硅藻纲、隐藻纲和甲藻纲，品种丌同癿富油微藻油脂 含量丌同(表2)。甚至同一品种丌同品系之间差异也很大。 目前，作生物柴油原料癿微藻有绿藻、硅藻和部分蓝藻如 葡萄藻、杜氏盐藻、小球藻、菱形藻、栅藻．雨生红球藻 等。
微生物制生物柴油
柴藻 五生而油体、产且。 生微 效 微物 藻率藻本 生低热身 物，解（ 适还 产占所1的可 量地得）以 与面生藻得 产积物选到油大质类择再 率；燃利 高油合用 。热， 值生 高产 ，出 是有 木高 材附 或加 农值 作（ 基的 物2因产 秸）品 秆进， 的对如1行．目保6修健倍的品。饰、药品、化装品等。（ 进 时3一 间）步适培宜养条一件段下
微藻能源的开发前景
随着化石能源的枯竭，无论在未来的经济建设或社会开展 等方面，生物燃料都将发挥更大的作用。生物柴油是一种 非常优良的新型可再生能源，通过微藻生产生物柴油在技 术上说是可行的，并且它是实现生物燃料完全替代石化燃 料的最正确途径，而能否实现其工业化取决于其制造本钱。 为了降低本钱并且提高微藻生物柴油的性能和质量，可以 从优良藻种的获取、产油培养条件的优化、微藻培养技术 和策略的改进、生物柴油生产方法的改进和系统化等几个 方面进行深入的研究。并且这是一个变废为宝的产业，而 且还可以生产更多的下游产品。在石油价格大幅上升，粮 食短缺问题日渐突出的今天，该产业有着广阔的开展前景。
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。对于生物柴油 的原料．人们的目光一直集中在传统的陈化粮、 木质素、动物油脂等领域，而对于开发前景同样 广阔、属水生植物的藻类却认识缺乏。事实上， 作为一种重要的可再生资源． 藻类具有其他非藻类可再生 资源无可比较的优越性。
四、加工工艺相对简单。微藻没有叶、茎、根的分化，不产生无用生 物量，易被粉碎和枯燥，预处理的本钱比较低。而且微藻热解所得生 物质燃油热值高，是木材或农作物秸秆的1．6倍。
《微藻——可循环的“绿色油田”》阅读理解及答案
有志者事竟成2013年中考说明文阅读题精选：微藻——可循环的“绿色油田”微藻一一可循环的“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城市生活污水。
⑤现在，我国已启动了微藻能源方面的首个973项目“微藻能源规模化制备的科学基础”。
该项目有望在5年时间内开发出一个“微藻资源库”，提供适合在我国不同地方、不同气候条件下生长的藻株。
今后，各地在建设“徵藻油田”时，就可在资源库中挑选合适的微藻品种。
该项目还将深入研究微藻产品的机理，力争提高微藻产油的效率，降低它的成本。
未来能源安全的柱石——来自微藻的生物柴油
Ｊｎ ２０ ｕ ．，０ ８
未来 能 源 安全 的柱 石— — 来 自微 藻 的生 物 柴 油
和 晶亮 ， 徐 翔
（ ． 南工程 学院 学生 处 ， 南 郑 州 ４ １９ ；． １河 河 ５ １ １ ２ 中州大学 实验 中心 ， 南 郑 州 ４ ０ ４ ） 河 ５０４ 摘 要 ： 了应 对原 油价格 上涨 、 源枯 竭 、 为 资 生产 国政 治 的不稳 定 以及 环境 挑 战 ， 需要 一 种 能源来缓 解 目前 的
不可 否认 的是 ， 石 能 源将 在 未 来 相 当 长 的一 化
段 时间 内仍 然是 能 源供 应 的主 力 军 ． 管 随着 技 术 尽
的不 断发展 ， 这些能 源 的勘探 、 对 开采 和精 制都 达 到
１ 微 藻 生 物 柴 油 的优 势
１ １ 微 藻产 油 率高 ．
了相 当高 的技术 水平 ． 但是 ， 我们 仍将 面对 这样 一个 事实 ： 这些 来源 的燃 料无法 长 久持 续 地满 足人 们 的 需求 ． 供应枯 竭再 加上 环境 问题 ， 使得 我们 不得不 重
微 藻
起 来 ， 这些 油脂 与普通 植物 油无 太大 差异 ， 过加 且 经
工 就可 以用 于生物 柴油 的生产 ．如 何改 进微 藻 生 物
柴油 的生产方 法 ， 之 与 传 统石 油燃 料 相 比具 有更 使
强 的经 济竞 争力 ， 是未 来研 究工作 所关 注 的重 点． 将
收 稿 日期 ：０ ８— ３— ０ ２ ０ ０ ３
注 ： 物 柴 油 的 产 率 约 为 ８ ％ ，即 １０Ｌ油 类 能 转 化 ８ 生 ０ ０ ０Ｌ生
物 柴 油
作者简介 ： 和晶亮（９ １ ， 河南获嘉人 ， １８ 一） 男， 助教 ， 主要从 事生物技 术应用研 究
永续能源--微藻产油
2007年, 年 261.3 230
300
116
200
100
0 1980 1990 2000 2010 2020
Year
Predicted by Markal Model with no carbon dioxide reduction strategy
參、永續能源之重要性 (5/6)
•臺灣二氧化碳排放量之政策目標： 於2016年至2020年間回到2008年 排放量。 於2025年回到2000年排放量。
Cellulose is the major component of microalgal cell wall Functions: protection, maintenance The major components of cell wall in different algae
其他 4.5% 3.4% 1.03% 1.7% 17.3%
美國 日本 韓國 台灣 中國
參、永續能源之重要(1/6)
國際上主要先進國家之能源供應情 況與台灣之情況類似。石油、煤、 天然氣及核能等化石燃料所提供的 能源均佔90%以上。台灣能源依賴進 口的程度相當高。
參、永續能源之重要性(2/6)
British Petroleum (BP)世界能源統計---2006 2005年統計 種類 石油 天然氣 煤 鈾 蘊藏量 1.2007兆桶 179.8兆m3 9090.6億公噸 油當量 474.3萬公噸 可開採年限 40.6年 65.1年 155年 114年 日產 8109萬桶 2.76兆m3 28.87億公噸 油當量 4.16萬公噸
伍、微藻之培養
Light Distribution in broth
Lambert-Beer’s Law : I = I0 exp[-(κxΧ +κw)Z]
生物能源技术中的微藻培养与油脂提取方法
生物能源技术中的微藻培养与油脂提取方法近年来，随着全球环境问题的日益突出以及对传统能源的依赖性不断加深，生物能源逐渐成为人们重要的研究领域。
微藻作为一种潜力巨大的生物资源，其培养与油脂提取方法成为生物能源技术中的研究热点。
本文将就这一主题展开讨论。
微藻培养是微藻油脂提取前的重要步骤，其优化能够提高微藻油脂产量，并保证微藻的生长和代谢活性。
在微藻培养中，光照、温度、培养介质以及气体供应是关键因素。
首先，在光照方面，微藻对光照强度和光周期有一定要求。
一般来说，光照强度在5000-15000 lux之间是适宜的，而光周期一般为12小时光照和12小时黑暗。
此外，不同种类的微藻对光照的适应能力也有所差异，因此需要根据不同种类的微藻进行合理的光照条件设计。
其次，在温度方面，微藻的适宜生长温度范围较宽，一般为20-30摄氏度之间。
在这个温度范围内，微藻的生长速度较快，而超出这个范围后微藻的生长速率会显著下降。
因此，在微藻培养过程中需要控制温度以保持适宜的生长环境。
第三，在培养介质方面，培养基的配方对微藻的生长和油脂积累有着重要影响。
微藻培养介质一般包括碳源、氮源、矿物质以及微量元素等组分。
常用的碳源有葡萄糖、淀粉和蔗糖等，氮源可以选择硝酸盐、硫酸铵等。
此外，微藻还需要适量的矿物质和微量元素来维持其生长与代谢。
最后，在气体供应方面，微藻培养需要提供足够的二氧化碳以供微藻进行光合作用。
为了保持培养液中的二氧化碳浓度，通常采用气体出泡或注入气体的方式。
此外，为了保持混合均匀以及提供氧气，需要适量搅拌培养液。
除了微藻的培养条件，油脂提取方法也是生物能源技术中不可或缺的一环。
油脂是微藻能源利用的重要产物，提取高效并选择合适的方法对于微藻生物质能源的开发至关重要。
常用的油脂提取方法包括物理方法、化学方法和生物方法。
物理方法主要利用微藻细胞壁的物理性质，如超声波法、机械压榨法和温和破碎法等。
化学方法则利用化学试剂来破坏微藻细胞壁并提取油脂，如有机溶剂法、超临界流体萃取法和超临界甲醇法等。
薇藻_绿色生物能源
kaleidoscope of ecology薇藻：绿色生物能源王文轩微藻可利用光合作用把空气中的二氧化碳固定，转化生成油脂。
专家们认为利用微藻作为生物柴油的来源，是一种可行的选择。
能源耗竭和温室效应的冲击自工业革命以来，人类大量使用煤、石油、天然气等化石燃料，促使工业快速发展，世界经济也因此大幅增长。
然而毫无节制地开发与使用化石能源却逐渐引发各种问题，其中又以能源耗竭和温室效应最为严重。
专家估计，到2040年，全球大型油田将开采殆尽，而开发小型油田又会大幅提高油品的成本。
此外，大量燃烧化石燃料所排放的二氧化碳会阻碍地面辐射热的散逸，造成温室效应，破坏全球生态的平衡。
永不耗竭的生物能源为了让人类在地球上能永续发展，寻求可行的再生能源已成为重要且迫切的议题。
目前专家们研究的范围包括风能、水力能、太阳能、生物能源等。
根据国际能源总署统计，生物能源是目前最被广泛使用的再生能源，它是指由生物产生的有机物质，经由直接或转化技术所产生的可利用能源。
生物能源是由植物利用太阳能把空气中的二氧化碳及土地中某些元素固定后所合成，因此只要有太阳和土地，就可以持续地种植作物，源源不绝地生产有机物质，再转化成永不耗竭的生物能源。
由于植物在生长过程中会吸收二氧化碳再转化成生物能源，而生物能源使用后所排放的二氧化碳的量不会超过植物生长所吸收的二氧化碳，因此可达到碳循环的平衡。
永不耗竭和碳循环平衡就是使用生物能源的两大优点。
微藻油脂的生产目前生物柴油的原料大部分来自植物，如大豆油、油菜籽油、棕榈油等。
由于这类油脂多是食用油，在供应量上有限制，因此寻求永续且满足大量需求的稳定来源是必要的。
专家们发现利用微藻作为生物柴油的来源，是一种可行的选择。
如同其他植物，微藻利用光合作用把空气中的二氧化碳固定，转化生成油脂。
一般来说，微藻生产油脂的速率比植物快，在经济与时间成本的考量上是颇具竞争力的。
微藻的左:塔胞藻 右:肾型藻/ind.ntou左:绿藻类 右:金藻类/ind.ntou生态万象含油量视不同属种而有差异，事实上很多微藻是不产油的。
微藻制油——精选推荐
微藻制油————新时代的生物能源摘要藻类是生物燃料的理想原料最近由于对能源安全温室气体排放和其它潜在的生物燃料原料竞争等的关注增加藻类生物燃料引起人们的注意然而开发藻类生物量的生产技术仍处于萌芽阶段微藻有生产生物燃料的潜力但在商业化大规模生产前需要对其技术进行讨论并克服经济障碍等问题关键词：微藻，制油，生物能源引言：数百年来，煤炭，石油，天然气一直是人类能源的主角，随着全球人口的急剧增长和能耗的成倍增加，这些不可再生资源日趋紧缺，能源危机已成为世界各国共同关注的难题。
[1]为了让人类在死囚上能永续发展，寻求可行的再生能源已成为重要且迫切的议题[2]其中生物质能最为人们所关注，在众多的生物质中，藻类具有光合效率高，环境适应强，生长周期短，生物产量高等优点，因此藻类是制备可再生能源的良好材料。
[3]1.微藻制油—历史背景利用微藻产油作为生物柴油来源的构想，早在1980年就有相关学者提出，但并未受到重视。
直到近年来因原油价格的攀升，开发再生能源的意识逐渐提高，以微藻生产生物柴油的想法受到各界关注。
目前许多产官学单位都已意识到，利用微藻生产生物柴油以取代目前的化石柴油是有其发展性的。
[5]鉴于微藻的重要能源价值以及世界各国能源微藻研究的进展，有专家建议，中国应立即启动微藻产乙醇、产油技术的研究，对微藻产氢也要注意跟踪动态，作好长远计划。
[6] 2．微藻制油—原理微藻制油的原理其实就是利用光合作用，将二氧化碳转化为微藻自身的生物质从而固定了碳元素，再通过诱导反应使微藻自身的碳物质转化为油脂，然后利用物理或化学方法把微藻细胞内的油脂转化到细胞外，进行提炼加工从而生产出生物柴油。
如果没有二氧化碳，微藻不但产不了油，反而有害呢。
[6]3.微藻制油—优势与其他生物质材料相比，利用微藻生产生物才有的优势主要体现在以下几个方面。
( 1) 微藻的光合作用效率高，含油量高，生长周期短，油脂面积产率高某些单细胞藻在一定的诱导胁迫条件下可大量积累油脂，含油量可高达70%，单位面积的产率高出高等油料植物数十倍，这是其他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。
微藻生物柴油
微藻生物柴油综述汪林祥 孟春玲摘 要 微藻含油脂量高，生长速度快，并且其养殖不占用耕地，还能有效地捕获二氧化碳,有助于减少温室气体排放和改善气候变化，是制备生物柴油的最佳原料。
目前，阻碍微藻生物柴油成为商业化燃油的主要瓶颈是成本高。
传统的油脂提取和酯交换制备生物柴油工艺复杂，产物纯度低和产生大量废水都是导致高成本的重要因素。
本文将主要介绍利用微藻制备生物柴油的研究技术，并展望如何经济环保地制备高纯度微藻生物柴油的发展方向。
关键词 微藻；生物柴油；非均相催化剂；超临界ABSTRACT Microalgae have high oil content and grow rapidly. Unlike other oil crops, microalgae will not compete with food crops for arable land. Cultivation of microalgae can also effectively sequester CO which in turn reduces greenhouse gas emissions and global warming effects, therefore it is a great source of feedstock for biodiesel. Significant hurdle has to be overcome however before commercialization of algae biodiesel is its high operational cost. Process complicity in traditional lipid extraction and transesterification to biodiesel, low in product purity and result in large amount of waste water are some of the causes to high cost. Therefore how to economically and environmental friendly produce high quality biodiesel from microalgae is our main research focus.KEYWORDS microalgae; biodiesel; heterogeneous catalyst; supercritical1 引言近年来，随着全球经济的快速增长，石油和煤炭等化石能源的消耗大幅度上升，化石能源短缺危机已迫在眉睫，对生物质能等可再生能源的关注渐成热点。
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陸、微藻之利用--藻油萃取
• 榨油機 • 溶液萃取 • 超臨界流體萃取
49
陸、微藻之利用--生質柴油
Reactants：(1) wet cell weight of N. oculata
≒ 0.75g (DCW ≒ 0.15g)
(2) 2ml 1.0M HCl/Methanol
* (3) direct or hexane pretreated
• 植物之油脂產量
農作物
油產量(公升/每公頃)
蓖麻
1413
油菜
1190
向日葵
952
大豆
446
椰子
2689
棕櫚
5950
33
肆、生質油-油脂來源 (15/16)
• 藻類：海藻、微藻
螺旋藻
巨型藻
紅藻
綠藻
34
肆、生質油-油脂來源 (16/16)
• 微藻油產量
藻種
含油量 (%乾藻重)
年產量： 油含量30% 58700 公升/每公頃 油含量70% 136900 公升/每公頃
週日閱讀科學大師
永續能源--微藻產油
吳院長文騰 國立成功大學工學院
98年2月22日
1
目錄
壹、永續能源 貳、臺灣及國際上能源之使用現況 參、永續能源之重要性
2
肆、生質油 伍、微藻之培養 陸、微藻之利用 柒、結語
3
壹、永續能源 (1/3)
依據永續能源政策綱領，永續能源發展 應兼顧 “能源安全”、”經濟發展“ 與”環境保護” 。
4
壹、永續能源(2/3)
• 永續能源基本上是再生能源： 再生能源包含太陽能(太陽熱能、 太陽電池) 、風能、生質能、水力 及海洋能，地質能、氫能及燃料電 池。
5
壹、永續能源 (3/3)
• 永續能源政策的推動目標： 積極發展再生能源，於2025年占發 電系統的8%。
6
貳、臺灣及國際上能源之使用現況(1/5)
2007年台灣能源之供應結構
60 51.14
50
佔 40 比 30
32.12
(%)
20
10
8.11
7.97
0.28
0.29
0.03 0.07
0
煤炭
石油 自產天然進氣口液化天然氣慣常水力發電
核太能陽發光電電及風力發電
太陽熱能
7
貳、臺灣及國際上能源之使用現況(2/5)
2007年台灣之發電量結構
60
53.6
Lipid productivity (g d-1 L-1)
1.2
0.10
0.6
1.0
0.08
0.5
0.8 0.06
0.6
0.4
0.04
0.4
0.02
0.3
0.2
0.00
0.0
0.2
012345678
Time (day)
Time courses of biomass and urea consumption for N. oculata in semi-continuous mode. (■) is the biomass concentration and (□) is the urea concentration.
油1公噸/公頃。
25
肆、生質油-油脂來源 (7/16)
• 油棕櫚
26
肆、生質油-油脂來源 (8/16)
• 油桐花
油桐
油桐花 油桐27果榨油
肆、生質油-油脂來源 (9/16)
• 麻瘋樹
痲瘋樹
痲瘋樹果實
28
肆、生質油-油脂來源 (10/16)
• 麻瘋樹之種植可利用不良土地或廢 耕地。
• 無法機械採收，人工需求大。
60.41%
運輸
13.14 %
住宅
11.21 %
服務業
10.06 %
農業
0.89 %
9
貳、臺灣及國際上能源之使用現況(4/5)
種類 石油
煤
2005年統計
國別
消費量
美國
944.6百萬公噸
中國
327.3百萬公噸
曰本
244.2百萬公噸
俄國
130.0百萬公噸
德國
121.5百萬公噸
中國
1082百萬公噸油當量
Reaction Temp：70℃，Reaction time：12 hours
Biodiesel Conversion
Relative value
Reference (DCW) 20%
100.0%
Direct reaction
Hexane
(WCW)
pretreated(WCW)
5.0%
10.7%
25.0%
17
肆、生質油
•永續能源： 太陽能(太陽熱能、太陽電池)、風能、
生質能、水力及海洋能、地質能、氫能 及燃料電池等。
18
肆、生質能
•生質酒精、生質柴油、沼氣、裂解油、 丁醇、氫氣等。
19
肆、生質油-油脂來源 (1/16)
• 油菜
油菜花田
油菜花兒
20
肆、生質油-油脂來源 (2/16)
• 油菜適合低溫之秋天種植。 • 每公頃每年約可收成2.5公噸油菜子，
11
參、永續能源之重要(1/6)
國際上主要先進國家之能源供應情況 與台灣之情況類似。石油、煤、天 然氣及核能等化石燃料所提供的能 源均佔90%以上。台灣能源依賴進 口的程度相當高。
12
參、永續能源之重要性(2/6)
British Petroleum (BP)世界能源統計---2006
2005年統計
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35
氮源濃度 (克/每升)
39
伍、微藻之培養
• 開放式培養 – 跑道式、淺池培養
跑道式培養
淺池培養
40
伍、微藻之培養
• 開放式培養 – 圓型池、大槽型
圓型池
大槽型
41
伍、微藻之培養
• 密閉式培養 – 管式
直型管培養
螺旋管培養
I = I0 exp[-(κxΧ +κw)Z]
Transparent Rectangular
Chamber (TRC)
Light Scattering Intensity
Ia
T
ISLaaIbTLcIaTL
L Air
ISL: Light scattering intensity Ia: Light intensity inside TRC Id W: Width, L: Length
50 53.5%
陸、微藻之利用--還原糖-葡萄糖
•Microalgal cell wall
✓ Cellulose is the major component of microalgal cell wall ✓ Functions: protection, maintenance The major components of cell wall in different algae
參、永續能源之重要性 (5/6)
• 臺灣二氧化碳排放量之政策目標： 於2016年至2020年間回到2008年 排放量。 於2025年回到2000年排放量。
16
參、永續能源之重要性 (6/6)
• 歐盟之能源政策：
在2020年 (i)二氧化碳的排放量比1990年少20% (ii)再生能源佔總能源使用量20% (iii)減少化石能源使用量20%
美國
575百萬公噸油當量
印度
213百萬公噸油當量
曰本
121百萬公噸油當量
俄國
116百萬公噸油當量
10
貳、臺灣及國際上能源之使用現況(5/5)
種類 國別
美國 日本 韓國 台灣 中國
各國能源供應結構(2005年) 石油 煤 天然氣 核能
其他
40.7% 23.5% 22.1% 9.1% 4.5% 47.8% 21.7% 13.2% 13.8% 3.4% 47.6% 23.5% 11.9% 16.0% 1.03% 44.0% 35.9% 8.5% 9.9% 1.7% 19.2% 60.3% 2.5% 0.8% 17.3%
35
伍、微藻之培養
• 生長快速 • 佔地面積少 • 操作培養容易 • 油脂含量高 • 品質穩定 • 具附加高單價化合物
36
伍、微藻之培養
環境因子影響微藻生長
CO2
光強度
微藻
溫度
氮源
碳水化合物
鹽度
葡萄糖
澱粉
纖維素
油脂
37
伍、藻類之培養
培養營養源對微藻生長之影響
生物量 (克/每升)
氮源濃度 (克/每升)
2.5
0.35
0.300 g/L
0.30 2.0
0.150 g/L 0.25
1.5
0.100 g/L 0.20
1.0
0.15
0.050 g/L
0.10
0.5
0.025 g/L
0.05
0.0
0.00
01234567
時間 (天)
38
產油量 (克/每升)
伍、藻類之培養
培養營養源對微藻產油之影響
0.65 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20
種類
蘊藏量
可開採年限
日產
石油 1.2007兆桶 40.6年 8109萬桶
天然氣 179.8兆m3
65.1年
2.76兆m3
煤 9090.6億公噸 155年 28.87億公噸