永续能源微藻产油

23.5% 21.7% 23.5% 35.9% 60.3%
22.1% 13.2% 11.9% 8.5% 2.5%
9.1% 13.8% 16.0% 9.9% 0.8%
4.5% 3.4% 1.03% 1.7% 17.3%
永续能源微藻产油
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。
德國
121.5百萬公噸
中國
1082百萬公噸油當量
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
永续能源微藻产油
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% 47.8% 47.6% 44.0% 19.2%
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陸、微藻之利用--酵素水解
•hydrolysis
•Reaction conditions: • Working volume: 20 mL • Biomass conc.：20 g/L • Temperature：50 oC •Total sugar in microalgae: •26 % (w/w)
•The bar chart is the lipid content.
Lipid productivity increase 37.6% in the semi-continuous system
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陸、微藻之利用--微藻收集
• 快速沉澱 • 分離容易
永续能源微藻产油
陸、微藻之利用--藻油萃取
永续能源微藻产油
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。
永续能源微藻产油
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%。
永续能源微藻产油
永续能源微藻产油
•光強度 •氮源
伍、微藻之培養
環境因子影響微藻生長
•CO2
•微 藻
•碳水化合物
•溫度 •鹽度
•葡萄糖
•澱粉
•纖維素
•油脂
永续能源微藻产油
伍、藻類之培養
培養營養源對微藻生長之影響
•0.300 g/L •0.150 g/L •0.100 g/L •0.050 g/L •0.025 g/L
2公斤的種子約可生產1公斤的油
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肆、生質油-油脂來源 (13/16)
• 椰子
永续能源微藻产油
肆、生質油-油脂來源 (14/16)
• 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
永续能源微藻产油
肆、生質油-油脂來源 (15/16)
25.0%
53.5%
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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
0.150
23.2 7.2 37.3 20.5 3.6 8.2
0.300 2.3 19.5 5.5 26.4 26.3 4.2 15.8
永续能源微藻产油
願景
永续能源微藻产油
柒、結語
台灣天然資源缺乏，地小人稠，風能、 太陽能、生質能等之資源有限。能源的 問題，唯有依靠產業之營運及堅強的自 有能源科技。加強能源科技研發，是必 需的重要工作。藻類產油是永續能源發 展之一重要的項目。
• 藻類：海藻、微藻
•螺旋藻
•巨型藻
•紅藻
•綠藻
永续能源微藻产油
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
永续能源微藻产油
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
永续能源微藻产油
陸、微藻之利用--脂肪酸分佈
C14:0 C16:0 C18:0 C18:1 C18:2 C18:3 others
0.025
35.9 7.1 29.1 14.3 5.2 8.3
0.050
32.3 7.4 32.5 15.4 4.4 8.0
0.100
26.7 9.0 37.5 17.3 3.1 6.4
油當量
油當量
鈾 474.3萬公噸 114年 4.16萬公噸
永续能源微藻产油
參、永續能源之重要性 (3/6)
• 二氧化碳之排放： 2007年台灣二氧化碳的排放量為 261.3百萬公噸，約佔世界1%(每人 每年均11.8萬噸) ，全世界排名第 21位。
永续能源微藻产油
參、永續能源之重要性 (4/6)
永续能源微藻产油
肆、生質油-油脂來源 (3/16)
•大豆
永续能源微藻产油
肆、生質油-油脂來源 (4/16)
•大豆栽培容易且可機械採收 •生育期約100天 •油之年產量約為0.45噸/公頃
永续能源微藻产油
肆、生質油-油脂來源 (5/16)
• 向日葵
•向日葵花田
•向日葵提煉油
永续能源微藻产油
肆、生質油-油脂來源 (6/16)
•Time courses of biomass and urea consumption • for N. oculata in semi-continuous mode. •(■) is the biomass concentration and •(□) is the urea concentration.
永续能源--微藻产油
2020/11/22
永续能源微藻产油
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
永续能源微藻产油
•肆、生質油 •伍、微藻之培養 •陸、微藻之利用 •柒、結語
永续能源微藻产油
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” 。
• 榨油機 • 溶液萃取 • 超臨界流體萃取
永续能源微藻产油
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
• 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%
• 2007年, • 261.3 •230 •116
•Predicted by Markal Model with no •carbon dio永x续id能e源re微d藻u产c油tion 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。
永续能源微藻产油
伍、藻類之培養
培養營養源對微藻產油之影響
永续能源微藻产油
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
永续能源微藻产油
伍、微藻之培養
• 開放式培養 – 圓型池、大槽型
•圓型池
•大槽型
永续能源微藻产油
伍、微藻之培養
• 密閉式培養 – 管式
•直型管培養
•螺旋管培養
永续能源微藻产油
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%
永续能源微藻产油
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。
永续能源微藻产油
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
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
tank with 5cm-TRCs (■), 10cm-TRCs (●) and 20cm-TRCs (▲). The irradiance intensity was
660μmole photon m-2s-1 and the temperature at 38℃.
永续能源微藻产油
伍、微藻之培養
•W: Width, L: Length
•AT: Surface area of top •a = 0.304, b = -14.992, 永续•c能=源微-0藻.4产97油, R2 = 0.987
•伍、微藻之培養
•Biomass Productivity
•Comparison of biomass productivity of N. oculata at different average irradiance intensity in open
• (%)
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
佔 比
永续能源微藻产油
• (%)
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
佔 比
永续能源微藻产油
貳、臺灣及國際上能源之使用現況(3/5)
台灣汽、柴油之消費量(2007)
汽油
1000萬噸/年
柴油
永续能源微藻产油
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。
永续能源微藻产油
肆、生質油-油脂來源 (11/16)
蓖麻
•蓖麻
•蓖麻子
永续能源微藻产油
肆、生質油-油脂來源(12/16)
•蓖麻屬多年生草本植物 •蓖麻易栽植，蓖麻子有毒 •種植半年就開始結果，收成期約10年；
•戶外永圓续能柱源微管藻培产油養
伍、微藻之培養
• 密閉式培養 – 平板式
•戶外平板式培養
永续能源微藻产油
伍、微藻之培養
• 密閉式培養 – 帶狀式培養
永续能源微藻产油
•伍、微藻之培養
•Typical Open tank
•Light Distribution in broth
Lambert-Beer’s Law :
永续能源微藻产油
肆、生質能
•生質酒精、生質柴油、沼氣、裂解油、 丁醇、氫氣等。
永续能源微藻产油
肆、生質油-油脂來源 (1/16)
• 油菜
•油菜花田
•油菜花兒
永续能源微藻产油
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，
約有1.1公噸之油。
I = I0 exp[-(κxΧ +κw)Z]
•Transparent •Rectangular •Chamber (TRC)
•Light Scattering Intensity
Βιβλιοθήκη Baidu•Novel
•ISL: Light scattering intensity •Ia: Light intensity inside TRC
• 向日葵適合機械採收。 • 向日葵子含油量高。每期作約可收
油1公噸/公頃。
永续能源微藻产油
肆、生質油-油脂來源 (7/16)
• 油棕櫚
永续能源微藻产油
肆、生質油-油脂來源 (8/16)
• 油桐花
•油桐
•油桐花 •油桐果榨油
永续能源微藻产油
肆、生質油-油脂來源 (9/16)
• 麻瘋樹
•痲瘋樹
•痲瘋樹果實
460萬噸/年
能源消費量(2007)
能源與工業部門
60.41%
運輸
13.14 %
住宅
11.21 %
服務業
10.06 %
農業
0.89 %
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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