微藻生物能源教学内容

青岛生物能源所、遗传与发育所
养等。
中科院过程工程研究所丛威课题组
从事光生物反应器与微藻培养技术研究。
中科院大连化物所张卫课题组
从事微藻产氢及微藻培养技术等研究。
北京化工大学谭天伟课题组
近年开始从事微藻及其和微生物联合培养等研究。
南京工业大学黄和课题组 南京农业大学王长海课题组
厦门大学高坤山课题组 华东理工大学李元广课题组
英国《独立报》2010年6月10日报道 ，空中客车公司“新一代钻石DA42” 飞机，用100%微藻生物燃料作为 驱动燃料，在6月8日开幕的柏林国 际航空航天展览会上完成首飞。
首次证明了微藻生物燃料完全可以独 立为飞机的飞行提供燃料。
10
NO.3微藻制备生物燃料简介
11
光反应发生器
螺旋式反应器 跑道池式反应器
产油量较高的藻类含油量占干重的比例分别是小球藻、
葡萄藻、三角褐指藻、杜氏盐藻。微藻和高等植物的油
属三酰基甘油酯，都可作为生物柴油的生产原料。产油
微藻大多是生长在海洋.
3
为什么选择微藻？
4
5
6
与一些产油植物相比，利用微藻生产生物柴油的优 势在于以下几个方面：
微藻单位面积的产率 高出高等植物数十倍
微藻可以不与 农作物 争地、争水
微藻可在缺氮等条件下 存活，并可大量积累油 脂，含油量可高达70％
微藻的培养可利用工业 废气中的二氧化碳，减
少环境污染
7
NO.2第三代生物燃料的发展
第一代生物燃料：粮食时代 第二代生物燃料：纤维素时代
第三代生物燃料：微藻时代 第四代生物燃料：
8
化石燃料的短缺
环境污染的日趋严重
微藻生物燃料商业化财团：由加州大学带领，这个财团将集中开发藻类作为 一种健壮的生物燃料原料。任务包括研究藻类作物保护的新方法、藻类营养 运用和回收，以及开发基因工具。(900万美元)
Cellana财团 ：由Cellana公司带领，这个财团将试验在海水中生长的微藻大 规模生产燃料。任务包括将新的藻类收获技术与中型规模培殖试验床构成一 体化，并开发海洋微藻类作为水产养殖产业的动物饲料。(900万美元)
1.微藻燃料的研发始于1978 年美国能源部资助的Fra Baidu bibliotek水上能源 作物计划/Aquatic Species Program”，起初是以生物氢为目
的。 2.1982 年逐渐转向了生物柴油和燃料酒精方面。 3.除美国外，以色列、欧洲、加拿大、阿根廷、澳大利亚和
新西兰等国家也逐步开始了微藻燃料的研发。
9
实际应用：
19
国内主要研究单位
课题组
研究领域
清华大学吴庆余课题组
异养培养产油小球藻、油脂提取和生物柴油加工 研究。
国家海洋局第一研究所郑力课题组
从事能源微藻藻种筛选等。
暨南大学张成武课题组
从事能源微藻藻种筛选、规模培养等。
中国海洋大学潘克厚课题组
从事能源微藻藻种筛选、分子生物学改造等。
中科院海洋所、南海所、武汉植物所、武汉水生所、 从事油藻藻种筛选与分子生物学改造、大规模培
固化反应器法利弊：（同封闭环路系统）
15
微藻油的提取是降低成本的关键
16
微藻生物炼制技术— 降低微藻生物柴油商业化成本的出路
17
“工程微藻”法生产生物柴油，为柴油生产开辟了一条新的技术途径。 美国国家可更新实验室(NREL)通过现代生物技术建成“工程微藻”， 即硅藻类的一种“工程小环藻”。在实验室条件下可使“工程微藻” 中脂质含量增加到60%以上，户外生产也可增加到40%以上，而一般 自然状态下微藻的脂质含量为5%-20%。“工程微藻”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。目前，正在研究选择合适 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基因引入微藻中以获得更高效表达。利用“工程微藻” 生产柴油具有重要经济意义和生态意义，其优越性在于：微藻生产能 力高、用海水作为天然培养基可节约农业资源；比陆生植物单产油脂 高出几十倍；生产的生物柴油不含硫，燃烧时不排放有毒害气体，排 入环境中也可被微生物降解，不污染环境，发展富含油质的微藻或者 “工程微藻”是生产生物柴油的一大趋势。
用一些透明管道装满工厂排出的废 水和废气，管道内的藻类吸收废气 中所含的二氧化碳，用于光合作用。 同时，藻类排出氧气，生成用于提 炼燃料的物质。
14
光合反应器法利弊：简便易行、成本较低的特点，但存在易污染、占 地面积大、难以对水体和温度进行调节从而生产不稳定等缺点，发展 受到很大限制
封闭环路系统法利弊：操作简单，培养条件、参数易控制，条件稳 定，成品质量高，可实现全年无菌纯种培养，能较大幅度地提高微藻 细胞密度，其生长速率和生物量大幅度提高， 近些年已应用于微藻 的商业性、高密度大规模培养生产。但封闭式光生物反应器在规模培 养过程中的生产成本相对较高，成本为开放式池塘培养法的10 倍
18
NO.4微藻生物燃料动态
美国能源部 2010年6月29日向三个研究财团资助2400万美元，以加速实现基于海藻的生物 燃料的商业化规模生产。
可持续微藻生物燃料财团：由亚利桑那州立大学带领，这个财团将集中测试 藻类生物燃料的可接受性，作为石油基燃料的替代。 任务包括海藻生物化学 转化燃料和产品的研究，以及分析藻类燃料和燃料中间体的物理化学性质。 (600万美元)
厢式反应器
各类微藻 反应器
管式反应器
膜式反应器
12
规模化培养制备路线
NO.1
光合反应器法
制备方法
微藻规模化培养 制备路线
NO.2
封闭环路系统法
NO.3
开放池法
制备方法
制备方法 光合反应器法 封闭环路系统法
固化反应器法
基本工作原理
在池塘、湖面等封闭水域养殖藻类
在闭合的人造水渠中进行，含有藻 类的液体在其中循环，循环过程中 将藻类进行新陈代谢所需的二氧化 碳和养分引入到水渠的液体中
微藻生物能源
微藻生物能源
关于微藻 第三代生物燃料的发展 微藻制备生物燃料简介 微藻制备生物燃料的动态和前景
2
NO.1关于微藻
微藻是遍布全球水体的一种浮游植物 。它把光合作用产
物转化成油贮藏起来，在细胞内形成油滴，将这些油通
过转酯化后可转变为脂肪酸甲酯，即生物柴油 。某些微
藻能够合成长链烯烃，也具有发展生物燃料的潜力 。