利用微藻制备生物能源的研究进展
第33卷第5期 唐山师范学院学报 2011年9月 Vol. 33 No. 5 Journal of Tangshan Teachers College Sep. 2011 ────────── 收稿日期：2011-04-24
作者简介：郝国礼（1988-），男，河北张家口人，唐山师范学院生命科学系学生，研究方向为植物细胞工程。
利用微藻制备生物能源的研究进展
郝国礼，刘 佳，陈 超，李兴杰
（唐山师范学院 生命科学系，河北 唐山 063000）
摘 要：结合目前能源微藻在藻种选育、影响微藻产油因素以及生产工艺方面的研究现状和微藻综合利用发展中存在的问题，综述了近年来各国在微藻能源开发方面的重要科研工作，以及微藻能源与低碳的关系，并对微藻能源开发的相关研究方向和进展进行了评述。
关键词：能源微藻；低碳；工艺流程；综合利用 中图分类号： Q 77; TK6
文献标识码：A
文章编号：1009-9115(2011)05-0040-04
Review on the Progress of Producing Bio-Energy from Microalgae
HAO Guo-li, LIU Jia, CHEN Chao, LI Xing-jie
(Department of Life Science, Tangshan Teachers College, Tangshan 063000, China)
Abstract: This review provides a brief overview on the screening and cultivation of the Microalgae, the factors influencing
oil-producing of Microalgae, the research on the current production condition, and the problems existing in the comprehensive utilization of microalgae. Here, we review the global research progress of microalgae energy in recent years, and the relationship between microalgae energy and low carbon.
Key words: energy microalgae; low-carbon; process technique; comprehensive utilization
世界经济的现代化，得益于化石燃料的开发与应用。然而，由于人们的过度开采，化石燃料终将会枯竭。化石燃料的利用，也造成环境的严重污染，因此，清洁、可再生能源的开发成为了各国研究的重点。目前专家学者研究的主要范围包括风能、水能、太阳能、生物能源等。生物能源是可再生能源的一种，它具有潜在大规模替代汽油和柴油的可能性，因此一直是国内外研究的热点。到目前为止，生物能源的发展已经经历了三代[1]。第一代生物能源是以玉米为主要原料生产乙醇。第二代生物能源以秸秆、枯草等非粮作物中的纤维素为主要原料，生产乙醇、纤维素乙醇和生物柴油等。第三代以产油微生物为主，其中又以海水微藻的研究最多。某些微藻因含油量高、易于培养、单位面积产量大等优点，而被视为新一代甚至是唯一能实现完全替代石化柴油的生物柴油原料[2]。René Wijffels 和 Maria Barbosa 预测，藻类可能在未来的10~15年中成为燃料给料的一个重要来源[3]。
微藻生物质与能源植物相比，具有光合作用效率高、生长周期短、生物质产量高的优势。在同样条件下，微藻细胞
生长加倍时间通常在24h 内，
对数生长期内细胞物质加倍时间可短至3.5h ，生物质生产能力远远高于陆地能源植物。就单位面积的产油量计算，微藻产油可达陆地油料作物产油量的30倍。微藻还可以利用盐碱地、沙漠、海域来养殖，存在不与粮争地及不与人争粮的巨大优势。获得大量的微藻生物质是微藻生物能源发展的首要前提，而优良的微藻种质是提高微藻生物质产量、降低原料成本的关键。产油量较高的部分藻类含油量占干重的比例分别是小球藻（Chlorella sp.，
28%-32%）、葡萄藻（Botryococcus ，25%-75%）、三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum ，20%-30%）、杜氏盐藻（Dunaliella primolecta ，23%）等[4]。
1 微藻与低碳
从可持续发展的角度来看，利用微藻实现CO 2的减排符合自然界环保、经济、彻底的循环模式。因此藻类制备生物燃料成为了一种CO 2减排及利用的新方式。
陈明明等人利用诱变育种技术对用来固定CO 2的微藻进行育种，获得耐受高CO 2浓度、可高效固定CO 2的斜生
郝国礼，等：利用微藻制备生物能源的研究进展
栅藻突变株WUST-04，并成功的在5 L的光生物反应器中初步研究了该微藻的固碳工艺[5]。随着这方面的研究成果的不断发展，微藻固碳产油技术必定成为将来CO2减排的主要途径。
2 影响微藻生长及油脂积累的主要因素
2.1 营养条件
国内外大量研究表明：正常情况下，来自不同种类的产油微藻大多数油脂产率较低。在营养胁迫条件下，细胞分裂停止而细胞继续积累油脂。葡萄藻（Botryococcus braunii）在氮饥饿压力下其油脂含量可从46%增加到54%[6]；杜氏藻（Dunaliella salina）在适度盐度胁迫下，油脂含量可以从60%提高到70%[7]；而小球藻在高铁离子浓度胁迫下，中性脂含量也可提高到56.6%[8]。硅缺乏会导致新吸收的碳更多的用于脂类合成，并且之前吸收的碳逐渐由非脂类化合物转化成脂类[9]。虽然营养胁迫可能会增加微藻油脂的含量，但会使细胞总数及培养液油脂产率减少。因此，微藻首先在没有限制条件的情况下生长，待微藻生长到稳定期后，再在胁迫条件下培养。此法虽然一定程度上限制了微藻生长速率，但使微藻积累了营养物质，因而并不减少生物量。
2.2 温度
温度对油脂的积累的影响是随藻种不同而不同的，并且影响的变化也是不一致的。近些年来温度对微藻积累油脂的影响的研究不是很多，李文权等人研究表明温度对微藻的脂肪酸组成及其不饱和度影响差别较大，随着温度的升高，球等鞭金藻、盐生杜氏藻、三角褐指藻TPUFA百分含量下降，TMUFA和TSFA百分含量提高；而小球藻的TPUFA、TMUFA百分含量和脂肪酸平均双键数随温度上升先减少后增大，于20℃左右有最小值。TSFA百分含量则是先增加后降低[10]。由于温度低会导致微藻的生物量减少，从而影响PUFA的总产量，所以，在生产过程中先将微藻在最适温度下培养一段时间，再转入低温中使其积累较高的PUFAs[11]。
2.3 光照
光是微藻培养中影响其生长及生化成分变化的重要因子之一。研究表明光照对油脂的积累影响是不一致的。一般而言，低光强能诱导极性油脂的合成，而高光强则能导致中性油脂的积累[12]。廖启斌等报道三角褐指藻和小球藻TUFA 含量随着照度的增加呈下降趋势[13]。而孙丽芹等报道一定范围内高光照有利于TUFA的积累，尤其有利于DHA和亚麻酸含量的增加，但是过高的光照反而不利于不饱和脂肪酸含量的增加[14]。
3 微藻产油研究方法
3.1 产油微藻的选育
1978-1996年，美国能源部通过国家可再生能源实验室启动的一项利用微藻生产生物柴油的“水生生物种计划”，从3 000余种微藻中筛选出300多种油脂含量较高的微藻。1990-2000年，日本国际贸易和工业部资助了一项名为“地球研究更新技术计划”的项目，耗资近3亿美元，分离出10 000多种微藻，并筛选出多株耐受高CO2浓度和高温、生长速度快、能形成高细胞密度的藻种。近年来，以中国科学院各研究所为代表的相关研究机构在藻种的筛选领域已开展了大量的工作，目前筛选出富油富烃微藻66株。
图1 微藻能源生产流程
产油微藻大多是生长在海洋，要从海洋中得到一株高产油脂的微藻首先要进行微藻的分离和纯化。微藻分离的几种常用方法有样品系列稀释法、水滴分离法、微吸管分离法、固体培养基分离法等[15]。
对微藻细胞中产油量的定性定量分析研究，有些专家提出了用尼罗红进行染色分析[16]。随着近几年研究的深入，郑晓东等人发明了一种快速筛选高油脂含量微藻的方法，在96孔板上用不同培养基种类和浓度条件对水样进行分离培养，采用酶标仪检测490nm处的吸光值来快速反应藻类的生长情况，采用荧光染料尼罗红进行染色检测藻类体内的油脂的含量，最后筛选出生长速度快、含油量高的微藻[17]。
对藻株进行诱变筛选是获得优良藻种的另一条途径。向文洲等通过对绿球藻进行诱变，不但提高了其在极端适应条件下的生长速率，而且使其在未充分诱导条件下的含油量达到了46%[18]。
随着藻类生物学相关研究的不断深入，利用现代分子遗传技术对藻株进行遗传改造已成为可能。迄今为止，虽然转基因藻类的商业应用还未见报道，但有几个基因工程藻类已经展现出了初步的应用前景。如美国选育的转 ACCase基因硅藻藻株Cyclotella cryptica和Navicula saprophila。
3.2 微藻的培养
微藻培养技术是影响微藻生物质合成速率的另一关键因素。目前藻类培养主要包括自养和异养两种方式，其中以
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自养为主，也有很多开展微藻异养培养的研究。
光自养培养采用的反应器主要有两大类：一类是开放式光生物反应器，即开放池培养系统；另一类是封闭式光生物反应器，包括水平池和倾斜池等。与开放式培养系统相比较，封闭式光生物反应器具有以下优点：藻类的培养条件、生长参数容易控制；培养环境稳定；容易控制污染，可以实现无菌培养；全年生产期较长，产率较高；能够维持较高的藻液浓度，能一定程度地降低采收成本等。
碳源是微藻自养培养必不可少的条件之一，因此向培养装置中通CO2或空气是目前微藻自养培养研究的热点[19]。有资料报道，通CO2微藻生物量一天内可增加4倍，并能使养殖成本降低1/2。这样可利用煤炭火力发电厂、炼钢厂、垃圾处理厂等排出的CO2或直接通CO2（空气）来解决大规模培养所需的碳源问题。
微藻异养培养不受光照的影响，生长速度快，可以取得更高的产量，同时可缩短培养周期，采用传统的发酵装置进行培养，占地面积小。同时生产技术和发酵知识基础成熟，流程控制程度高，培养过程不受环境条件影响，降低采收成本[20]。而且，异养培养已显示出比光自养培养更高的体积产率和油脂含量。但异养微藻需要足够的氧气来分解有机底物，因此氧的供应往往是异养培养的最大的限制因素[21]。一般来说异养培养下微藻总脂含量与光合营养相比有所增加[22]。缪晓玲等通过异养转化细胞工程技术获得了高脂含量的异养小球藻细胞，其脂含量高达细胞干重的55%，是自养藻细胞的4倍[23]。
3.3 微藻细胞采收
藻细胞的采收是微藻产油过程中提高产量的限制因素之一。微藻的采收目前有离心法、气浮法、超滤法、絮凝法等。
实验室普遍采用的是离心法，此法不足之处在于操作繁琐、易使细胞破碎且能耗较大。
气浮法是一种实现固液快速分离的新型分离技术。现在己有许多应用气浮法对微藻细胞进行采收的报道，曾文炉等以螺旋藻为模型藻，较为详细地研究了理化因素对藻细胞连续气浮采收效率的影响[24]。
超滤法是以膜两侧的压力差为推动力，在被处理料液流经表面具有微小孔径的不对称结构超滤膜时，实现不同分子量物质的分离等物理分离过程[25]。宫庆礼等人报道此技术也能应用到单细胞微藻的浓缩采收过程中[26]。
絮凝法是一种传统的生物分离方法，此项技术已被应用到微藻细胞的采收过程中[27]。
3.4 微藻生物油脂提取
将冷冻干燥的微藻干粉，经充分研磨后，进行油脂的提取，目前常用的提取微藻油脂的方法有很多种，报道较为常用的方法有有机溶剂法和超临界CO2流体萃取法等。
有机溶剂法，如Bligh等的氯仿-2-甲醇提取法[28]等，微藻生物质采油率约90%，其优势在于成本相对较低。
目前也有人用超临界CO2流体萃取方法对微藻进行采油，并且有较高的采油率。但是这一方法设备比较昂贵、操作条件要求高，工业化也存在一定困难[29]。因此，目前急需发展操作简单、经济可靠的微藻油脂高效提取技术。
3.5 微藻生物柴油制备
酯交换法是当前制备生物柴油的常用方法。
通过酯交换反应可以使天然油脂的分子量降至原来的1/3，黏度降低约8倍，同时也提高了燃料挥发度，各项指标与柴油接近[30]。
最近一些研究人员正在探索油脂通过加氢裂化制备生物柴油的技术。加氢裂化技术获得的产物是烷烃生物柴油，其成分与石化柴油完全相同，可以与石化柴油以任意比例混合使用，甚至完全替代石化柴油，同时加氢裂化工艺可以采用目前石油炼制工厂的现有工艺与设备，因此具有投资少、容易产业化的优势，是微藻油脂加工的重要发展方向。
3.6 微藻其他成分的综合利用
微藻生物质发酵制取生物燃气也是微藻能源利用的一个重要方面，中国科学院青岛生物能源与过程研究所在该方面开展了一些研究，自行开发出了适于藻类生物质发酵的CSTR反应系统，并以提油后藻渣为原料，通过初步优化，产氢量可达 40ml/gdw以上。生物燃气通过净化完全可以达到甚至超过现有天然气的标准，对于开发可再生天然气资源具有重要意义。
同时，微藻光解水产氢以及微藻制乙醇也是微藻能源利用的另外两个方面。21世纪初，微藻氢化酶的分离和新厌氧方法的建立，使微藻制氢进入新的研究阶段[31]。
微藻除含有丰富的油脂以外，还含有丰富的生物活性物质，尤其是一些有独特医疗功效的物质，如微藻脂肪酸、色素、多糖、维生素、甾醇等，有些还可直接或经加工后用于化工、食品工业和饲料工业等。
因此在对微藻进行油脂提取处理后，剩余藻渣仍可继续进行利用，从中提取多聚糖、蛋白、色素等高附加值生物活性物质，并将这些物质分离提纯，应用于医药方面，而残余物还可用于发酵生产生物燃气。
4 展望
世界各国在微藻的选育、规模培养、生物炼制与产品开发等相关方面都进行了大量的尝试与研究，并积累了许多成功的经验，估计在不远的将来，会实现微藻生物能源的产业化。我国是一个能源消费大国，能源的供应已影响到社会和谐的方方面面，而生物能源作为新型可再生能源，必将在经济和工业发展中起到至关重要的作用。对能源微藻进行生态培养和综合开发，是未来微藻能源产业的一个重要发展方向。特别是工程微藻无疑是制备生物能源原料的优良替代
郝国礼，等：利用微藻制备生物能源的研究进展
品，具有广阔的开发利用前景。
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（责任编辑、校对：李春香）
生物柴油的制备
由菜籽油制备生物柴油的实验方案 化强0601 石磊丁佐纯 目录 一．文献综述 1．生物柴油简介 2．目前制备生物柴油的方法 3．本实验所采用的制备方法及各实验参数的选择及其理论依据 二．实验目的 三．实验原理 1．生物柴油的制备原理 2．碘值的测定原理 3．酸价的测定原理 四．实验用品 1．实验仪器 2．实验药品 五．实验步骤 1．生物柴油的制备 2．粗产物的处理 3．碘值的测定 4．酸价的测定 六．实验结束 七．本实验所参考的文献一览 ★★注：若实验中能够提供超声装置用来替代搅拌装置，一则可以大大缩短反应时间（从原来的1.5—2小时缩短为10分钟左右），又节约了能源同时提高了转化率。
一、文献综述 1、生物柴油简介 1.1目前燃料情况 能源和环境问题是全球性问题，日益紧缺的石油资源和不断恶化的地球环境使得各国政府都在积极寻求适合的替代能源。 我国在醇类代用燃料方面已经开展了大量的研究工作，但用粮食生产醇类代用燃料转化能耗高，配制汽油代用燃料不能直接在现有汽车中使用也是一个不容回避的现实问题。而大量研究资料表明，生物柴油在燃烧性能方面丝毫不逊于石化柴油，而且可以直接用于柴油机，被认为是石化柴油的替代品。 1.2什么是生物柴油 生物柴油即脂肪酸甲酯，由可再生的油脂原料经过合成而得到，是一种可以替代普通柴油使用的清洁的可再生能源。 1.3生物柴油的优点 1.3.1 能量高，具有持续的可再生性能。 1.3.2具有优良的环保特性： ①生物柴油中不含硫，其大量生产和使用将减少酸雨形成的环境灾害；生物柴油不含 苯及其他具有致癌性的芳香化合物。 ②其中氧含量高，燃烧时一氧化碳的排放量显著减少； ③生物柴油的可降解性明显高于矿物柴油； ④生物柴油燃烧所排放的ＣＯ２，远低于植物生长过程中所吸收的ＣO2 ，因此使用 生物柴油，会大大降低ＣＯ２的排放和温室气体积累。 1.3.3具有良好的替代性能：①生物柴油的性质与柴油十分接近，可被现有的柴油机和柴 油配送系统直接利用。②对发动机，油路无腐蚀、喷咀无结焦、燃烧室无积炭。具有较好的润滑性能，使喷油泵、发动机缸体和连杆磨损率降低。 1.3.4由于闪点高，不属危险品，储存、运输、使用较为安全。 总之，发展生物柴油具有调整农业结构、增加社会有效供给、改善生态环境、缓解能源危机、增加就业机会等多方面重要意义。 1.4 由菜籽油制生物柴油的有利之处 尽管许多木本油料都可以加工为生物柴油,但规模有限,其他油料作物扩大面积的潜力有限,而油菜具有适应范围广，化学组成与柴油相近等特点,是我国发展生物柴油最理想重要的原料来源。种油菜不与主要粮食争地，且增肥地力，较同期冬小麦早熟半月，有利于后荐作物增产。所以，油菜原料的增长空间是非常大的。据统计,在不影响粮食生产的情况下,我国有2670万hm2以上的耕地可用于发展能源油菜生产,年生产4000万t 生物柴油,相当于建造1.5个永不枯竭的绿色大庆,具有十分重要的战略意义。 2、目前制备生物柴油的方法 生物柴油的制备方法有物理法和化学法。物理法包括直接使用法、混合法和微乳液法；化学法包括高温热裂解法和酯交换法。 2.1 直接使用法 即直接使用植物油作燃料.由于植物油黏度高、含有酸性组分,在贮存和燃烧过程中发生氧化和聚合以至于发动机内沉积多、喷油嘴结焦、活塞环卡以及排放性能不理想等问题,后来便被石油柴油所取代。
微藻制油技术
微藻制油技术 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
微藻制油 在全球变暖、能源危机的大背景下，世界各国都在积极寻找新的可替代能源。 提起全球变暖，大多数的企业为如何减少二氧化碳排放，为封存二氧化碳而投入了大量研发资金和人力；提起生物柴油的原料，人们会想到玉米和大豆，从它们“体内”提炼出的乙醇和生物柴油，能有效降低碳排放，减少环境污染。但与此同时，由于这两种作物的培育周期较长、占地面积较大，会产生“与粮争地”问题，从而导致“解决了能源危机，却出现粮食危机”的尴尬结果； 通过科学家的不断研究，一种新的技术进入了人们的视野：培养微藻吸收二氧化碳，并进行光合作用，最终形成生物柴油、类胡萝卜素等衍生品，将二氧化碳变废为宝，这就是“微藻制油”技术。 光合作用 光合作用（Photosynthesis）是绿色植物和藻类利用叶绿素等光合色素和某些细菌（如带紫膜的嗜盐古菌）利用其细胞本身，在可见光的照射下，将二氧化碳和水（细菌为硫化氢和水）转化为有机物，并释放出氧气（细菌释放氢气）的生化过程。植物之所以被称为食物链的生产者，是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。通过食用，食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量，效率为10%~20%左右。对于生物界的几乎所有生物来说，这个过程是它们赖以生存的关键。而地球上的碳氧循环，光合作用是必不可少的。
微藻 微藻是指一些微观的单细胞群体，是最低等的、自养的释氧植物，微藻个体较小，除个别种类之外，一般只有十几个微米大小。它是低等植物中种类繁多、分布及其广泛的一个类群。无论是在海洋、淡水湖泊等水域，或在潮湿的土壤、树干等处，几乎在有光和潮湿的任何地方微藻都能生存。微藻很像一个太阳光光能驱动的细胞工厂，可以旺盛地消耗高浓度的CO2和NO2，源源不断地将CO2转化为潜在的生物燃料、食物、饲料以及高价值的生物活性物质。 微藻制油 微藻制油的原理其实就是利用光合作用，将二氧化碳转化为微藻自身的生物质从而固定了碳元素，再通过诱导反应使微藻自身的碳物质转化为油脂，然后利用物理或化学方法把微藻细胞内的油脂转化到细胞外，进行提炼加工从而生产出生物柴油。 据专家介绍，微藻的产油效率相当高，在一年的生长期内，一公顷玉米能产172升生物质燃油，一公顷大豆能产446升，一公顷油菜籽能产1190升，一公顷棕榈树能产5950升，而一公顷的微藻能产生物质燃油95000升。 微藻的个体小，木素含量很低，易被粉碎和干燥，用微藻来生产液体燃料所需的处理和加工条件相对较低，生产成本低。而且微藻热解所得生物质燃油热值高，平均高达33MJ/kg，是木材或农作物秸秆的1.6倍。 微藻在生长过程中还可利用废弃二氧化碳，从而与二氧化碳的处理和减排相结合，国外已经有利用发电厂排放的废弃二氧化碳生
微藻
微藻制备生物柴油的研究 一、微藻概述 藻类，尤其是海洋单细胞藻类，即微藻，是地球上最早的生物物种，它们中的某些物种已经在地球上生存了35亿年之久。它们能十分有效地利用太阳能将H2O、CO2和无机盐类转化为有机资源，是地球有机资源的最初级生产力，有了它们才有了大气中的氧气，才有了海洋和陆地的其他生物，也才有了人类。随着科技水平的不断提高，人口的不可逆性增长、人类生活水平的不可逆性提高、陆地资源和可耕种面积的不可逆性减少，全球性食品资源短缺压力日益增加。开发和利用海洋微藻是最长远的解决人类食品资源和能源的重要途径。因为藻类不仅富含蛋白质、脂肪和碳水化合物这三大类人类所必需的要素，而且还含有可燃性油类、各种氨基酸、多种维生素、抗生素、高不饱和脂肪酸以及其他多种生物活性物质，是人类向海洋索取食品、药品、燃料、生化试剂、精细化工产品以及其他重要材料的一把金钥匙。 微藻是一类单细胞生物，与陆地微生物相比，微藻具有如下特点： (1)微藻具有叶绿素等光合器官，是非常有效的生物系统，能有效地利用太阳能通过光合作用将H2O、CO2和无机盐转化为有机化合物,因其固定和利用CO2可以减少温室效应。 (2) 微藻一般是以简单的分裂式繁殖，细胞周期较短，易于进行大规模培养，由于微藻通常无复杂的生殖器官，使整体生物量容易采收和利用。 (3)可以用海水、咸水或半咸水培养微藻，因此是淡水短缺、土地贫瘠地区获得有效生物资源的重要途径。 (4) 微藻富含蛋白质、脂肪和碳水化合物，某些种类还富含油料、微量元素和矿物质，是人类未来重要的食品及油料的来源。 (5)微藻，尤其是海洋微藻，因其独特的生存环境使其能合成许多结构和生理功能独特的生物活性物质。特别是经过一定的诱导手段微藻可以高浓度地合成这些具有商业化生产价值的化合物，是人类未来医药品、保健品和化工原料的重要资源。 1、小球藻简介 小球藻(Chlorella)是小球藻属绿藻门，绿藻纲，绿球藻目，卵孢藻科，小球藻属，包括大约10 个种. 小球藻细胞组成中的蛋白质含量为7.3%~88%，碳水化合物为5.7%~38%，脂类为 4.5~86%。小球藻细胞中脂类含量的增加主要是由于脂肪酸积累的结果。在氮饥饿条件下，蛋白核小球藻在生长时可形成高达86%的脂类，而在正常的小球藻细胞中，脂类含量为25%。在正常和氮饥饿条件下生长的小球藻在脂肪酸组成上没有明显的差异。此外，小球藻的异养培养技术，特别是高细胞浓度培养技术的研究得到了较深入的发展，这对于我们制备生物柴油需要高生物量的微藻来说，也是具有重要价值的。 2、微藻油脂 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“工程小球藻”，其利用“工程微藻”生产生物柴油，为生物柴油生产开辟了一条新的技术途径。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。在国内，清华大学吴庆余,缪晓玲等也报道利用微藻快速热解的方法制备生物柴油。 利用微藻或“工程微藻”生产生物柴油的优越性在于：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
利用微藻制备生物能源的研究进展
第33卷第5期 唐山师范学院学报 2011年9月 Vol. 33 No. 5 Journal of Tangshan Teachers College Sep. 2011 ────────── 收稿日期：2011-04-24 作者简介：郝国礼（1988-），男，河北张家口人，唐山师范学院生命科学系学生，研究方向为植物细胞工程。 利用微藻制备生物能源的研究进展 郝国礼，刘 佳，陈 超，李兴杰 （唐山师范学院 生命科学系，河北 唐山 063000） 摘 要：结合目前能源微藻在藻种选育、影响微藻产油因素以及生产工艺方面的研究现状和微藻综合利用发展中存在的问题，综述了近年来各国在微藻能源开发方面的重要科研工作，以及微藻能源与低碳的关系，并对微藻能源开发的相关研究方向和进展进行了评述。 关键词：能源微藻；低碳；工艺流程；综合利用 中图分类号： Q 77; TK6 文献标识码：A 文章编号：1009-9115(2011)05-0040-04 Review on the Progress of Producing Bio-Energy from Microalgae HAO Guo-li, LIU Jia, CHEN Chao, LI Xing-jie (Department of Life Science, Tangshan Teachers College, Tangshan 063000, China) Abstract: This review provides a brief overview on the screening and cultivation of the Microalgae, the factors influencing oil-producing of Microalgae, the research on the current production condition, and the problems existing in the comprehensive utilization of microalgae. Here, we review the global research progress of microalgae energy in recent years, and the relationship between microalgae energy and low carbon. Key words: energy microalgae; low-carbon; process technique; comprehensive utilization 世界经济的现代化，得益于化石燃料的开发与应用。然而，由于人们的过度开采，化石燃料终将会枯竭。化石燃料的利用，也造成环境的严重污染，因此，清洁、可再生能源的开发成为了各国研究的重点。目前专家学者研究的主要范围包括风能、水能、太阳能、生物能源等。生物能源是可再生能源的一种，它具有潜在大规模替代汽油和柴油的可能性，因此一直是国内外研究的热点。到目前为止，生物能源的发展已经经历了三代[1]。第一代生物能源是以玉米为主要原料生产乙醇。第二代生物能源以秸秆、枯草等非粮作物中的纤维素为主要原料，生产乙醇、纤维素乙醇和生物柴油等。第三代以产油微生物为主，其中又以海水微藻的研究最多。某些微藻因含油量高、易于培养、单位面积产量大等优点，而被视为新一代甚至是唯一能实现完全替代石化柴油的生物柴油原料[2]。René Wijffels 和 Maria Barbosa 预测，藻类可能在未来的10~15年中成为燃料给料的一个重要来源[3]。 微藻生物质与能源植物相比，具有光合作用效率高、生长周期短、生物质产量高的优势。在同样条件下，微藻细胞 生长加倍时间通常在24h 内， 对数生长期内细胞物质加倍时间可短至3.5h ，生物质生产能力远远高于陆地能源植物。就单位面积的产油量计算，微藻产油可达陆地油料作物产油量的30倍。微藻还可以利用盐碱地、沙漠、海域来养殖，存在不与粮争地及不与人争粮的巨大优势。获得大量的微藻生物质是微藻生物能源发展的首要前提，而优良的微藻种质是提高微藻生物质产量、降低原料成本的关键。产油量较高的部分藻类含油量占干重的比例分别是小球藻（Chlorella sp.， 28%-32%）、葡萄藻（Botryococcus ，25%-75%）、三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum ，20%-30%）、杜氏盐藻（Dunaliella primolecta ，23%）等[4]。 1 微藻与低碳 从可持续发展的角度来看，利用微藻实现CO 2的减排符合自然界环保、经济、彻底的循环模式。因此藻类制备生物燃料成为了一种CO 2减排及利用的新方式。 陈明明等人利用诱变育种技术对用来固定CO 2的微藻进行育种，获得耐受高CO 2浓度、可高效固定CO 2的斜生
微藻制油
微藻制油 一、目前的能源现状 1. 石油、煤炭等目前大量使用的传统化石能源接近枯竭，而且这些 传统能源造成大量的环境污染如 2.新能源太阳能、风能、地热能、生物质能等应用极具有局限性不能大规模的应用，不足以满足人们的需要。 3.生物能源不仅具有资源再生、技术可靠的特点，而且还具有对环境无害、经济可行、利国利农的发展优势。 总而言之，未来将是生物能源的天下。生物能源将会是人类不二的选择，未来生源的前景将不可估量。 二、微藻概述 1.海洋单细胞藻类，即微藻，是地球上最早的生物物种，它们中的某些物种已经在地球上生存了35亿年之久。它们能十分有效地利用太阳能将H2O、CO2和无机盐类转化为有机资源，是地球有机资源的最初级
生产力，有了它们才有了大气中的氧气，才有了海洋和陆地的其他生物，也才有了人类。 2．微藻的特点 (1)微藻具有叶绿素等光合器官，是非常有效的生物系统，能有效地利用太阳能通过光合作用将H2O、CO2和无机盐转化为有机化合物,因其固定和利用CO2可以减少温室效应。 (2) 微藻一般是以简单的分裂式繁殖，细胞周期较短，易于进行大规模培养，由于微藻通常无复杂的生殖器官，使整体生物量容易采收和利用。 (3)可以用海水、咸水或半咸水培养微藻，因此是淡水短缺、土地贫瘠地区获得有效生物资源的重要途径。 (4) 微藻富含蛋白质、脂肪和碳水化合物，某些种类还富含油料、微量元素和矿物质，是人类未来重要的食品及油料的来源。 (5)微藻，尤其是海洋微藻，因其独特的生存环境使其能合成许多结构和生理功能独特的生物活性物质。特别是经过一定的诱导手段微藻可以高浓度地合成这些具有商业化生产价值的化合物，是人类未来医药品、保健品和化工原料的重要资源。 3.微藻的种类 微藻的国内外研究发展概况,重点探讨了4种主要的可利用微藻螺旋藻、小球藻、杜氏藻和红球藻
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。2009年日本再次启动利用微藻生产生物能源的计划。进入21世纪，石油价格一度大幅上扬，刺激了微藻生物柴油技术的研究。目前各国的总投入达到数百亿美元。 从目前的研究进展和热衷程度看，一个能够替代石油的新能源似乎已经被找到，利用微藻生产生物燃料的产业化道路也似乎已经被开辟，让我们相信一个高效、清洁、环保的新能源时代已经到来。 微藻就是浮游植物，遍布全球各种水体。其类群繁多，种类丰富。作为生态系统中初级生产者，在能量转化和碳元素循环中起到举足轻重的作用。微藻能够把光合作用产物转化成油贮藏起来，在细胞内形成油滴，如葡萄藻、小球藻。有些藻类在缺氮等条件下，可大量积累油脂，含油量可高达70％。首先通过萃取、热裂解等方法从这些微藻中将油提取出来，再通过转酯化后可转变为脂肪酸甲酯，即生物柴油。因此，微藻确实能够生产生物能源。 由于微藻的生物量大，可利用滩涂、盐碱地、荒漠进行大规模培养，可利用海水、盐碱水和荒漠地区地下水进行培养，不与农作物争地、争水。微藻培养还可利用工业废气中的二氧化碳和氮氧化合物，缓解温室气体的排放，减少环境污染。
微藻阅读答案
微藻阅读答案 导读：微藻 在辽阔的蔚蓝海洋中生长着一类人们肉眼看不见的微小生物，与陆地上的树木、作物、杂草类似，此类生物具有叶绿素，能够进行光合作用，将二氧化碳和海水中的氮、磷等营养成分合成为自身所需的有机物，同时释放氧气。它们大多是单细胞生物，故人们称其为单细胞藻类；因藻体微小，一般只有千分之几毫米，所以人们又称其为微藻。 微藻是海洋中的主要初级生产者，是海洋食物链的基础，驱动着整个海洋生态系统的能量流和物质流，直接和间接地养育着几亿吨的海洋动物，因此在海洋生态系统的物质循环中起着十分重要的作用。海洋微藻一旦受到破坏，将危及其他海洋生物及整个海洋生态系统。 微藻对人类社会的生产、生活也有着十分重要的作用。它们可以作为人类的营养食品和健康食品、可再生生物能源，又可以提取色素、药物及甘油等化学产品，还可以做水产动物的饵料和禽畜饲料的添加剂等。然而，微藻的用途远不止这些。消除入海污染物、清洁海洋环境便是它们近年来颇受关注的一种新用途。 在当今集约化海水养殖业中，废水的排放是海水受到污染的一个重要原因，因此，养殖业废水在排放前必须进行有效处理。小小的微藻就能对养殖业废水进行有效净化。 微藻生长期间，各种形式的无机氮和有机氮均可被其所利用，而
磷则主要以磷酸一氢根和磷酸二氢根的形式被它们吸收。当微藻被引入养殖业废水中时，藻细胞通过光合作用向水中供氧，增加水中的溶解氧，使好氧菌能够不断分解有机质，进而产生二氧化碳，作为藻细胞光合作用的碳源。因此，在净化水质的过程中，人们常将微藻与细菌联合使用，也即我们通常所说的“藻菌共生”。同时，微藻吸收利用氮、磷等营养盐合成复杂的有机质。这就是微藻净化养殖业废水的机理。 中国科学院大连化学物理研究所发明的专利——“海绵一微藻”集成系统则首先在工厂化养殖废水中接种微藻，让其吸收转化海水中无机氮和无机磷为微藻生物量；接种一定时间后，将海绵放到微藻生物量增加的废水池中，滤食微藻。通过微藻和海绵生物的联合作用，废水得到净化，而过量无机氮、无机磷营养盐排入海水后引发的富营养化问题也大大缓解。 有机锡化合物特别是三丁基锡(TBT)涂料是一类典型的内分泌干扰物，也是对人体健康危害最大的化合物之一。三丁基锡的大量使用，使得沿海各国遇到严重的海洋生物污染问题。这是因为三丁基锡难以被光降解、化学降解和热分解，在自然环境中的残留期长，而且容易在贝类、鱼类等海产品中蓄积。国内外的研究证实，绿藻门的镰形纤维藻、硅藻门的中肋骨条藻都能将三丁基锡降解为二丁基锡，绿藻门的小球藻则能使三丁基锡分步脱丁基化为二丁基锡和一丁基锡。香港科技大学和香港城市大学的研究发现，将小球藻接种于含100微克／
利用微藻生产生物柴油的研究进展
收稿日期:2009-11-02;修回日期:2010-05-07 基金项目:国家杰出青年科学基金项目(20625308);西北师范大学青年教师基金项目(NWNU -LK QN -09-20)作者简介:孔维宝(1981),男,讲师,在读博士,主要从事微藻生物柴油和酶催化方面的研究工作。 通讯作者:夏春谷,研究员,博士生导师(E 2mail )cgxia@lzb . ac .cn 。 生物柴油 利用微藻生产生物柴油的研究进展 孔维宝 1,2,3 ,华绍烽1,宋 昊1,夏春谷 1 (11中国科学院兰州化学物理研究所,羰基合成与选择氧化国家重点实验室,兰州730000;21中国科学院研究生院,北京100049;31西北师范大学生命科学学院,兰州730070) 摘要:在世界能源危机的影响下,生物质能源由于可再生、低污染等优势,被认为是在未来一个较短时期内最有潜力缓解能源危机的石油替代品。而微藻由于具有生物量大、光合效率高、生长周期短、油脂含量高和环境友好等优点,有望破解后石油时代的能源危机。重点阐述了产油微藻的种类,提高微藻油脂含量的策略,微藻细胞的采收技术,微藻油脂的提取和转酯化反应等内容;分析了微藻生物柴油产业发展中亟待解决的一些问题。关键词:微藻;能源;生物燃料;生物柴油;油脂 中图分类号:T Q645;TK6 文献标志码:A 文章编号:1003-7969(2010)08-0051-06 Progress on b iod i esel producti on using m icroa lgae K ONG W eibao 1,2,3,HUA Shaofeng 1,S ONG Hao 1,X IA Chungu 1 (11State Key Laborat ory of Oxo Synthesis and Selective Oxidati on,Lanzhou I nstitute of Che m ical Physics, Chinese Acade my of Sciences,Lanzhou 730000,China;21Graduate University of Chinese Acade my of Sciences,Beijing 100049,China;31College of L ife Sciences, North west Nor mal University,Lanzhou 730070,China ) Abstract:B i omass energy was considered as the most potential petr oleum substitute in a shorter peri od of ti m e,f or its rene wable ability and l ower polluti on .M icr oalgae could s olve the energy crisis in the post -petr oleu m era because of its large bi omass,high phot osynthetic efficiency,short gr owth cycle,high li p id content,and envir on mental friendliness .The current situati on of bi odiesel p r oducti on fr om m icr oalgae was revie wed .The s pecies of li p id -p r oducing m icr oalgae,strategies t o i m p r ove the li p id content of m i 2cr oalgae,techniques f or cell harvesting,li p id extracti on and transesterificati on of m icr oalgae were dis 2cussed .The p r oble m s in m icr oalgae bi odiesel industry were analyzed .Key words:m icr oalgae;energy;bi ofuel;bi odiesel;li p id 在能源危机对各行业影响日益加剧的今天,社会各界对可再生能源的关注度不断提高。对于生物质能源的原料,人们的目光在一段时期内集中在传 统的油料经济作物(大豆、油菜)、粮食(玉米)、农林废弃物(木质素、纤维素和半纤维素)、动植物油脂等领域。其中,生物柴油作为化石能源的替代燃料, 已成为国际上发展最快、应用最广的环保可再生能源。但是,生物燃料“与粮争地、与人争粮”的情况及较高的原料成本限制了它的进一步推广。藻类作为一种重要的可再生资源,具有分布广、生物量大、光合效率高、环境适应能力强、生长周期短、油脂含量高和环境友好等突出特点 [1] 。藻类尤其是微型 藻类将会成为提供新能源和新资源的“明星”,微藻的能源化利用有望成为“后石油时代”破解能源危机的一把金钥匙。在最近两年,不管是国内外有关利用微藻生产生物燃料的基础研究,还是应用开发报道都呈现大幅增长的态势 [2] 。 本文结合国内外在微藻生物燃料研发方面的新近报道,综述微藻开发生物燃料的显著优势,能源微
利用微藻制取生物柴油的方法
利用微藻制取生物柴油的研究进展 朱晗生物技术07Q2 20073004104 摘要：随着人口增长的加速，自然资源日益短缺，而且面临着枯竭的危险。传统能源枯竭的焦虑，引起了人们对可再生的生物资源浓厚的兴趣。本文主要讨论了微藻，生物柴油以及利用微藻发酵制取生物柴油的研究进展。 关键词: 微藻; 生物柴油; 发酵 0 前言 生物柴油(Biodiesel)即脂肪酸甲酯, 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，是一种可生物降解、无毒的可再生能源。生物柴油是生物质能的一种，作为一种清洁的低碳燃料,其含硫和含氮量均较低,同时灰分含量也很小,所以燃烧后SO2 、NO 和灰尘排放量比化石燃料要小得多,是可再生能源中理想的清洁燃料之一[1]。但是由于较高的原材料成本，生物柴油的价格高于传统柴油,因此选取合适的、低成本的植物油脂资源来积极发展和生产生物柴油是发展的总趋势。利用微藻制取生物柴油，不仅能够降低成本，另外，有些微藻会引起水华，赤潮等爆发，消耗水中大量的溶解氧，并会上升至水面而形成一层绿色的黏质物，使水体严重恶臭，水体中生物大量死亡，因此，如果利用此类微藻资源，还减轻环境负荷。自1988 年以来,许多欧洲国家就已经开始将生物柴油作为传统柴油的替代品加以利用，并取得了较好的效果。本文就利用微藻发酵生物柴油的制取进行综述,并讨论了存在的问题及其应用前景。 1 生物柴油
生物柴油是典型“绿色能源”，它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的石油柴油代用品。大力发展生物柴油对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。 目前生物柴油的制取方法主要有以下几种：利用油脂原料合成生物柴油的方法；用动物油制取的生物柴油及制取方法；生物柴油和生物燃料油的添加剂；废动植物油脂生产的轻柴油乳化剂及其应用；低成本无污染的生物质液化工艺及装置；低能耗生物质热裂解的工艺及装置；利用微藻快速热解制备生物柴油的方法；用废塑料、废油、废植物油脚提取汽、柴油用的解聚釜，生物质气化制备燃料气的方法及气化反应装置；以植物油脚中提取石油制品的工艺方法；用等离子体热解气化生物质制取合成气的方法，用淀粉酶解培养异养藻制备生物柴油的方法；用生物质生产液体燃料的方法；用植物油下脚料生产燃油的工艺方法，由生物质水解残渣制备生物油的方法，植物油脚提取汽油柴油的生产方法；废油再生燃料油的装置和方法；脱除催化裂化柴油中胶质的方法；废橡胶(废塑料、废机油)提炼燃料油的环保型新工艺，脱除柴油中氧化总不溶物及胶质的化学精制方法；阻止柴油、汽油变色和胶凝的助剂；废润滑油的絮凝分离处理方法。 生物柴油优点很多，如具有良好的环境属性；具有较好的低温发动机启动性能；具有较好的润滑性能；具有较好的安全性能；具有良好的燃料性能；具有可再生性能。 综观国际上的发达国家如美国、德国、日本，到次发达的南非、巴西、韩国，到发展中的印度、泰国等，均在发展石油替代产业的国际政策制度、技术完善、装置建设和车辆制造等方面提供了良好的借鉴，为中国走特色石油替代之路铺平了道路。特别是巴西经验，更具实际意义[2]。
微藻利用现状综述
微藻利用现状综述 摘要：微藻是一类古老的原低等原核生物，其藻体内富含都中多糖、蛋白质、氨基酸维生素、类胡萝卜素、γ-亚麻酸、多种无机元素以及多种微量元素等，是一种纯天然的营养物质。其营养物质对许多疾病有防御作用，对动物、鱼虾生长和品质有促进作用，还可以净化水质等，具有广阔的前景，在医药食品、养殖饲料、化妆品、能源环境等行业都有所应用。本文从微藻营养物质的特点，在不同行业中的应用，及其在生产加工过程中存在的问题加以综述。关键词：微藻利用综述 1 微藻简介 藻类是最原始的生物之一，广泛存在于海洋、淡水湖泊等水域，通常呈单细胞、丝状体或片状体，结构简单，整个生物体都能进行光合作用，所以光合作用效率高，生长周期短、速度快。藻类按大小可分为大藻（如海带、紫菜等）和微藻[1]。微藻是一群小型藻类的总称，通常为单细胞或丝状体，直径小于1mm。微藻细胞微小，形态多样，适应性强，分布广泛，有原核藻类和真核藻类。原核藻类是指蓝藻，而蓝藻一般不产油。真核藻类包括绿藻、硅藻、裸藻、黄藻、金藻、褐藻、红藻和隐藻。 2 微藻的营养成分 多中微藻具有丰富的营养价值，其中最具代表性的是螺旋藻。螺旋藻被认为是目前常用微藻中蛋白质含量最高、营养最全面、消化吸收和适口性最好、无毒无副作用、安全性最高的藻种。既可作为蛋白质原料，又可作为食品及饲料的添加剂[2]。 微藻藻粉中含有多种成分，如蛋白质、氨基酸、多糖、维生素、类胡萝卜素、γ-亚麻酸、多种无机元素以及多种微量元素等。并且微藻细胞壁结构中纤维素极少，容易被人和动物消化吸收，越来越受到人们的关注。其营养价值特点如下： 2.1 蛋白质 微藻中蛋白质含量很高，约为40%-60%，可作为单细胞蛋白的一个重要来源，小球藻属中以蛋白核小球藻的蛋白质含量最高，一般不低于50%，明显高于常规植物蛋白源[3]。螺旋藻的蛋白质含量高达58.5%-83.4%，且蛋白质品质优良，易于消化吸收、不含任何阻碍消化吸收的因子。螺旋藻蛋白质中至少含有18种以上氨基酸，包括动物体所必需的8种必需氨基酸且含量丰富[4]。 2.2 多糖 糖类约占藻细胞干重的15%-20%，主要为多糖类。例如甘露糖、甲基糖、藻酸、鼠李糖等，尤其是藻酸、甘露醇是水产珍贵动物所必需，所含的多糖有调节和提高机体免疫力、以及抑癌和抗辐射作用[5]。
植物油脂制备生物柴油及综合开发
收稿日期: 2010-08-26基金项目: 国家重点基础研究发展计划(973计划)前期研究专项课题(2010CB134409)作者简介: 郝宗娣(1988-),女,河北南宫人,海南大学材料与化工学院2010级硕士研究生.通信作者:刘平怀(1967-),男,湖南永兴人,海南大学教授、药学研究员,研究方向:海洋生化工程. E -m a i:l t w lph @https://www.sodocs.net/doc/3e1341191.html, 第1卷第3期 热带生物学报Vo.l 1No .3 2010年9月JOURNAL OF TRO PI CAL ORGAN IS M S Sep 2010 文章编号:1674-7054(2010)03-0282-06 植物油脂制备生物柴油及综合开发 郝宗娣,刘洋洋,杨 勋,续晓光,刘平怀 (海南大学材料与化工学院,海南优势资源化工材料应用技术教育部重点实验室,海南海口570228) 摘 要:综述了植物油脂制备生物柴油的进展及其综合开发利用,发现了植物油脂在利用过程中出现的问 题,并针对问题提出了合理利用自然资源的建议。 关键词:植物油脂;生物柴油;资源;综合利用 中图分类号:Q 949.93;TQ 644.2 文献标志码:A 植物油脂是从植物种子、果肉、果核或其他部分提取所得油脂的统称。植物油脂在人们日常生活和 生产中占有举足轻重的地位。植物油脂是重要的膳食来源及工业原料,在食品、化妆品、印刷[1]、油漆、润 滑油[2]、制革、橡胶、纺织、医药保健、肥皂、新能源等方面有着极为广泛的用途。按外观状态来区分,可将植物油脂分为油和脂,习惯上将常温下呈液体的称为油,呈固体或半固体的称为脂。植物油脂含有丰富的维生素E 、矿物质、饱和及不饱和脂肪酸及中性脂肪(甘油三酯),其中以甘油三酯的含量最高。不同种类的植物油其所含的各组分的含量是不同的,如:椰子油中中短链脂肪酸含量较高,大豆油中维生素E 及必需脂肪酸的含量较高[3]。 近年来,新能源因具有洁净、环保、可再生等优点而成为研究热点,植物油脂作为新能源的一个重要来源亦颇受关注。植物油脂来源广泛,具有多重用途,本文综述了植物油脂制备生物柴油及其综合利用的情况,发现了植物油脂在利用过程中出现的问题,并针对问题提出了一些合理利用自然资源的建议。1 生物柴油的来源及制备 表1 油脂植物产油量比较[6]作物名称产油量/(L h m -2)玉米172大豆446油菜1190麻风树1892椰子2689油棕5950微藻136900 注:微藻产油量以高产油微藻产油量为微藻干质量的70%计。 生物柴油是指从可再生的生物资源中获得的可替代柴油的燃料。 其化学本质是脂肪酸甲酯,它的发展对于缓解能源危机、促进农副产 品的开发利用及对生态环境的保护具有深远意义。目前,生物柴油的 来源有三大类:动植物油脂、细菌及真菌油脂、废弃油脂。最广泛的来 源是动植物油脂,其中以植物油脂更为普及[4-5]。玉米(corn)、大豆 (soybean)、油菜(cano l a )、麻风树(jatropha)、椰子(coconut)、油棕 (pa l m )、微藻(m icroalgae )等产油量高(表1),是植物油脂的良好 来源。 使用最为广泛的生物柴油制备方法是酯交换法(图1),即在催化 剂(包括酶)的存在下,利用甲醇与天然油脂发生酯交换反应,使甘油 三酯转化为3个脂肪酸甲酯,从而降低油料粘度,改善油料的流动性 能,达到作为机动燃料的使用要求。
微藻生产生物能源具有潜在的应用前景等
龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/3e1341191.html, 微藻生产生物能源具有潜在的应用前景等 作者： 来源：《农业工程技术·新能源产业》2010年第02期 微藻生产生物能源具有潜在的应用前景 中国利用微藻生产生物能源具有潜在的应用前景。目前，在山东省的实验室获得了初步成果，培育出的富油微藻，最高含油比已经达到68％，可在此基础上制取生物柴油。有专家认为，海洋微藻的能源化利用，有望成为“后石油时代”破解能源危机的一把钥匙。 据了解，山东有十几个课题组在从事微藻研究，已发现、筛选、培育几十个富油藻种。并开始运用基因工程技术来改造藻种。还有一些技术力量正在进行微藻生物柴油制备技术的研究。 据了解，中国的有机碳组成中。海洋藻类占了1／3，藻类是一种数量巨大的可再生资 源。也是生产生物质能源的潜在资源，其中微型藻类的含油量非常高，可以用于制取生物柴油。微藻能够有效地利用太阳能，通过光合作用固定二氧化碳，将无机物转化为氢、高不饱和烷烃、油脂等能源物质；而且微藻生物能源可以再生，燃烧后不排放有毒有害物质，对大气二氧化碳没有净增加。此外，微藻的产油效率相当高.在一年的生长期内，每公顷玉米能产172 升生物质燃油。大豆能产446升，油菜籽能产1190升，棕榈树能产5950升，而每公顷的微藻能产生物质燃油95000升。 (文章来源：中国节能减排网) 酿酒厂利用废水生产氢气 近日，美国加州Oakville的一间酿酒厂以细菌及少量电力。加入其酒厂排出的废水中制造出氢气。 宾夕法尼亚州大学环境工程学教授BruceE.Logan指出，这是首个以细菌电解系统从废水 生产氢气的可再生技术示范。该系统由Logan教授及其研究伙伴共同研发。 那柏酿酒公司(NappawineCompany)提供设施及废水供研究。该公司为家族生产，葡萄园占地635英亩，以有机管理技术种植葡萄，并无使用化学品。
微藻制备生物柴油的研究
微藻制备生物柴油的研究 一、小球藻简介 小球藻(Chlorella)是小球藻属绿藻门，绿藻纲，绿球藻目，卵孢藻科，小球藻属，包括大约10 个种. 小球藻细胞组成中的蛋白质含量为7.3%~88%，碳水化合物为 5.7%~38%，脂类为4.5~86%。小球藻细胞中脂类含量的增加主要是由于脂肪酸积累的结果。在氮饥饿条件下，蛋白核小球藻在生长时可形成高达86%的脂类，而在正常的小球藻细胞中，脂类含量为25%。在正常和氮饥饿条件下生长的小球藻在脂肪酸组成上没有明显的差异。此外，小球藻的异养培养技术，特别是高细胞浓度培养技术的研究得到了较深入的发展，这对制备生物柴油需要高生物量的微藻来说，也是具有重要价值的。 小球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。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 基因引入小球藻中以获得更高效表达。 二、脂肪酶的提取、制备及油脂制备生物柴油 2.1小球藻培养 小球藻置于26℃(±1)光照培养箱通气培养, 光照强度3500lux~4500lux。培养基成分：Glucose 10g/L，KNO32.0g/L，KH2PO41.25g/L，MgSO41.25g/L，FeSO420mg/L，初始pH8。自养小球藻培养在标准培养基中,通过光合作用进行自养生长,从而获得绿色的自养小球藻。通过改变标准培养基中的营养成分,即将甘氨酸成分降至0.1g/L,另加入10g/L葡萄糖,原来绿色的小球藻细胞便通过吸收葡萄糖进行异养生长,从而获得黄色的异养小球藻。待异养藻细胞生长到对数期后期时,离心收集藻细胞。 2.2粗酶的提取和精制 用匀浆法浆细胞破碎，获得最大蛋白含量及最高总酶活的粗酶液，对细胞破碎得到的粗酶液进行硫酸铵沉淀，当硫酸铵浓度为43%时，除去杂蛋白，再将硫酸铵浓度提高到85%沉淀酶液，将沉淀溶于蒸馏水，采用透析或葡聚糖凝胶G—25脱盐。对经硫酸铵沉淀和脱盐处理后的粗蛋白进行蛋白质含量和酶活性的测定，再将粗酶液采用强酸性阳离子交换介质进行离子交换吸附，以得到精制的脂肪酶。 2.4酶活性的测定 采用分光光度法测定脂肪酶的活性，并对反应温度，pH，底物浓度，反应时间等条件进行优化，以得出最佳反应条件。 2.5生物柴油的制备 2.1.1原料 成本过高一直是生物柴油发展的瓶颈问题,所以应该在降低原料成本上作出更大的 努力,展开以各种生物质为原料的生产途径的研究,以期最大限度降低原料成本,增加生 物柴油大规模产业化的可行性。 （1）以植物油脂为原料制取生物柴油 利用油菜籽、大豆、花生以及各种油料作物所提取的油脂为原料。其中以油菜籽制取 的生物柴油中不饱和脂肪酸甲酯含量较多 2、微生物发酵法制取生物柴油 某些微生物如酵母、霉菌和藻类等在适合的条件下能将碳水化合物转化为油脂贮存在 体内,称为微生物油脂。 3、利用餐饮废油制取生物柴油 以植物油为原料生产生物柴油成本偏高,而将餐饮业废油脂进行回收生产生物柴油则 是一个相对较好的方案
中国生物质能源发展现状及问题思考
中国生物质能源发展现状及问题思考 目前全球的化石能源危机十分严峻，使得越来越多的国家开始对生物质能源发展给予了高度的重视。文章在阐述生物液体燃料、生物燃气、固体成型燃料及微藻能源等技术进展的基础上，分析当下生物质能源技术开发进展和生物质能源产业发展的影响因素，并进一步提出有效的对策建议，以供参考。 标签：中国生物质能源；发展现状；问题；对策 伴随着国家相关生物质能源生产行业标准规范的逐步完善，目前我国生物质能源生产开发已初具规模，在一系列法律法规的保障和财税政策的推动下获得了良好的发展。然而，中国生物质能源产业在实际发展过程当中，仍然存在着工业体系不完善、原料资源不足、产业化基础不够牢固、市场竞争力较低和研究能力滞后等诸多问题。因此，如何准确把握生物质能源产业的影响因素，制定合理有效的应对策略，是当下的生物质能源发展中迫切关注的重要课题。 1 世界能源结构的现状与问题 1.1 节能减排举措影响世界能源结构 燃料的使用效率与能源结构直接决定了二氧化碳的排放量，因而能源开发利用同自然环境之间的联系紧密。近年来，煤、石油和天然气这三大化石燃料的使用使得全球二氧化碳排放量急剧增加，引起了气候的异常及失衡。有研究指出，生物质燃料所排放的二氧化碳量要比化石原料少95%左右，若每年生产一亿吨生物质燃料，则能达成 5.5%二氧化碳的减排，故生物质能源产业的推进对世界能源结构的优化具有重要意义。 1.2 世界化石燃料危机严重 据统计，在全球能源的总用量中，化石能源所占比例高达85%，每年石油、煤炭和天然气的储量都在不断下降。作为不可再生资源，人们赖以生存的石化能源正在日趋枯竭，使得人类面临愈发严峻的能源危机。 1.3 可持续发展理念促进生物质能源产业发展 如今，可持续发展思想已深入人心。作为一种可再生能源，生物质能源在给人们提供生产原料与能量的同时实现了环境友好的目标，能够在很大程度上缓解人们对石化资源的依赖。 2 生物质能源技术开发的进展 2.1 生物液体燃料