微藻生物能源1.0
第五章 微藻生物能源
论文数量
日韩168 中国大陆 213
南美洲 146
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
2001-2010年微藻能源学术论文统计
欧洲 1000 2001-2010年微藻能源的学术论文统计（按国家） 美国 406
2007-2009年NATURE、SCIENCE上发表5篇微藻能源的评论
2001-2010年微藻能源学术论文统计
现状：大多在实验室研究、少数开始进行初步的中试研究 （无实验数据报道），尚无规模化的微藻能源制备系统方面的报道
埃克森美孚启动微藻生物燃料
国内主要的研究单位
课题组
清华大学吴庆余课题组 国家海洋局第一研究所郑力课题组
研究领域
异养培养产油小球藻、油脂提取和生物柴油加 工研究。 从事能源微藻藻种筛选等。
为什么是微藻？ 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 合 作 用 效 率 高
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 g CO2 1L水中含有约1.7gCO2
(
)
硅藻门
褐藻门 裸藻门 绿藻门 轮藻门 小球藻等
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。
绿 藻
红 藻
硅 藻
物种
已发现数量
藻类生物质能源的种类及开发利用研究
藻类生物质能源的种类及开发利用研究随着经济的快速发展和人口的不断增长，全球能源消耗量日益增加，传统化石能源的储量日渐减少，能源危机愈演愈烈。
因此，寻找替代能源成为挑战，藻类生物质能源逐渐成为开发利用的热点。
本文将介绍几种常见的藻类生物质能源及其开发利用研究。
1.微藻生物质能源微藻是一类单细胞海洋植物，其生长速度快、生物量高、营养成分丰富、日照利用率高，具有很高的生物质能源潜力。
利用微藻生产生物燃料、生产高级生物材料、食品等都有着很广泛的应用。
研究表明，微藻可以通过复杂的培养方式获得更高的生物质量和更高的油脂产率。
此外，微藻脂肪酸组成单一，可以作为燃料的原料。
许多国家和地区正在投入巨资进行微藻利用技术的开发研究。
2.淡水藻生物质能源与微藻不同，淡水藻一般生长在湖泊、水库等淡水环境中，是一种丰富的水源生态系统。
淡水藻具有快速生长和适应性强的特点，是一种重要的生物质能源来源。
近年来，随着燃料价格的上涨，藻类生物燃料的研究逐渐走向淡水藻领域。
淡水藻的研究还包括其对废水和含有重金属的水的净化性，淡水藻可以吸收大气中的氮和磷，减轻水体中氮磷的浓度，从而使污染严重的水体得到净化。
3.海藻生物质能源海藻是生长在海洋环境中的多细胞藻类，是一种重要的海洋资源。
海藻生物质具有很广泛的应用前景：可以作为食品、化学原料、生物燃料等多个领域的材料。
其中，作为生物燃料的应用前景尤其广泛。
海藻生物质能源的开发研究主要有两个方面：一是海藻生物质能源的加工提取方法，二是海藻生长环境的调控技术。
海藻的取样与分离通常采用的是潜水或鱼网等方式，提取方法则根据海藻的特点选择理化方法。
海藻生物质能源的开发利用在很多国家已经有了实际应用。
如韩国，船舶燃料已经采用生物柴油和生物液化气，这些都是由海藻提取生物质能源得到的。
日本则大量投资海藻生物质能源研究，已有一些海藻生物燃料的生产企业，海藻成为日本生物燃料市场的主要来源之一。
总之，藻类生物质能源具有丰富的应用潜力和广阔的市场前景。
2023年微藻生物燃料行业市场分析现状
2023年微藻生物燃料行业市场分析现状微藻生物燃料是指利用微藻作为原料，经过发酵、提取等工艺生产的燃料，其广泛应用于交通运输、航空航天等领域。
随着全球能源需求的增加和环境问题的日益突出，微藻生物燃料逐渐成为替代传统燃料的绿色能源选择。
现在，就让我们来对微藻生物燃料行业市场进行分析。
一、市场规模目前，全球微藻生物燃料行业市场规模逐年扩大。
根据市场研究公司预测，到2025年，全球微藻生物燃料市场规模将达到400亿美元。
其中，美国、中国和欧洲市场占据主导地位，主要受益于政府对绿色能源的支持和投资。
二、市场驱动因素微藻生物燃料行业的发展主要受到以下几个驱动因素的影响：1. 能源需求增加：随着全球经济的发展和人口的增加，能源需求不断增加。
微藻生物燃料作为一种可再生的绿色能源，在满足能源需求的同时，减少了对传统石化能源的依赖。
2. 环境压力增大：传统燃料的燃烧释放大量的二氧化碳等温室气体，加剧了全球变暖和气候变化。
而微藻生物燃料的燃烧过程中，释放的二氧化碳可以被再次吸收，形成一个可持续的循环。
3. 政府支持和政策导向：各国政府纷纷出台了支持绿色能源发展的政策和措施，包括减少对化石燃料的补贴、提供税收优惠等。
这些政策为微藻生物燃料行业的发展创造了良好的环境。
三、市场竞争格局目前，微藻生物燃料行业市场竞争格局较为分散，各国企业独立开展生产，并不断引入新的技术和设备。
全球知名企业包括美国的Solazyme公司、法国的Total公司、中国的天达海洋科技公司等。
这些企业通过技术创新和研发投入，不断提高产品质量和产能，为市场占据优势地位。
四、市场风险和挑战微藻生物燃料行业也面临一些风险和挑战：1. 技术难题：微藻生物燃料的生产过程复杂且成本较高，需要解决藻种选育、光合作用效率提高等技术难题。
2. 成本压力：目前微藻生物燃料的产量和成本还无法与传统石化能源相比拟。
降低成本是行业发展的重要问题。
3. 政策不稳定：由于微藻生物燃料行业发展较新，相关政策和法律法规并不完善，存在政策不确定、政府支持减少等问题。
利用微藻生产生物质能源的研究
利用微藻生产生物质能源的研究随着全球能源需求的不断增长和化石能源日益枯竭，寻找替代能源已成为当今世界的热点问题。
生物质能源因其可再生、清洁、低碳的特点备受关注，而利用微藻生产生物质能源的研究成为当前研究的热点之一。
1. 微藻生产生物质能源的意义微藻具有光合作用效率高、生长周期短、生长速度快等优势，是生产生物质能源的理想生物资源之一。
利用微藻生产生物质能源可以有效减少对化石能源的依赖，降低温室气体排放，为人类社会可持续发展提供重要支撑。
2. 微藻生产生物质能源的技术路线微藻生产生物质能源的技术路线主要包括微藻培养、油脂提取和生物质能源生产三个环节。
在微藻培养方面，优化光照、温度、营养盐等环境条件对提高微藻生长速度和油脂含量至关重要；油脂提取则是将微藻中的油脂分离并提炼成生物燃料；生物质能源生产则通过将微藻油脂转化为生物柴油、生物乙醇等燃料形式。
3. 微藻生产生物质能源的挑战与机遇尽管微藻生产生物质能源前景广阔，但仍然面临着一些挑战。
例如，微藻培养过程中存在的污染、光照和温度变化对微藻生长的影响等问题亟待解决。
然而，随着科技的不断进步，为微藻生产生物质能源提供了更多的技术手段和方法，未来发展的机遇依然充满希望。
4. 微藻生产生物质能源的发展趋势随着环保意识不断增强，对可再生能源的需求也在逐渐增加，微藻生产生物质能源的发展前景可谓一片光明。
未来，随着技术的日益成熟和生产成本的降低，微藻生产生物质能源有望成为主流能源之一，为人类社会的可持续发展贡献力量。
5. 结语利用微藻生产生物质能源是一个具有巨大发展潜力的研究领域，需要科研人员们共同努力，不断探索创新，以推动微藻生产生物质能源技术的发展。
相信在不久的将来，微藻生产的生物质能源将会成为能源领域的新宠，为人类社会的绿色发展贡献更多力量。
微藻生物质可再生能源的开发利用
2、技术进步对海洋能源开发利 用的推动
随着科技的不断进步，我国在海洋能源开发利用方面的技术水平也在逐步提 高。未来，技术的不断创新和进步将为我国海洋可再生能源的开发利用提供更强 的支撑。
3、市场需求和消费者偏好对海 洋能源开发利用的驱动
随着消费者对清洁能源的认知度不断提高，对于环境和气候变化的度也在提 升，这将进一步促进海洋可再生能源的开发利用。同时，市场对于绿色、环保、 节能产品的需求也将推动海洋可再生能源产业的发展。
五、微藻生物质可再生能源开发 利用案例分析
以美国“微藻生物质能源计划”为例，该计划通过研究不同环境下的微藻种 类，筛选出适合生产生物油的微藻品种。同时，采用封闭式培养和开放式培养相 结合的方式，实现微藻的大规模生产。在转化方面，计划采用热裂解技术将微藻 生物质转化为生物油，并进一步探索生物发酵和氢化等其他转化方法。
国外在海洋能源开发利用方面已经取得了很多成功的案例和经验。例如，欧 洲的挪威和英国在海洋能源开发利用方面处于全球领先地位，其成功经验包括： 制定长期发展规划、加强技术创新、注重生态环境保护等。
二、我国海洋可再生能源开发利 用的发展趋势预测Biblioteka 、国家政策对海洋能源开发利 用的促进
近年来，我国政府已经出台了多项支持海洋可再生能源开发的政策，例如提 高海洋能源开发利用的地位，制定长期发展规划，加大对海洋能技术研发的支持 力度等。这些政策的实施将对我国海洋可再生能源开发利用产生积极的推动作用。
二、波浪能
波浪能是一种取之不尽、用之不竭的能源，主要利用海浪的起伏来发电。相 较于潮汐能，波浪能具有更广阔的应用前景，因为海浪的分布范围更广，能量密 度更大。目前，许多国家和地区正在积极研发和试验波浪能发电技术，如英国的 海洋能源中心和我国的浙江舟山群岛等。
第三代生物燃料 ——微藻生物燃料
微藻生物燃料动态
机构
University of Brighton, University College London United States Department of Energy University of Texas at Austin, University of Maine
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％ 微藻可以不与 农作物 争地、争水 微藻的培养可利用工业废气中的二氧化碳， 减少环境污染
藻类制备生物燃料简介
原料：微藻（单细胞或丝状体 d＜1mm）
Algal Biomass Organization National Algae Association
微藻生物燃料动态
公司
Aquaflow Bionomic Corporation Sapphire Energy Solazyme
Pond Biofuels Inc. Shell
微藻生物燃料动态
Unitel公司开发微藻生物燃料生产新工艺 美国Unitel技术公司于2010年7月宣布，其专 利的新技术将应用于从微藻生产生物燃料， 使微藻侧重于生产脂肪酸，而不是微藻油 的提取。该脂肪酸经转化，可制取生物喷 气燃料
微藻生物燃料动态
会议
Fast Track Algae Commercialization, Production, Research and Networking Conference （September 23-24, 2010,Sheraton North Houston Algae Biofuel Workshop 2010 (12 to 13 April 2010,India, Delhi, India )
2024年微藻生物燃料市场分析现状
2024年微藻生物燃料市场分析现状概述微藻是一类微小的植物，能够通过光合作用将二氧化碳转化为有机物质。
由于其高生物量和快速生长的特性，微藻被广泛应用于生物燃料的生产中。
本文将对微藻生物燃料市场的现状进行分析。
市场规模微藻生物燃料市场在过去几年中呈现快速增长的趋势。
根据市场研究报告，微藻生物燃料市场规模预计将在未来几年内保持稳定增长。
这主要受到能源需求增加、环境保护政策的支持以及生物燃料技术的改进等因素的影响。
应用领域微藻生物燃料主要应用于交通运输领域，包括汽车、公交车、飞机等。
由于微藻生物燃料具有相对较低的碳排放和对环境影响较小的特点，它一直被认为是替代传统石化燃料的可持续能源选择。
此外，微藻生物燃料还可以用于发电和工业领域。
市场动态微藻生物燃料市场的发展受到多个因素的影响。
首先，能源需求的增加和化石能源价格的不稳定性促使人们寻求替代能源。
其次，环境保护政策的推动促使政府和企业采取措施促进可再生能源的发展。
此外，生物燃料技术的不断改进和成本的降低也推动了微藻生物燃料市场的发展。
市场挑战尽管微藻生物燃料市场发展迅速，但仍面临一些挑战。
首先，微藻生物燃料的生产成本较高，限制了其规模化应用。
其次，微藻生物燃料的生产过程还存在技术难题，如微藻的培养、提取和转化等方面仍需要进一步研究和改进。
此外，传统石化燃料的价格波动也对微藻生物燃料市场的竞争力产生一定影响。
市场前景尽管微藻生物燃料市场面临一些挑战，但其前景仍然十分广阔。
随着相关技术的不断发展，微藻生物燃料的生产成本将逐渐降低，规模化生产也将成为可能。
此外，随着能源需求的增加以及环境保护意识的提高，微藻生物燃料在未来有望取得更大的市场份额。
结论微藻生物燃料市场目前正处于快速发展阶段，具有广阔的市场前景。
随着相关技术的不断进步和市场需求的增加，微藻生物燃料将成为可持续能源领域的重要选择。
然而，为了进一步推动微藻生物燃料市场的发展，政府和企业需要加大对相关技术研究和产业化推广的支持力度，并采取有效的政策措施促进市场发展。
微藻生物燃料的研究进展
微藻生物燃料的研究进展微藻生物燃料是一种新型的可再生能源，具有高效、清洁、可持续等优点，备受科研人员的关注和研究。
随着能源危机和环境污染问题的日益突出，微藻生物燃料的研究进展也越来越受到重视。
本文将就微藻生物燃料的研究现状、关键技术和发展前景进行探讨。
一、微藻生物燃料的研究现状微藻是一类单细胞藻类生物，具有光合作用的能力，可以通过光合作用将二氧化碳和水转化为有机物质。
利用微藻生产生物燃料已经成为一种备受关注的研究方向。
目前，微藻生物燃料的研究主要集中在以下几个方面：1. 微藻的种类选择：目前已经发现了大量的适合生产生物燃料的微藻种类，如钝叶藻、小球藻、硅藻等。
不同种类的微藻在生物燃料生产中具有各自的优势，科研人员正在通过筛选和改良微藻种类，提高其生产生物燃料的效率和产量。
2. 光合作用效率提升：光合作用是微藻生产生物燃料的关键过程，提高光合作用效率可以增加生物燃料的产量。
科研人员通过调控微藻的生长环境、优化光照条件和改良光合作用途径，不断提升微藻的光合作用效率。
3. 生物燃料提取技术：微藻生产的生物燃料主要包括生物柴油和生物乙醇两种类型。
提高生物燃料的提取效率和纯度是当前研究的重点之一。
科研人员通过生物工程技术和化学方法，不断优化生物燃料的提取过程，降低生产成本，提高生物燃料的品质。
二、微藻生物燃料的关键技术微藻生物燃料的研究涉及多个学科领域，需要综合运用生物学、化学、工程学等知识，发展出一系列关键技术。
以下是微藻生物燃料的关键技术：1. 微藻培养技术：微藻的培养是生产生物燃料的基础，科研人员需要控制好微藻的生长环境，包括温度、光照、营养盐等因素，确保微藻的正常生长和繁殖。
2. 光合作用调控技术：通过基因工程技术和代谢途径调控，提高微藻的光合作用效率，增加生物燃料的产量。
3. 生物燃料提取技术：包括生物柴油和生物乙醇的提取技术，通过生物工程和化学方法，将微藻中的油脂和糖分离提取，制备成生物燃料。
微藻生物质能源
2018 年秋季学期研究生课程考核考核科目:绿色黄金-微藻生物质液态能源学生所在院（系）:学生所在学科:学生姓名:学号:学生类别:考核结果阅卷人微藻生物质能源一．立项报告（一）立项背景能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。
纵观人类社会发展的历史，人类文明的每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替。
能源的开发利用极大地推进了世界经济和人类社会的发展。
与世界相比，中国资源总量虽大，却不易开发。
中国煤炭资源地质开采条件较差，大部分储量需要井工开采，极少量可供露天开采。
石油天然气资源地质条件复杂，埋藏深，勘探开发技术要求较高。
未开发的水力资源多集中在西南部的高山深谷，远离负荷中心，开发难度和成本较大。
非常规能源资源勘探程度低，经济性较差，缺乏竞争力。
而且中国人口众多，人均能源资源拥有量在世界上处于较低水平。
煤炭和水力资源人均拥有量相当于世界平均水平的50%，石油、天然气人均资源量仅为世界平均水平的1/15左右。
因而如今处于二十一世纪的中国正面临着严峻的能源短缺问题，也正是上述原因，开发新能源，发掘新型能源的潜力我们势在必行。
2009年11月在珠海举行的中国藻类学会议上，利用微藻生产生物能源的研究十分抢眼。
从会议报告来看，许多学者的研究甚至达到了一定的深度。
而其中微藻大规模快速培养技术的研究发展得更是十分迅速。
从研究规模和投入看，目前已有中国科学院水生生物所、中国科学院武汉植物园、过程工程研究所、中国科学院南海海洋所、中国科学院青岛海洋所等单位开展了选种、育种、大量培养、收集和提油等研究，并积极开展与我国大型石油化工企业的合作。
不仅中国如此，世界各国都在摩拳擦掌。
1978年，美国能源部国家可再生能源实验室（NREL）最早启动了这项利用微藻生产生物柴油的水生生物种计划。
从1990年到2000年，日本国际贸易和工业部曾资助了一项名为“地球研究更新技术计划”的项目，该项目利用微藻来生物固定二氧化碳, 并着力开发密闭光合生物反应器技术，通过微藻吸收火力发电厂烟气中的二氧化碳来生产生物质能源。
微藻生物能源的开发利用
微藻生物能源的开发利用微藻是一类微小的单细胞藻类植物，具有高效的光合作用能力，是一种潜在的生物能源。
随着全球能源需求的增长和对可再生能源的需求日益迫切，微藻生物能源作为一种清洁、可再生的能源形式备受关注。
本文将探讨微藻生物能源的开发利用，包括微藻生物能源的特点、开发利用的技术途径以及未来发展前景。
### 微藻生物能源的特点微藻作为生物能源的一种载体具有以下几个显著特点：1. **高光合效率**：微藻具有较高的光合作用效率，能够将光能转化为化学能的能力强，是一种潜在的高效能源生产者。
2. **生长周期短**：微藻的生长周期较短，生长速度快，可以在短时间内大量繁殖，适合大规模生产。
3. **生长环境广泛**：微藻适应性强，可以在淡水、海水、污水等各种环境中生长，不占用耕地资源。
4. **富含油脂**：部分微藻种类富含油脂，可以通过提取油脂生产生物柴油等燃料。
### 微藻生物能源的开发利用技术途径1. **光合作用生产能源**：利用微藻的光合作用能力，通过光合作用将二氧化碳转化为有机物质，生产生物质能源。
2. **生物柴油生产**：利用富含油脂的微藻种类，通过提取微藻中的油脂，经过酯化等化学反应制备生物柴油。
3. **生物氢生产**：利用微藻的光合作用产生氢气，通过生物反应器等设备收集氢气，用于生产氢能源。
4. **生物甲烷生产**：利用微藻在缺氧环境下产生甲烷的特性，通过发酵等方法生产生物甲烷。
### 微藻生物能源的未来发展前景随着能源危机的日益严峻和环境污染问题的加剧，微藻生物能源作为一种清洁、可再生的能源形式具有广阔的发展前景：1. **替代化石能源**：微藻生物能源可以替代传统的化石能源，减少对化石能源的依赖，降低温室气体排放，有利于应对气候变化。
2. **多样化能源结构**：微藻生物能源可以与太阳能、风能等其他可再生能源相结合，构建多元化的能源结构，提高能源供应的稳定性。
3. **促进经济发展**：微藻生物能源产业的发展将带动相关产业链的发展，促进经济增长，创造就业机会。
生物能源开发中的微藻技术研究
生物能源开发中的微藻技术研究近年来，环境污染和气候变化正在威胁着地球的健康和稳定。
因此，人类需要寻找一种可再生、清洁和可持续的能源，以替代传统的化石燃料。
在这种情况下，生物能源已经成为了一种备受关注的替代能源，而微藻技术则是生物能源领域中的一个重要研究方向。
一、微藻介绍微藻是指直径小于100微米，具有单一细胞结构的藻类。
它们生活在各种水域中，包括淡水、海水和咸水，可以通过光合作用从水和CO₂中吸收能量，产生有机物和氧气。
由于它们具有高光合效率，可以通过其代谢产生多种有用的化合物，如脂肪酸、类胡萝卜素、蛋白质和多糖等，因此，微藻被视为一种有潜力的能源来源。
二、微藻在生物能源领域的应用1.生产油脂由于微藻能够积累大量的脂肪酸，因此它们被广泛用于生产生物燃料和化学品。
事实上，微藻比其他来源更适合作为生物燃料的原料，因为微藻的生长速度非常快，同时脂肪酸的产量也非常高。
此外，微藻的生长和收获和传统作物不同，它们可以在陆地上生长，也可以在污染水体中生长。
2.生产蛋白质和营养品随着人们对健康食品需求的不断增加，微藻蛋白质的需求也在逐渐增加。
微藻蛋白质是一种高品质、高营养和易于吸收的蛋白质，它们含有比传统的植物蛋白质更多的氨基酸，是一种非常优质的营养品。
3.光电转换器利用微藻的光电反应机制，可以制造出高效能的太阳能电池。
微藻的光电转换效率比传统的硅材料更高，具有更小的成本和更高的能量效益。
此外，微藻还可以被用作能量储存器，可以在不同的环境下储存太阳能，并在需要时释放。
三、微藻技术面临的挑战虽然微藻技术有许多优点，但它也面临着一些挑战。
首先，微藻生产成本较高，需要大量的能源和水资源，这增加了微藻技术的生产成本，降低了它的经济性和可行性。
其次，微藻的生长周期是不稳定的，受环境因素的影响较大，而且生长后期养分供给问题加重也限制了其生产质量和产量。
四、微藻技术面临的未来机遇尽管面临挑战，但微藻技术的未来潜力仍然非常巨大。
微藻生物能源
• 1990～2000年，日本国际贸易和工业部曾资助了一项名为“地球研究更新技 术计划”的项目。该项目利用微藻来固定CO2, 并着力开发密闭式光生物反应 器技术，通过微藻吸收火力发电厂烟气中的CO2来生产生物能源。10年间共投 资约25亿美元，筛选出多株耐受高CO2浓度、生长速度快、能形成高细胞密度 的藻种，建立了光生物反应器的技术平台。
1. 生物柴油机遇与挑战
• 生物柴油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的制备生物柴油 的大宗原料。
藻类生物质能源的独特优势
2. 微藻生物柴油的独特优势
微藻光自养生长过程可合成大量油脂，与其他生物质相比，具有5大优点： 光合作用效率高、含油量高、微藻生物柴油的面积产率非常高 可固定大量的CO2，这不仅对于CO2减排问题的解决具有重要的潜在 价值，且可使微藻生长所需碳源成本（1万元/吨螺旋藻）降为0 可利用废水中的N、P等营养，不仅可降低水体富营养化，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（0.3万元/吨 螺旋藻）降为0 不与农作物争地(可用滩涂、盐碱地、荒漠、海面等) 、争水(可用海 水、盐碱水和荒漠地区地下水等 )：如利用封闭式光生物反应器培养 微藻，生产相同量的生物质，其耗水量仅为农作物的１％。 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
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生产工艺---加工
直接液化需要通入高压气
体，使用溶剂，对设备有一 定要求，成本较高等缺点使 其应用受到一定限制。但对 于含水率高的藻类生物质， 使用直接液化技术不需要进 行脱水和粉碎等高耗能步骤， 反应条件比快速热解要温和， 且湿藻的水能提供加氢裂解 反应所需的· H，有利于液化 反应的发生和短链烃的产生， 与快速热解相比能够获得高 产率、高热值、黏度相对较 小、稳定性更好的生物油。 因此，直接液化将会是微藻 热化学转化制备生物油发展 的主流方向，极具工业化前 景。
L/O/G/O
微藻生物质能源
制作人：吴思源 杨朝君 主 讲：吴思源
目录
1 2 3 4
微藻概述
植物及生物学特性 优势 生产工艺
5 6 7
发展历程
现状及面临问题 发生生物界一类真核生物(有些 也为原核生物）。主要水生，无维管 束，能进行光合作用。体型大小各异， 小至长1微米的单细胞的鞭毛藻，大至 长达60公尺的大型褐藻。藻类没有真 正的根、茎、叶，也没有维管束。 藻类个体大小悬殊，其中，只有在显 微镜下才能分辨其形态的微小藻类类 群被人们称为微藻（microalgae）， 故此微藻不是一个分类学上的名称。
发展历程
进入21世纪，石油价格一度大幅上扬，人们对未来化石能源供应短缺 普遍感到担忧，再加上“使用化石能源导致全球气候变暖”的普遍认 知，微藻能源技术重新受到高度关注，多国政府、研究机构、高校与 大公司等都纷纷投入巨资，以期占领战略制高点和实现技术垄断。 2007年10月，国际能源公司宣布开发微藻生物燃料技术。同年12月， Shell公司宣布与HR Biopetroleum公司组建Cellena公司，投资70亿美 元在夏威夷开展微藻生物柴油技术研究。 美国第二大石油公司Chevron则于当年底宣布，与美国能源部可再生能 源实验室协作研究微藻生物柴油技术。 荷兰AlgaeLink公司也于当年宣布开发成功新型微藻光生物反应器系统， 开始向全球销售其反应器，并提供技术支持。 2008年，英国碳基金公司启动项目，计划耗资2600万英镑于2020年前 实现利用藻类生产运输燃料。 奥巴马政府上台后，美国启动了绿色能源拉动经济增长的新计划，20亿 美元的投入中有12亿美元用于微藻生物能源技术研发。
发展方向
首先，要强化优质藻种选育技术的研究， 通过现代生物技术，获得和构建能够适应 工业化大规模应用、高光效、高油脂产率 和高抗逆的工程微藻株系。 其次，要特别加强微藻规模培养工艺与装 备技术开发。目前，微藻的规模培养远未 能充分发挥其速生高产的优势。因此需要 发展高效低成本可规模化的微藻培养创新 技术体系，建立和发展废水和燃厂废气 CO2利用的微藻生态养殖技术，大幅度提 高单位面积微藻生物产率、降低物能消耗， 从根本上解决培养占地和成本瓶颈。 第三要，研究开发高效低能耗的微藻加工 转化的工艺、关键技术与装备，形成和建 立以微藻生物柴油、航空煤油等为核心能 源产品，以微藻生物质全组分多元化利用 为特色的微藻生物炼制技术体系。
它是在隔绝空气条件下，采用超高加热速 率(102~104K/s)、超短产物停留时间 (0.2~3s)及适中的裂解温度，使生物质中 的有机高聚物分子迅速断裂为短链分子， 使焦炭和产物气降到最低限度，从而最大 限度获得高产量的生物油的工艺技术。
生产工艺---加工
生物质直接液化又称加压液化，生物质在有
合适催化剂、介质存在下，在反应温度 200~400℃、反应压力5~25MPa、反应时间 为2min至数小时条件下进行液化。
如采用直接液化 技术,原料无需烘 干和粉碎等高耗 能预处理过程,且 能产生更优质的 生物油。
适应力强 生长要求简单
1 、环境适应能力强、生 长要求简单、营养需求低。 可直接转化利用CO2、无 机盐和有机废水等；
2 、培养微藻不占用耕地。可利用海 滩、盐碱地和荒漠等土地进行大规模 培养。可利用海水盐碱水、荒漠地区 地下水和有机废水进行培养。
管式光反应器是利用透明的管道,借 助外部光照条件进行工厂化藻类培 养。后来发为垂直管式、倾斜可调 管式水平管式等多种形式。 水平管式采用泵循环气升循环等方 式混合,多数采用自然光,有的采用人 工光源。 培养液溶氧蓄积与闭路管道中内温过 高、藻细胞在窄管系统循环不畅、受 光不均等问题在一定程度上限制了该 系统大规模应用。 反应器内壁清洗如不定期清洗和去除 会逐步影响反应器的透光性，使海藻 光合作用降低。 另外，透明的聚乙烯管比较脆弱玻璃 钢管的成本较高也是一个限制因素。
生产工艺---产物收集
微细绿藻具有在氮元素（N）不足的环 境中会大量形成油脂的特点。可形成 约为干燥重量30％的油脂。 由于生成油脂时微细绿藻的生长、繁 殖也会停止。因此，实际上要分为充 分供给氮元素使其生长、繁殖的阶段， 以及停止氮元素的供给使其生成油脂 的阶段。 而葡萄藻则具有可在自已细胞的外侧 生成油脂的特点。在“收获”油脂时 可将油脂与细胞分离，只提取油脂。 可获得为干燥重量20～75％的油脂。 而且，分离后的细胞还可复原，循环 使用，继续生成油脂。
现状及面临问题
我国在藻种筛选、生理生态学 等上游工作方面已有较多积累，如 中科院水生生物所、中国海洋大学 都建立了相当规模的海水、淡水藻 种资源库，拥有一批具有自主知识 产权的产油藻株。但对工业化藻株 的筛选改造和评价还不够深入。 此外，中石油、中石化、新奥 燃气集团等企业也进入微藻生物能 源技术领域。如新奥集团建成了国 内规模最大的11000升多层管道式立 体培养反应器。
植物及生物学特性
作为地球上最古老的初级生产者 之一，微藻光合速率高、繁殖快、 适应环境性强。 微藻具有油脂高、生长快、可固 碳以及净化水质等绝对优势，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。此外，微藻的 含油量大概是大豆的10倍，是油 菜子、花生的7-8倍。
养殖设施---面板型
板式光生物反应器主要是由透 明的玻璃或有机玻璃板制成,可 以根据太阳光强度及入射方向 的变化,调节最适的采光方向, 增大透光率,通过调节不同的反 应器厚度维持短的光通路,保证 有效液层充分受光。混合强度 也可调节,易实现高密度培养。
反应器采用太阳光或卤素灯,光 强通过调节光源与反应器的距 离或光辐射入射方向加以控制, 反应器内混合系统有气升式混 合、底部鼓泡混合或机械搅拌。
生产工艺---提取
生产工艺---加工
主要运用快速热解 液化和直接液化两 种热化学转化技术进 行以微藻为原料制备 生物油
快速热解生产过程在常压下进行，
工艺简单、成本低、反应迅速、 燃料油收率高、装置容易大型化， 是目前最具开发潜力的生物质液 化技术之一。 但快速热解需要对原料进行干燥 和粉碎等预处理，微藻含水率极 高，会消耗大量的能量，使快速 热解技术在以微藻为原料制备生 物油方面受到限制。
生产工艺---产品
藻体的利用技术与最终产品
转化程 序
萃取及转 酯化 发酵
最终产 品
生质柴油 酒精/丁醇
厌氧发酵 甲烷(沼气) 气化合成 合成气/绿 色柴油 干燥 蛋白质 高价化学 品
发展历程
国外的微藻制油技术研发曾经历起伏。受第一次石油危机的影响， 美国于1978年启动了耗资2500万美元的水生物种项目，旨在利用微 藻生产生物柴油。科研人员筛选出300余株产油藻种，重点开发适 于微藻生物柴油生产的培养系统和制备工艺。 上世纪90年代，日本国际贸易和工业部也曾资助一项“地球研究更 新技术计划”。该项目着力开发密闭光合生物反应器技术，利用微 藻吸收火力发电厂烟气中的二氧化碳来生产生物质能源，10年间共 投资约25亿美元。筛选出多株耐受高二氧化碳浓度、生长速度快、 能形成高细胞密度的藻种，建立了光合生物反应器的技术平台以及 微藻生物质能源开发的技术方案。 但由于90年代后期油价大幅降低，而微藻制油的关键技术未获突破， 成本过高，相关技术研究处于停滞状态。
现状及面临问题
微藻制油技术“前途光明，道路曲折”。 虽然微藻用于生产生物燃料的优势明显， 但微藻生物燃料技术链是一个复杂的系 统工程，涉及多个科学与工程技术问题。
大规模微藻生物质资源获得困难和微藻 生物能源产品成本过高是目前微藻生物 能源技术面临的两大瓶颈。 以目前的技术进行产业化，存在大规模 培养占地面积过大、基础建设投资过高、 加工过程能耗物耗过大的问题。
生长迅速
大多微藻生长极其迅速， 一般能在24 h 内使自身 生物量加倍，而在指数 生长期内生物量倍增时 间竟能缩短至3.5 h。藻 类生长周期很短，一般 2~5d 便可完成一个世 代，并且可终年生长。 因此，可以每天收获， 为生物柴油的生产提供 了连续的原料供应。
生产工艺
养殖设施
养殖设施---管道型
后处理简单
后处理简单
利用高等植物生产生物质燃 料时需要进行复杂的工序。 通过高等植物制造出的燃料 为淀粉、油脂及纤维素等多 种物质。但是，除了油脂之 外，其他物质都不能直接形 成燃料，需要进行发酵等处 理制成乙醇，工序颇为复杂 这一过程不仅会使获得的能 源有所减少，而且还要投入 设备成本。 而藻类可直接生 成油脂。
通过藻类能够获取大量能源的原因在于其生物效 率较高。微细绿藻的细胞大小为5μm，是一种小 型、单细胞、无干无枝无根的藻类而葡萄藻是一 种以群簇形式存在、藻体大小为30～500μm的藻 类。这两种藻类均浮游于水中，无需生成用于支 撑自已的构造物，因此不耗费能源。通过光合作 用生长繁殖，生存方式十分简单。
微藻能源的优势
单位占地面积 的收获量大
后处理简单
适应力强 生长要求简单
生长迅速
单位占地面积 的收获量大
如果用高等植物来制造生物柴油燃料的话，大豆 为17GJ，油菜籽为46GJ，油棕榈为230GJ，因此 藻类可达到这些作物的3～40倍。另外，在生物乙 醇的原料中，玉米为64GJ，甘蔗为141GJ，而改 用藻类的话，则可达到5～10倍。
发展方向
而且特别重要的是， 微藻制油具有二氧 化碳减排效应。理 论上计算，每生产 培养1吨微藻，可以 捕获1.83吨二氧化 碳。 一些学者甚至认为 微藻是解决能源与 环境问题的终极出 路，微藻能源产业 被认为是集能源生 产、固碳减排与农 业发展三位一体的 战略性新兴产业。