生物质能源微藻

等量
树叶 比表面积:10-3 m2
1 g干 物质
微藻 比表面积:1.3×103 m2
相同质量的微藻比表面积是树叶的1.3×106倍， 比表面积越大，受光面积越大，越有利于光合作用。
生物质能源微藻
微藻通过光合作用固定CO2的效率比陆生植物更高
• 5、更高含量的光合作用单位
植物光合色素含量占 其干重约0.05%,分布 于树叶、树干等组织 中细胞的特定部位， 不有利于光合产物的 合成与转运。
。
生物质能源微藻
水环境有利于微藻的光合作用
微藻光合作用温度更恒定的
生物质能源微藻
海洋是地球固定CO2的主要场所
CO
2
海洋面积：3.61亿平方千米 占地球表面：71%
固定全球60%以上的CO2
陆地面积：1.49亿平方千米 占地球表面：29%
生物固质能源定微藻全球40%的CO2
O2
森林固定 CO2 变成 煤炭；
1kg
(0.57kg)
( ) 生物质 CH1.8N0.17O0.56
生物质能源微藻
微藻固定二氧化碳及产油途径
生物质能源微藻
微藻具有独特的CO2浓缩机制
CCM（CO2-Concentration mechanism）： 即为CO2 浓缩机制。当藻类细胞由高浓度 CO2 培养转入低浓度CO2，细胞可不断地从 外部环境中把无机碳或CO2运输到体内，使 体内的CO2 浓度高于外界环境，以有利于光 合作用碳循环第一个关键酶Rubisco羧化反 应，从而能提高光合速率。
光合作用效率是指绿色植物通过光合作用制 造的有机物中所含有的能量与光合作用所吸收的
光能的比值。
植物：1%
光
率 高
合 作 用
效
生物质能源微藻
藻：3.5%
微藻通过光合作用固定CO2的效率比陆生植物更高 • 1、反应物浓度更高
近3000倍
•
1L空气中含有约5.9×10-4
2、产物浓度更低
g
CO2
1L水中含有约1.7gCO2
微藻含有丰富的蛋白、色素、维生素、多糖等生物活性物质， 可直接用作饵料、饲料及其添加剂。
生物质能源微藻
微藻是理想的高蛋白饲料
纯蛋白大豆
乌克兰
高质纯牛奶
乌克兰种牛
我国
三聚氰胺牛奶
混合饲料
出路：高蛋白微藻饲料替代
造成我国目前牛奶质量不高的主要原因是饲料，微藻蛋白质 含量为３０～８０％，因此是良好的蛋白替代饲料。
2CO2 甲基丙二酰-CoA
苹果酰-CoA
乙酰-CoA
脂肪酸
微藻固定CO2能力是其他微生物的3倍以上。
生物质能源微藻
微藻通过光合作用生产生物质能源具有 更高的原子经济性
产品 CO2/mol产品
微生物
乙醇 排放1 mol
酵母
乳酸 0 mol 乳酸菌
丁二酸
吸收1 mol
琥珀酸 放线杆菌
生物柴油 吸收６mol
微藻在地球演化中扮演着重要角色
CO2 +
生物质
H2O
+
+
O2
光
微藻（海洋单细胞藻类）是地球上最早的生物物种
，已经在地球上生存了35亿年之久，能在水中进行光合作
用释放出氧气，在自然界物质和能量循环中发挥了极其重
要的作用，因此微藻的出现为地球上其他生物的出现奠定
了物质和气候基础。
生物质能源微藻
为什么是微藻？
什么是微藻？
微藻（Ｍicroalgae）是一类在陆地、海洋分布广泛，营养丰 富且光合利用度高的微型自养植物。地球上微藻种类繁多， 但目前被人类发现并利用的种类不多，特别是海洋微藻，目 前开发的更是微乎其微。
物种 淡水微藻 海洋微藻
绿
红
硅
藻
藻
藻
已发现数量 ２.２×104
０.7×10４
生物质能源微藻
已发现占估计数比例（%） >90 ＜10
1/40
1L空气中含有约0.3g O2
生物质能源微藻
1L水中含有约0.008gO2
微藻通过光合作用固定CO2的效率比陆生植物更高 • 3、光照几率更多
折射
衍射
水 散射
由于水对光具有折射、衍射、散射等效应，使得微藻所
有表面都有可能受光照，然而陆生植物只有向光面才有可能
受光照。
生物质能源微藻
微藻通过光合作用固定CO2的效率比陆生植物更高 • 4、比表面积更大
利用废水中的N、P等营养元素，不仅有助于缓解水体富营养化程度
降低废水处理成本，且可大幅降低微藻生长所需N源成本（0.3~0.4万
元/吨螺旋藻）及P源成本（0.3万元/吨螺旋藻）
不与农作物争地(可用滩涂、盐碱地、荒漠等) 、争水(可用生活污水、
海水和盐碱水等 )
生物质能源微藻
阳光
微藻产能
废气CO2
50倍
植物光合天线
微藻光合天线
几十倍
微藻光合色素含量占其干 重的2.5%分布于整个细胞 ，整个细胞就是一个光合 反应器，有利于光合产物
的合成与转运。
植物的捕光天线是类囊体膜 内的叶绿素,而藻类的捕光天 线色素主要集中于紧连在类 囊体膜外的藻胆蛋白内。天 线系统的功能是将所吸收的 光能高效地传递到与之相联 系的光反应中心。
微藻
产相同量的产品，微藻较其他微生物固定更多的CO2
生物质能源微藻
微藻是理想的燃料
热值
≈
藻粉
煤炭
相同质量
微藻生物质热解所得热值高，平均高达33MJ/kg，而且 微藻燃烧后没有SO2等有害气体，使用后排出CO2可以被 微藻本身所固定，不会增加CO2的净排放。
生物质能源微藻
微藻是理想的饲料、饵料及其添加剂
生物质能源—
1. 背景介绍 2. 产业化关键技术 3. 微藻生物炼制 4. 我们的工作
生物质能源微藻
藻类植物的分类
蓝藻门
红藻门
(
)
藻 类 和植 微物 藻大 型 藻
隐藻门 甲藻门 金藻门 黄藻门 硅藻门 褐藻门
裸藻门
绿藻门
小球藻等
轮藻门
有些学者把藻类分为11个门，有些分生为物质8能个源微门藻 ；门是植物分类中的一个级别。
海洋微藻 固定CO2 变成石油
在已知能固定CO2的微生物中微藻能力最强wk.baidu.com
微藻
核酮糖-1，5-二磷酸 6CO2 3-磷酸甘油酸
甘油醛- 3-磷酸
甘油
脂肪酸
产甲烷菌 四氢叶酸（THF）
2CO2
CHO-THF
CH3-CO-X
乙酰-CoA
泥生绿菌
草酰乙酸
2CO2
异柠檬酸
柠檬酸
乙酰-CoA
脂肪酸 脂肪酸
绿色硫细菌 羟基丙酰-CoA
生物质能源微藻
为什么选择微藻？
微藻光自养生长过程与其他生物质相比，具有5大优点：
光合固碳效率高，同样条件下，藻类光合生产率最高可达到50g/m2/d，
相当于森林固碳能力的10~50倍。
油脂面积产率高，单位面积的产油率是其他油料作物的20~400倍。
光合固定CO2，不仅有助于CO2减排，且可大幅降低微藻生长所需碳 源成本（1万元/吨螺旋藻）