美国大力发展海藻生物能源技术
日、美藻类燃料开发最新进展
Progress in Algae Fuels Development in Japan and
the U.S.
作者: 李缨
作者机构: 中国科学技术交流中心,北京100045
出版物刊名: 全球科技经济瞭望
页码: 10-13页
年卷期: 2013年 第4期
主题词: 藻类 生物燃料 日本 美国
摘要:日、关最近的研究表明,藻类生物燃料产油率高,可在非耕地、非饮用水中生长,并能够减少温室气体维持碳平衡,是非常理想的环境友好型新一代燃料。
藻类生物燃料,有可能替代17%的石油,成为未来新燃料的主角,并有可能带来一场能源和环境的技术革命。
通过介绍日、关藻类生物燃料实用化的研究近况及未来前景,旨在建议我国加大对相关领域研究开发力度,以解资源、环境两大制约发展的瓶颈问题。
藻类生物质能源的过去、现在和未来
藻类生物质能源的过去、现在和未来摘要:21实际面临严重的能源短缺问题,开发新能源迫在眉睫。
随着生物技术的不断发展,生物质能源也越来越受到人们的重视。
由于用玉米等粮食作物作为生物能源会导致全球粮食价格的上涨,研究人员开始将目光集中在效率更高的藻类上,美国也于2011年重新开始了1996年停止的藻类生物质能源的研究。
本文主要介绍了藻类生物质能源的过去和现在的研究状况,总结了一下还没有克服的困难,同时为未来的研究指明方向。
关键词:藻类;生物质能源;生物柴油21世纪面临严重的能源短缺,煤、石油、天然气等化石能源的储备十分有限。
特别是石油,可供使用的时间已不到50年。
在这种严峻的情况下,生物质能源作为一种可再生能源逐渐成为研究的热点。
传统的生物质能源(如玉米、大豆等)的使用,会导致全球谷物价格的升高,进而加剧粮食短缺的危机[1]。
相比之下,藻类对环境及社会的不良影响很少,同时转化太阳能的效率很高。
玉米谷物乙醇,太阳能的转化效率约为0.05%;而藻类对太阳能的转化率理论上可以达到10%,虽然目前由于技术等原因,实际的转化率是2%[2]。
藻类是高能量密度、可再生液态交通燃料的理想原料。
藻类生物质能源的优势包括:1.藻类可提供较高的生物质产量;2.藻类培养不与农业生产冲突(不竞争耕地与肥料)3.藻类可以在废水、再生水及咸水中生长,因此藻类培养无需消耗有限的淡水资源;4.藻类可以从固定源排放的高浓度CO2中回收碳元素,如发电厂或其他工业源;5.利用藻类生物质可通过综合生物精炼工艺生产各种燃料和高价值副产品。
藻类生物质能源的过去[3]藻类生物质能源过去的研究主要是在1996年以前。
在20世纪50年代后期,Meier、Oswald和Golueke指出,可利用藻细胞中的碳水化合物通过厌氧消化产生甲烷。
Benemann 等对此做了详细的工程评价,认为利用藻类生产生产甲烷的成本与化石能源旗鼓相当。
在更早的40年代,人们就发现了许多藻类可在特定的培养条件下大量积累油脂。
美能源部开发新技术 一小时内海藻变原油
美能源部开发新技术一小时内海藻变原油据国外媒体报道,美国能源部开发的一种新化学方法,可以在不到1小时的时间里把海藻转变成原油,司机很快就有可能把这种用有机体制成的燃料注入到他们的汽车里。
美国能源部西北太平洋国家试验室(PNNL)的工程师开发的这种化学方法,能在注入收获的海藻(像浓豌豆汤一样浓稠的翠绿色浆糊)数分钟后,生产出有用的原油。
现在总部设在犹他州的一家生物燃料公司已经获得该技术的许可,正在建设可用于大规模生产的试验工厂。
该讨论成果发表在最近的《藻类讨论》杂志上。
在生产过程中,像泥浆的湿海藻被泵入到一个化学反应器的前端。
该系统启动并开头运行后,不到1小时就会流出原油、水和含磷副产品,而这些副产品可以重复利用,用来培育更多海藻。
再经过传统提纯工艺,就能把“原藻油”转变成航空燃料、汽油或者是柴油燃料。
虽然长期以来科研人员始终在考虑把海藻当做一种潜在的生物燃料源,几家公司也已生产出讨论级别的海藻燃料,但生产这种燃料的成本特别昂扬。
西北太平洋国家试验室用来收获海藻能的技术可能相当高效,而且能与许多方法结合在一起,用来降低生产海藻燃料的成本。
他们通过把几个化学步骤合并成一个连续过程,简化海藻原油的生产过程。
最重要的节约成本的缘由是,这种生产方法使用湿海藻。
当前大部分的生产方法需要对海藻进行干燥,这个过程特别耗能,而且费用昂扬。
而这种新方法采纳含水高达80%到90%的海藻糊。
该系统在大约350摄氏度、每平方英寸大约3000磅的高温高压环境下运行,并结合水热液化和催化水热气化反应等过程。
负责该试验室讨论工作的道格拉斯-埃利奥特表示,建筑这种高压系统并非易事,而且造价也不会廉价,这是该技术面临的一大障碍。
他说:“这有点像使用一个高压锅。
从某种意义上来说,我们正在复制大自然用数百万年时间把海藻转变成原油的过程。
只是我们转化的速度更快。
”。
美国REG公司使海藻生物柴油技术推向商业化
液体燃料。气体 燃料 通过 冷凝器提取 。
() 5 转化与精 制 : 过滤段 的产 出含 有一些低级烃 类燃 料, 这些烃类可通 过适 用 的商业 化催 化转 化器 被加工 成 较高级的烃类燃料 , 如汽油和喷气燃料 。
K yWod : n ne etr s r s g - b et xhne, e nr , u e cliu tn e r s eh cdha tnf , i e ue a ecagr fl s e y n m r a s l i a a e n t h l i dy g i m ao
・- -
-
4 - 2・ - -
炼油 技术与 Nhomakorabea工程
20 年第 3 卷 ,8 0 8
H EAT TRANS FER PERFO RM ANCE RESEARCH OF Co NVERG I NG .
DI VERGI NG TUBE oF S NGLE. I TUBE HEAT EXCHANGER AND F EL S I D YNERGY ANAL YS S I
i igetb e t x h n e on me c l i ltd b L n s l- eh a c a g rwa u r al s n u e i y muae y F UEN ot ae h e ut idc td ta h T sf r .T e rs l n iae tte w s h
b c migs l rw e i f we uru dn ef t eutdi h etr y eg e o n mal h nar o ds ro n igt uers l teb t n ry,c n e u n ye h n ig e l h l e n es o sq e t n a cn l h a a s r h en me c l i lt nWa ial e f d b x e me t e tt nf .T u r a muai g f l v r e y e p r n . r e i s o n y i i i
2011年全球新能源大事件TOP25
2011年全球新能源⼤事件TOP25 近⽇,美国环境保护⽹站评选出了2011年与新能源相关的25件具有⾥程碑意义的事件。
通过回顾这些事件,我们可以对去年国外新能源领域所取得的各项进展作⼀梳理。
1、美国国家航空航天局利⽤太阳能驾驭新航天器2011年8⽉5⽇,美国国家航空和宇宙航⾏局向32亿公⾥外的⽊星发射了以太阳能为动⼒的航天器“朱诺”,这是航天器利⽤太阳能作为动⼒旅途最长的⼀次太空探索。
截⾄2011年12⽉14⽇,“朱诺”已经越过了⽕星轨道,距离地球⼤约9820万公⾥。
2、美国加利福尼亚州太阳能达到1吉⽡ 2011年11⽉,美国加利福尼亚州的新能源开发有了⼀个新的⾥程碑:安装在屋顶的太阳能电池板的总容量达到1吉⽡,⾜以为75万户家庭供电。
除美国以外,⽬前世界上只有德国、西班⽛、⽇本、意⼤利和捷克等五个国家的太阳能发电装机容量超过1吉⽡。
3、⾕歌公司⾛向环保 ⾕歌公司在绿⾊环保领域迈出了重⼤⼀步。
2011年,⾕歌公司参与投资了⼀个⽣物能源创业公司及两个太阳能发电站。
除此之外,⾕歌公司还设⽴基⾦帮助业主购置太阳能系统。
在这些新能源举措的帮助下,这个互联⽹巨头在去年9⽉份⾸次公布它前⼀年的能源消耗和碳排放量数据时避免了公众过多的抨击。
⾕歌公司2010年耗电22亿度,排放⼆氧化碳146万吨。
4、美国海军青睐⽣物能源 2011年11⽉,美国海军⼀艘装备有⽣物能源动⼒装置的驱逐舰以海藻为原料,沿加州海岸航⾏了20个⼩时,成为新闻焦点。
2011年12⽉,美国海军下达了世界最⼤的⽣物能源订单45万加仑的⽣物燃料,为定于2012年举⾏的绿⾊军事演习作准备。
据悉,参加军演的舰船、驱逐舰、巡洋舰、飞机、潜艇以及航空母舰都将采⽤新能源。
5、美国最⾼的摩天⼤楼安装太阳能电池 108层⾼的芝加哥威利斯⼤厦2011年3⽉对其56层南⾯外墙进⾏了改造,全部安装了由毕达哥拉斯太阳能公司制造的透明太阳能光电窗户。
这个试验⼯程是把这座美国最⾼的摩天⼤楼的外墙变成⼀个垂直的太阳能发电场。
海藻:人类未来的能源聚宝盆
73投稿信箱 greenchina_b@油价贵到让你受不了了吗?贵还不打紧,预估地球的石油将在数十年内被榨干,迫使全球科学家加紧脚步寻找替代能源,种植农作物提炼生质能源便是其中重要的一环。
但撇开成本昂贵不说,可能压缩人类的食物来源更是其可能的致命伤,制造与分销过程也须消耗更多能源。
于是,科学家把脑筋动到海底,光合作用利用率很高的海藻可能是绝佳的选择。
藻类生长快速,光合作用效率约6%~8%,高于陆生植物的1.8%~2.2%,此意味着藻类能更有效率的吸收二氧化碳。
藻类吃进二氧化碳并快速分解,转换成油脂、蛋白质、醣类与其他养分,最后只排出氧气,除了效率高,更具环保意义。
吃喝拉撒呼吸,全靠海藻海藻能源妙用,有个有趣的例子。
2007年4月,澳大利亚29岁的海洋生物学家劳埃德·戈德森,不携带氧气瓶之类的任何供氧设备,靠着海藻完成为期14天的“水下生海藻:人类未来的能源聚宝盆文 王祖远Seaweed The Energy Cornucopia of Human in The future74活”行动。
劳埃德·戈德森从4月4日起潜入湖底5米深的一个密闭铁房子中,并在水底生活14天。
令人惊讶的是,在此期间,他仅仅靠海藻所排放的氧气维生。
劳埃德·戈德森潜入一个小湖底下的一座完全密封的铁房子中,期间,戈德森吃喝拉撒睡等一切行动,全都必须在水下解决。
在水下房屋内,摆放了1部用于发电的自行车,当要使用笔记本电脑和DVD影碟机时,戈德森便会骑自行车发电。
在14天水底生活期间,唯一的供氧设备是在水下房屋中的1个水箱,里头种植大量海藻,戈德森便依靠海藻所产生的氧气呼吸。
这套海藻供氧系统名为“B i o S U B”,是7位美国爱达荷州喀斯喀特中学的师生设计的。
“BioSUB”系统不仅负责放出氧气,而且可吸收戈德森呼出的二氧化碳。
与此同时,海藻还可以作为戈德森的食粮,而戈德森每天排出的尿液也将用来灌溉海藻。
美国对海藻生物能研发表现出极大兴趣
美国对海藻生物能研发表现出极大兴趣
卢利平
【期刊名称】《功能材料信息》
【年(卷),期】2008(000)0Z1
【摘要】据海外媒体报道,在日前举行的西雅图海藻生物能高层会议上,有关人士对利用海藻表现出极大的兴趣。
截止目前,美国能源部对海藻作为燃料的研究已投入230万美元,去年和前年也分别投入了220万美元。
人们对海藻的深入研究,引起了美国国防部高级研究计划局的
【总页数】1页(P89-89)
【作者】卢利平
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】S216.2
【相关文献】
1.美国生物能源技术研发的五年计划及管理措施 [J], 杜艳艳;石家惠
2.美国LanzaTech公司与印度先进生物能源中心合作研发低碳燃料 [J],
3.美国大力发展海藻生物能源技术 [J],
4.美国国际能源公司启动“海藻变油”研发计划 [J], 丰洋
5.日本对乌兹别克斯坦铀表现出极大兴趣 [J], 谈成龙
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
海藻能解决污染问题并获得新能源-
海藻能解决污染问题并获得新能源?Take some NASA-developed plastic membranes, add algae and municipal waste water and float it out to sea. What have you got? An environmentally friendly alternative to U.S. dependence on foreign oil, says one NASA scientist.如果我们在一个美国宇航局特制的塑料薄膜里放一点海藻,再加上城市废水,然后把它们一起放到海上,那么结果会得到什么呢?美国宇航局的专家告诉我们,我们得到的是一种足以减轻美国对国外石油依赖的清洁新能源。
Jonathan Trent, a researcher at NASA's Ames Research Center in Moffett Field, Calif., sees algae farmed at sea as a win-win-win scenari The plants are oil-rich and easy to grow; sea-based nurseries leave land free for food production; and the process should take out more carbon from the atmosphere than what it puts in.美国宇航局位于加州Moffett Field的Ames研究中心的研究员Jonathan Trent 认为,“种”海藻是一种多赢的举措。
首先这种植物富含植物油而且很容易种植;其次在大海里种植节省了土地,节省下来的土地就可以用来种其他的作物;而且这个种植的过程中吸收的大气中的碳比其产生的要多,因而也就能改善大气的含碳量。
微藻生物能源(2)
Page 15
微藻油的提取是降低成本的关键
Page 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
Page 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。
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
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。
Page 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
海带变能源研究成功取代汽油失去东海南海未来没油
海带变能源研究成功取代汽油失去东海南海未来没油
海带变能源美国研究成功
2012-01-21
19:21:21
中评社香港1月21日电/新加坡媒体报道,美国科学家已破解把海带转化为生质能源的秘密,且所能提炼的量较玉米及甘蔗更具优势。
继玉米及甘蔗之后,海带可能会是下一个新的生质能源。
星媒报道,一家位于美国加州的生物研究公司表示,他们已在「科学」期刊上发表研究成果,海洋中的一种细菌能将藻酸(Alginate)分解为乙醇,可用作汽油替代品。
科学家们表示,与玉米及甘蔗相较,使用海带作为生质能源更具优势,因为每公顷面积的海带,每年能提炼的乙醇达1万9000公升,较玉米及甘蔗为原料分别多5倍及1倍。
美国能源学者分析,从这项发现结果观察,很有可能从海带提炼生质能源,以替代煤炭及石油。
美国藻类作为燃料的探索
试 管里 装 着 不 同种 类 的藻 类 ,它们 之 间进 行 着 生长 竞 赛 ,这种 竞赛 是 一 种快 速 生 长 的进 化 ,其 目的是 要 产 生 一 种 “ 超级 藻 类 ” ,这种 超 级 藻 类 能 高效 地 将 太 阳 光 能 和 二 氧 化 碳转 变 为脂 类 或者 油 类 ,然 后 这些 脂 类 或 者 油 类经 过
样 ,他 们 认 为 可 以 经过 控 制使 改 变基 因的 藻 类在 野 生 环 “ 们 知 道 ,对 有 机 组 织进 行 基 因工 程会 使 有 机体 更 我
境 失去 生存能 力。
加 脆 弱” 史 蒂 芬 ・ 非 德 是 加 州 圣地 亚 哥 大 学 的生 物 学 因食 品 的理 念 ,或 许基 因食 品本 身就是 很荒诞 的。”
i
端
I 业 论坛 产
美 国藻类作 为燃料 的探 索
童 国庆 在 美 国圣 地 亚 哥 的 一个 实 验 室 里 ,几 乎 所 有 的试 管 都 装满 了绿 色 的藻 类 ,这是 一 种 现 代 化 的 生物 技 术 ,可 以避
免 池塘 藻类生 长产 生 的浮渣 。
编译 藻类 生 产 生燃 料 如 此 吸引 人们 的 注意 是 因为单 位 面积 上 的产 量 ,藻类 所 生成 的燃 料 是单 位 面积 玉 米 或大 豆 的 1 0 倍 以 上 ,此 前有 科 学 家研 究 用 玉米 生 产 乙醇 和 用大 豆 生产 生 化 柴 油 ,更 为 重 要 的是 ,藻 能 在 生 长 于 干 旱 环 境 或 者
进 化过程 来得 到 。
梅 非德 博 士说 ,在 过 去 的3 年 ,科 学 家们 对 细 菌进 行 5 了 改造 ,并没 有 造 成 什 么基 因问 题 ,尽 管 一 些 细菌 已经 毫 无疑 问地逃 离 了实验 室 。
海藻生产乙醇和生物柴油燃料成新宠
可再生能源RenewableEnergyResources第25卷第3期2007年6月Vol.25No.3Jun.2007追求生物原料多样化以满足世界燃料和化学品的大量需求是人类可持续发展的重要课题。
对美国而言,如果将美国所有的大豆都以植物油形式生产生物柴油,也只能满足现在柴油需求量约16%。
换言之,即使美国全部的大豆等油料作物用于生产生物柴油,每年也只能生产37亿L,而美国现在每年使用柴油量达2270亿L。
要发展生物质生产柴油,必须另辟蹊径。
因为海藻含油量高于谷物,并且较少的占地就可较大量的生产。
为此,从海藻生产乙醇和生物柴油燃料的途径正在脱颖而出。
美国能源部实验室和加利福尼亚州LiveFu-els公司正在开展合作项目,从海藻中提炼原油。
该公司表示,海藻有望成为一个很有潜力的燃料新来源,他们已经资助美国圣地亚国家实验室的数十项工程,目标是到2010年可得到经济可行的生物柴油。
圣地亚国家实验室研究人员在5年前就已开展相关研究,目前已积累了丰富经验。
据介绍,海藻油与大豆油类似,可以用来生产生物燃料。
然而海藻可以在不适合种植庄稼的土地上种植,甚至可以生长在咸水里。
圣地亚国家实验室表示,通过对一种特种海藻的研究表明,仅需美国土地的0.3%就可生产出满足美国全部运输燃料用海藻。
为了将生物质原油的成本控制在每桶60美元之内,海藻必须生长肥硕而富含油质。
商用海藻(如螺旋藻)富含蛋白质和淀粉,但油脂不足。
少数富含油质的海藻(如雨生红球藻)有希望用于商业化生产,但在美国,其油脂价格为2643美元/kg左右,过于昂贵而无法用作汽车燃料。
“富油海藻”,听上去与生物质原油原料毫不相干,但人类目前使用的石油正是源自史前的生物质(包括海藻)。
在高热、高压条件下,自然界生物质的分解过程持续数百万年之久。
我们今天使用的很多石油都起至2亿多年前的石炭纪。
LiveFuels公司称目前面临的挑战是在短期内扩大种植海藻面积并将其转变为廉价的生物质原油。
由海藻生产乙醇和生物柴油燃料成新宠
国内外动态由海藻生产乙醇和生物柴油燃料成新宠追求生物原料多样化以满足世界燃料和化学品的大量需求是持续发展的重要课题。
对美国而言,如果将美国所有的大豆都以100%植物油形式生产生物柴油,也只能满足现柴油需求量约16%。
即使美国全部的大豆等油料作物用于生产生物柴油,也只能生产37亿升/a,而美国现使用柴油达2270亿升/a。
要发展生物质生产柴油,必须另辟蹊径。
因为海藻含油量高于谷物,并且需用较少的占地就可较大量的生产。
为此,从海藻生产乙醇和生物柴油燃料的途径正在脱颖而出。
美国能源部实验室和加利福尼亚州LiveFuels公司正在开展合作项目,从海藻中提炼原油。
该公司表示,海藻有望成为一个很有潜力的燃料新来源,他们已经资助美国圣地亚国家实验室的数十项工程,目标是到2010年可得到经济可行的生物柴油。
圣地亚国家实验室研究人员在5年前就已开展相关研究,目前已积累了丰富经验。
据介绍,海藻油与大豆油类似,可以用来生产生物燃料。
然而海藻可以在不适合种植庄稼的土地上种植,甚至可以生长在咸水里。
圣地亚国家实验室表示,通过对一种特种海藻的研究表明,仅需美国土地的013%就可生产出满足美国全部运输用燃料。
为了将生物质原油的成本控制在60美元/桶之内,海藻必须生长肥硕而富含油质。
商用海藻如螺旋藻富含蛋白质和淀粉,但油脂不足。
少数富含油质的海藻种类如雨生红球藻有希望用于商业化生产,但在美国,其油脂价格为1200美元/磅左右,过于昂贵而无法用作汽车燃料。
富油海藻似乎与生物质原油原料毫不相干,但人类目前使用的石油正是源自史前的生物质(包括海藻)。
在高热高压条件下,自然界生物质的分解过程持续数百万年之久。
今天使用的很多石油都起至2亿多年前的石炭纪。
LiveFuels公司称目前面临的挑战是在短期内扩大种植海藻面积并将其转变为廉价的生物质原油。
用2000~4000万英亩的贫瘠土地种植海藻,其转化的油便相当全美国进口的石油量。
而其余415亿英亩肥沃的土地仍足够生产美国所需的粮食。
美能源部资助UOP公司开发海藻生产技术
5 王刚 , , 4 罗字 江正兵等. 新型脂肪酶 H B 2 p 5 催化生物柴油. 华
东理工大学学报(自然科学版)2 0 ,4 2 :9 2 2 ,0 83 ( ) 17— 0 5 李迅 , 5 李治林 , 何晓云等. 全细胞生物催化麻 疯树 油制备生物 柴油的研究. 现代化工,0 8 2 ( )5 20 ,8 9 :7~6 l
油. 催化学报 ,08,9 1 : l一 6 20 2 ( ) 4 4 6 陈文 , 2 王存文 , 王为 国等. 油菜籽与超临界 甲醇原位萃取 一酯 交换反应制 备生 物柴油. 用化 学, 06,3( 2 :3 2一 应 20 2 1 ) 13
l3 3 5
5 李治林 , 迅 , 飞 等. 细胞 生 物催 化制 备 生物 柴 油研 3 李 王 全 究—— 固定化细胞的糊备及其 催化性能. 林产化 学与工业 ,
M e h n s n p ia i n o o is lPr p r to c a im a d Ap l to fBi d e e e a a i n c
b a s s e i c to y Tr n e t rf a i n i
Wa gY a y a G ig e n unu n uBnj i ( et g C nef r n ryS v ga dDrigE u m n i rd c u lyS pri o Ts n et eg ai n yn q i et t P o ut Q ai uev in i ro E n p wh s t s a dIs et n A r utr Miir , ri 50 6 n p c o , gi l e ns y Hab 10 3 ) n i c u t n
Ke o d b o is l ta e trf ain, c a im yW rs i e e ,rns se ii to me h n s d c
转基因藻类生物制油技术在美国诞生
地球上有一种神奇而普遍存在的生物——藻类。
藻类有着极强的繁殖力,通过光合作用,不仅仅可以将二氧化碳转化为淀粉,其体内还能够产生脂类——生物油。
藻类中的脂质,提取加工后,可以转变成汽油、柴油、航空燃油、乙醇等物质。
出于对化石能源枯竭和污染的担忧,人类对石油替代品的追求从未停止。
2017年6月,美国第一大石油公司埃克森美孚(Exxonobil)和合成基因组公司(Synthetic Genomics)联合发布消息,称两家公司联合研究的转基因藻类生物制油技术取得历史性突破。
通过应用Synthetic Genomics先进的细胞工程技术,两家公司组成的研究团队对藻株的基因进行了修改,使得藻株内的油含量从20%提高到了40%。
倘若大量水藻变成油藻类制油,是一项研究历时超过70年的技术,美国曾试图利用藻类制油替代石油。
美国对藻类制油技术研究,几乎和对页岩油气开采技术的研究同时启动,足见其当年对这一技术的期望。
有研究曾指出,藻类每单位面积的产油量是传统生物制油的10~100倍。
但其成本极其昂贵,全球都在致力研究降低这一制油过程的成本。
美国国家能源部曾估计,如果藻类制油要替代美国所有的石油燃料,需要大约3.9万平方千米的面积用以养殖。
3.9万平方千米,相当于两个大庆市的面积。
利用藻类进行生物制油被视为最有潜力的能源技术之一,但在过去几十年时间当中,相关技术研究并不顺利。
因为研究者始终无法同时实现藻类中含油量和藻类生长速度的同时提高。
藻类实现快速生长往往会造成含油量的降低。
而对于商业化应用来讲,这两个指标又是极为关键的。
限制对藻类营养物质(诸如氮化物)的供应,可以增加藻类中油的含量,但这会抑制甚至是完全阻断藻类进行光合作用,从而阻碍藻类数量的增加,减少生物油的总产量。
所以埃克森美孚和S y n t h e t i cGenomics合作的一个关键目标,便是在不影响藻类生长速度的前提下,实现将藻类的淀粉和蛋白质减少,转而增加脂类物质的含量。
藻中提取生物柴油
生物柴油
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。生物柴油是含氧量极高的复杂有机成分的混合 物,这些混合物主要是一些分子量大的有机物,几乎包括所有种 类的含氧有机物,如:醚、酯、醛、酮、酚、有机酸、醇等。
国内外研究现状
2、澳大利亚现状 2009年底,笔者有幸从澳大利亚墨尔本获得澳大利亚的 “富基绿色 新能源生物柴油(Fulifuelblodiese1)”项 目的资料,从中得知,该项目进 行了大量的藻类优良品种筛选工作,在5×10多种海藻中,最终精选出脂 质含量高的3个优秀品种,a)微拟球藻(Nannochloropsissp),其脂质含量 为净重的31%~68%;b)裂殖壶菌(Schizochytriumsp),其硅藻脂含量为 净重的50%~77%;C)布朗葡萄藻(Botryococcusbraunii),其硅藻脂质含 量为净重的25%~75%。这3种微藻中,以微拟球藻最优,因为其抗菌力 强,生命力顽强;易于生养,培育简单,处理方便;咸水物种;高脂质含 量(脂质达净重的70%)。
•
•
海藻生产和海藻油提取
• 藻类的厚壁孢子具有坚韧的细胞壁,会阻碍对细胞内生物质的提取。 因此在提取海藻油前,必须对海藻细胞进行破壁处理。超声波法或超 微加超声法是目前实验室对藻细胞进行破壁的常用方式,且破壁效率 高,一般细胞破壁率都可以达到95% ~ 98%。在海藻生物柴油工厂采用 这类破壁方法存在两个主要问题,一是设备昂贵,二是能耗高。 • 采用机械破壁法、物理法和酶解法对螺旋藻进行破壁试验证实,机构 法的破壁效果较好且易操作,而研磨法是螺旋藻细胞的最佳破壁方法 ,在胶体磨和匀质机上进行螺旋藻细胞的破壁试验效果更理想。
美国利用藻类和真菌创造新的生物燃料系统
No.082018上海节能No.022019当前,德国弗里德里希-亚历山大-埃尔兰根-纽伦堡大学科学家们正在进行一项联合研究项目——单线态裂变,使太阳能电池中产生更多的电能。
据介绍,目前太阳能电池将太阳能转化为电能效率极低,转化率仅20%到25%。
而目前研究的单线态裂变机制,即一个光子激发两个电子,能大幅提高太阳能电池利用效率。
该研究的第一步是科学家们从两个戊烯单元中生产了一个分子二聚体。
这种碳氢化合物被认为是在太阳能电池中使用单线态裂变的一种很有前途的选择。
然后他们将液体暴露在光下,并使用各种光谱方法研究分子内的光物理过程。
研究人员表示,利用单线态裂变是光伏系统发电的重要里程碑。
为达到实际应用目的,目前,正进一步加强基础研究。
(每日科学)德国可再生能源产业在2018年交出了一份亮眼的“成绩单”,欧洲最大应用研究机构德国弗劳恩霍夫协会通过调研得出了“可再生能源首次超越煤电,成为德国2018年主要发电来源”的结论。
据统计,德国2018年总发电量约542TWh,其中,煤炭发电占比约38%,而可再生能源发电占比超过了40%。
数据显示,2018年,德国太阳能、风能、生物质能和水电的总发电量达到219TWh,较2017年增长4.3%;而2010年,绿色能源在德国电力生产中的占比仅为19.1%。
路透社指出,这一结果是欧洲最大经济体——德国“能源转型”战略的重要里程碑,该国朝着“2030年实现65%绿色电力”的目标又迈出了一大步。
当前,德国政府正积极采取各项措施加速推进能源转型,在全面“弃核”同时,还在规划长期有序地退出煤炭发电领域。
2018年,德国“弃煤之路”得到了突破性进展。
2018年12月21日,德国最后一座硬煤矿关闭,至此该国两个世纪的采煤活动正式成了历史。
(国际能源参考)德国2018年可再生能源超越煤电近年来,芬兰南部的基卡科努米市利用数据中心的余热进行集中供热,有效推进低碳供热。
据介绍,该市数据中心每年产生的余热达10000MWh~15000MWh,随着数据中心的升级扩建,其余热将增加一倍。
海藻产油不是梦
1900年的巴黎世博会,柴油机的发明者德国工程师鲁道夫·狄塞耳(Rudolf Diesel)的雄心绝不止于内燃机的更新换代,他更希望能同时带给世界一场空前的燃料革命。
在展示台上,狄塞耳往柴油机里加入的燃料是什么呢?一种可再生能源–花生油。
1912年,在世人瞩目的眼光中,狄塞耳做出了如下预言,“植物油作为引擎燃料,今天看来可能不值一提,但随着时间推移,他总有一天会和石油一样重要”。
次年,狄塞耳在比利时登上一艘客轮后随即神秘失踪,一个多月后,人们在斯凯尔特河中发现了他的尸体。
狄塞耳的死亡原因众说纷纭,而其中一条猜想,就是忌惮他推广植物油的石油大亨雇人下了毒手。
而历史证明,狄赛尔不仅仅是伟大的发明家,也是伟大的预言家。
一百年后的2009年5月,美国能源部长朱棣文在白宫发表演说,“发展下一代生物燃料对终结我们对海外石油的依赖,以及解决气候危机都十分关键。
”他随即宣布将在新生物燃料研究领域投入8亿美元。
如果说来自玉米高粱等粮食作物生产的乙醇是第一代生物燃料,朱棣文提到的下一代生物燃料又在何方呢?人们充满期冀的目光投向了一团小小的绿意。
藻类。
藻类能源研究史把藻类作为能源作物的构想起源于二十世纪中叶,五六十年代的一系列实验证明,在周围环境缺少氮元素或硅元素等必须矿物质时,某些藻类会在这种“饥饿”状态下产生大量脂质,最终在细胞内形成油滴。
虽然缺乏养分能刺激藻类产油,但养分太过贫乏时,又会造成藻类抑制细胞分裂,生长也过度放缓,总产油量将不升反降。
因此,要让藻类大量产油,矿物质的含量控制必须十分精确。
兴味索然的研究者并没有花费太多力气去寻找微妙的最优条件,这方向的研究被搁置了约二十年。
七十年代早期的石油禁运导致油价一路高企时,美国政府才猛然警觉到自己对化石燃料的过度依赖。
这场危机最终推动美国能源部开展了水生物种计划(Aquatic Species Program)。
最初的研究是用藻类的生物质进行厌氧分解,以产生甲烷(沼气)与氢气。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2 0, o. 01 N 3
穆
CEREAL F E E
&n煮R、 }¥ — NT Y
D
导 致 生 物 能 源作 物 与粮 食 作 物 争 地 。因 功 效 。研 究 团 队预 计 明年 可将 新 稻 米 登
此 , 年 来科 研 人 员 不 断探 索 新 技 术 , 近 以 录 于 韩 国种 子 品种 服 务 系 统 。一 旦 新 稻 期 直 接 利 用 各 种植 物 枝 干 的所 含 物 质 制 米 开 始 大量 耕 种 , 民 的 收 入 也 会 随 之 农
中 , 一技 术 有 望 为 制 造 生 物 能 源 提 供 1 4个 百 分 点 , 现 出 良好 的 饲 料 用 途 这 . 呈 更 多原 料 。 特性 。 美 国加 利福 尼 亚 大 学 和 加州 一 家 生 物 能源 技 术 公 司 的 研 究 人 员 报 告 说 , 他 ( 自 LYS B。0 0 0 - 3 摘 C 2 1-21 ) ( 自 KJ 摘 RB。0 00 — 1 2 1 - 21 )
造 生物 能 源 。 ( 自 Z P L 2 1 - 20 ) 摘 GS Z B,0 0 0 - 2 增加 。 ( 自 NMRB, 0 00 一8 摘 2 1 -2O )
|试 媳蠹茛 等燎甍 l j龟 。 ' J
≯ 龟 奄 晶崧 随i 盈 l | 镟 ll l
每 蕊 每 静酵 薯 瓣 每 茜 检 预 0 善 羲 垫 眵 晦 国 提 高最 低 种 面 积 约242 , 计m20 9 检 测 装 置 点 , 装 置 具 有 使 用 简 便 、 测 簿 舞 《 ÷ 年 内小 麦 播 收 购 价 的 影 响0万 h ( 迅 速 的 特 。该 广 泛用 于食 品加 工 、 牛 彝 国家 可 奶 约
( 自 ZHGS B。0 0 0 - 3 摘 S 2 1 - 20 )
传 统 生 物 能源 技 术 多 利 用 玉米 或 甘 肤 瘙 痒 的症 状 , 时 又 能 和 普 通 治 疗 一 能 源 在 高 油 价 时代 尤 其 具 有 可 行 性 。 同 蔗来 生产 乙醇 , 后 制 成燃 料 , 这 可 能 般 , 到 降 低 血 糖 指 数 与 增 加 胰 岛 素 的 然 但 达
因此 就 食 品 而 言 没 有 任 何 金 , 期 在 未 来 几 年 实 现 藻 类 产 油 的 工 参 与 这 项 研 究 的 专 家 认 为 , 过 这 过 基 因 改 造 , 通 以
种技 术 制 造 的 生物 燃 料 与 部 分 石 油 产 品 稳 定 性 的 问题 。新 品 种 含有 比普 通 黑 米 业 化 目标 。 藻 类 不 需 要 特 殊 的 生 长 环 功能 相 当 , 采 用 前 者 可 大 大 减 少 温 室 高 l 但 0倍 以 上 的 C G。在 老 鼠 身 上 做 的 境 , 3 产量 高且 能 够 吸 收 空 气 中 的 二 氧 化 气体 排 放 量 临 床 实 验 显 示 , 稻 米 可 减 轻 约 7 皮 碳 , 新 O 有利 于环 境 保 护 等 特 性 。 海 藻 生 物
√ 黄 太 展海鬣 0 匆发 _
0 _ 晌 t 美 能 敏 _ l 0 朱 0
0 ● ~ . r 。 一 。 一
们利 用 基 因技 术对 大 肠 杆 菌 进行 多处 改 造 , 变 了 它 原 来 生 产 脂 肪 酸 大 分 子 的 改
鞲茸跻露新塑 南 罐藕 采
以 色 列 艾姆 艾 斯 技 术 公 司利 用 智 能
餐 超 销 3 6 亿 亩 ) 同 比增 加 。 其 中 , 小 麦 约 场 、 馆 、 市 等 食 品 生 产 、 售 的 各 个 .3 , 冬
22 6 7万 h ( 3 3 2. m 约 . 4亿 亩 ) 与 上 年 环 节 。 ,
6 5万 t 2 。
的木 薯 燃料 乙 醇 成 套 技 术 , 体 技 术 达 总 到 国际 先进 水 平 。
( 自 C0F 摘 CO, 0 0 0 — 7 2 1 — 12 )
污染 。
( 自Z 摘 HMF ,0 00 -3) W 2 1 - 11
该 公 司 首 席 执 行 官 多 容 ・ 龙 表 沙 示 , 品 安 全 是 当前 全 球 普 遍 关 注 的热 食 点 问题 。据 预 测 , 此 孕 育 的 食 品 安 检 由
基 本 持 平 ; 小 麦 约 1 3 3万 h 春 9. m ( 约 2 9 0万 亩 ) 较 上 年 有 所增 加 。 0 ,
这 种 称 为 “ 品 扫 描 3 0 ” 手 持 食 00 的 式 检 测 装 置 重 8 0 g 体 积 约 有 两 个 0 ,
该 项 成 果 围绕 国家 可再 生 能 源 战 略 规 划 , 展 了关 键 工 艺 、 型 装 备 及 过 程 开 大
据最 新 发 布 的供 需 平 衡 表 显 示 , 受 传 感 器 技 术 开发 出一 种 手 持式 智 能 食 品 日前 , 在广 西 南 宁 市举 行 的 2 1 0 0年 广 西科 技 活 动 周 开幕 式 暨 科 技 表 彰 奖 励 大 会 上 , 西 中 粮 生 物 质 能 源 有 限 公 司 广 “ 产 2 年 O万 t 薯 燃 料 乙 醇 示 范 工 程 ” 木 技 术 成果 获广 西 科 技进 步一 等 奖 。
如 维逐 渐 转 化 为 生 物 燃 料 。研 究 人 员 认 6 . , 于 国标 4 2 百 分 点 ; 蛋 白 大 的 损 失 。另 外 , 配 上 无 线 信 号 传 输 48 低 .个 粗 和 GPS, 可 实 现 远距 离 检 测 。 还 为, 由于植 物 纤 维 广 泛 存 在 于 草 木 枝 干 质 含 量 ( 基 ) 均 为 9 4 , 出 国 标 干 平 . 高
技 术 集 成 的研 究 工 作 。通 过 应 用 基 础 研 究 、 程 放 大 和 大 规 模 工 业 化 的技 术 攻 工 关, 突破 了 制 约 木 薯 燃 料 乙 醇 产 业 发 展
的技 术 关键 , 成 了 具 有 自主 知 识 产 权 形
P oe 其 20 0 9年 , 国部 分 小 麦 产 区 因 降 雨 i h n 手 机大 小 , 核 心 部 分 由 多 个 高 我 每 造 成 小麦 质 量 下 降 , 部 分 小 麦 仅 能 作 频 石 英 微 天 平 传 感 器 组 成 , 个 传 感 器 一 为 饲 料 和 工 业 用 粮 , 2 0 / 0 0年 度 外 敷 一 层 对 不 同 分子 有 特 殊 敏 感性 的 化 使 0 92 1 传 饲 料 和 工 业 用 小 麦 消 费 数 量 小 幅 上 升 。 学 涂 层 。检 测 时 , 感 器 及 化 学 涂 层 可 并 预 计 2 0 / 0 0年 度 国 内 小 麦 消 费 量 灵敏 地 分 辨 出 食 物 中 的 分 子 成 分 , 通 0921 过专 门 的智 能 探 测 算 法对 所 获 数 据 进 行 1 0 75亿 t较 上 年 度 增 加 1 0万 t 其 .4 , 2 , 与 中, 口粮 消 费 约 8 0 0万 t 饲 料 用 粮 约 分 析后 , 数 据 库 存 储 的 污 染 物 特 征 信 5 , 3 S即 可 发 现 食 物 是 否 被 8 0万 t 工 业 用 粮 约 9 0万 t 其 他 约 息进 行 比 对 , 5 , 5 ,
0 改建葫曹格蕴妨0 蕊
— 锊雄蔓鸯董翰斌辩 ≥ l
一
辩 市 场将 达 每年 25亿 美 元 。过 去 , 物 检 食
费 日前 , 安 市 粮 油质 量 检 验 中 心 完 测样 品必 须 送 到 实 验 室 进 行 分 析 , 时 西 费 力 。使 用 他 们 研 发 的 技 术 , 秒 钟 即 数 据 新 华 社 报 道 美 国 研 究 人 员 在 新 成 了西 安 市 2 0 0 9年 度 收 获 的 玉 米 品 质 可 现 场探 测 到 各 种 有 可 能 引起 食 物 变 质 期英国《 自然 》 志 上 报 告 说 , 过 对 测 报 。报 告 显 示 : 安 市 7个 粮 食 主 产 杂 通 西 做 早 可 大肠 杆 菌 进 行 基 因 改 造 , 以将 植 物 纤 区县 收获 的玉 米 淀 粉含 量 ( 可 干基 ) 均 为 的污 染 物 , 到 早 发 现 , 处 理 , 避 免 平
目前 , 国 肯 塔 基 州 大 学 应 用 能 源 美
机 制 , 其 能 将 一 些 原 料 分 解 合 成 为 燃 使
韩 国研 究 团队 已成 功耕 种 出含 有 高 研 究 中心 的 生 物 能 源小 组 正 致 力 于 研 究
料 物质 。这 种 细菌 不 仅 能 以 传统 生物 能 浓 缩 矢 车 菊 素 一 3 一配 糖 体 ( 3 的 新 如 何 利 用 煤 炭燃 料 丁 厂 排 放 的 二 氧 化碳 C G) 源技 术 中使 用 的 蔗 糖 为 原 料 , 能 将 广 稻 米 品种 , 缓 解 遗 传 性 过 敏 性 皮 肤 炎 和热 量 培 植 海 藻 , 探 索 将 海 藻 转 化 为 还 可 并 泛存 在 于 植 物 纤 维 中 的半 纤 维 素 分解 合 和 糖 尿病 。 成 为燃 料 物 质 。 液 态 油 的 路 径 。近 年 来 , 国政 府 在 向 美 新 稻米 是 由 传 统 方 法 培 育 , 有 经 藻类 要 能 源 的 研 发 项 目 中 投 人 大 量 资 没