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《微藻用于新能源的研究進(jìn)展》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、微藻生物能源研究概況羅偉（武漢科技大學(xué)化工學(xué)院，湖北，武漢，430081）摘要：全球能源危機(jī)使可再生能源的開發(fā)和利用越來越受到人們的關(guān)注。與產(chǎn)油農(nóng)作物相比，微藻憑借其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生長(zhǎng)速度快、冇較高的含油率等特點(diǎn)成為生物能源產(chǎn)業(yè)最具競(jìng)爭(zhēng)力的選擇之一。本文綜述了利用微藻制備生物柴油的歷程、發(fā)展以及現(xiàn)狀。同時(shí)揭示了生物柴油的制備方法和調(diào)控微藻高產(chǎn)的途徑。最后對(duì)微藻生產(chǎn)生物柴油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)和研究方向進(jìn)行了展槊。詞：微藻；生物柴油；制備；調(diào)控-1-Z1—刖5化石能源的不可再生性和使用過程中造成的環(huán)境污染使開發(fā)新能源變得非常'迫切。微藻因?yàn)樯L(zhǎng)速度快，固定二氧化碳能力強(qiáng)，碳水化合
2、物積累量高，近年來成為生物燃料生產(chǎn)的研究熱點(diǎn)。微藻生物柴汕在試驗(yàn)規(guī)模下容易實(shí)現(xiàn)，但放大到工業(yè)化生產(chǎn)比較怵I難，生產(chǎn)屮的瓶頸問題主要是生產(chǎn)成本高及微藻生長(zhǎng)速率和汕脂積累量間存在著嚴(yán)重的矛盾。進(jìn)入21世紀(jì)，人們對(duì)能源消耗和環(huán)境保護(hù)的觀念越來越深入，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和能源再生戰(zhàn)略也在全球得到確定并得以實(shí)施。生物柴汕作為一種可再生、無污染的清潔能源，憑借其突出的性能，引起了世界范圍內(nèi)的高度關(guān)注，其屮發(fā)達(dá)國(guó)家，尤其是資源貧瘠國(guó)家更是進(jìn)行了大量且深入的研究。生物柴油的主要成分為脂肪酸烷基單酯，一般是由植物油或者動(dòng)物油脂經(jīng)過和甲醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)制得，冃分子量與石化柴汕相當(dāng)，燃燒性能也
3、與石化柴油類似，故成為有力的替代能源。生物柴油的研究自20世紀(jì)以來經(jīng)過100多年的發(fā)展在生產(chǎn)的工藝上和技術(shù)上也日趨成熟。全球生物柴汕的產(chǎn)量增長(zhǎng)迅速，從2004年的2.196X109L到2007年的9.841xlO9L,再到2012年總產(chǎn)量為22.5X109L,年增長(zhǎng)量為2.532x109L
4、I]o與此同吋。世界上許多國(guó)家都已制定了生物柴汕的發(fā)展規(guī)劃。并且出臺(tái)了相應(yīng)的政策和法規(guī)，以推動(dòng)生物柴油的推廣和使用。隨著生物柴汕生產(chǎn)在全球范圍內(nèi)的推行。生物柴汕的原料也成為研究的重中之重。不同國(guó)家針對(duì)國(guó)情的不同而選擇適宜的油脂原料積極發(fā)展生物柴油。美國(guó)主要采用犬豆汕或者脂肪酸作為原
5、料。德國(guó)生物柴汕的原料主要是菜籽汕，東南亞國(guó)家大多以棕梱油為原料。我國(guó)地廣物雜，口前形成了以野生樹木種子和廢氣汕脂為原料生產(chǎn)生物柴汕的體系。然而，在全球范圍內(nèi)依然存在食物短缺、饑荒等問題。以大豆、油菜籽等糧油作物作為生物柴油的原料嚴(yán)重違背了“不與民爭(zhēng)糧''的戰(zhàn)略。木本植物的成長(zhǎng)周期長(zhǎng)，這也制約生物柴汕的發(fā)展。因此，尋找和開發(fā)可再生的非糧作物作為新的原料迫在眉睫。近年來，藻類作為-?種水生類的可再生資源得到廣泛關(guān)注⑵。1微藻生物柴油的國(guó)內(nèi)外研究歷程微藻生物燃料的生產(chǎn)已經(jīng)不是一項(xiàng)新的技術(shù)了，美國(guó)、日木等發(fā)達(dá)國(guó)家20世紀(jì)七八十年代就認(rèn)識(shí)到了微藻作為替代能源資源的巨大價(jià)值。1
6、978—1996年,美國(guó)能源部通過國(guó)家可再牛能源實(shí)驗(yàn)室啟動(dòng)的"水生生物種計(jì)劃"，開展了微藻生物資源普查、藻種選育及微藻規(guī)模培養(yǎng)等一系列卓有成效的探索工作⑶。目前美國(guó)的微藻能源公司數(shù)量已經(jīng)占到世界的781990-2000年，日木國(guó)際貿(mào)易和工業(yè)部資助的一項(xiàng)名為“地球研究更新技術(shù)計(jì)劃”項(xiàng)目分離出了1萬多種的微藻⑷O歐洲微藻牛物柴油的發(fā)展僅次于美國(guó)，英國(guó)碳基金公司(CarbonTrust)在2008年10月資助啟動(dòng)了口前世界上最大的藻類生物燃料項(xiàng)口，投入了很大資金用于發(fā)展相關(guān)技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施；荷蘭AlgaeLinkNV公司于2007年10月開發(fā)出的微藻光牛物反應(yīng)器系統(tǒng)具有其他裝
7、置所沒有的優(yōu)點(diǎn)，是最先商業(yè)化的小型試驗(yàn)裝置，且有利于降低成本。在中國(guó)，對(duì)微藻生物柴油研究最早的是Wu的
8、才
9、隊(duì)，異養(yǎng)培養(yǎng)小球藻導(dǎo)致CCh的排放且成木高限制了此項(xiàng)口的研究。近年來，微藻生物柴油技術(shù)引起了我國(guó)政府和企業(yè)的重視，各高校和科研院所也都開展了這方面的研究，集屮于微藻的篩選與培養(yǎng)、生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)及下游加工技術(shù)。海南綠地微藻生物科技有限公司利用CO?養(yǎng)殖微藻并轉(zhuǎn)換成生物柴油獲得成功；中國(guó)石化股份有限公司與屮科院聯(lián)合啟動(dòng)了“微藻生物柴油成套技術(shù)"項(xiàng)口，口標(biāo)計(jì)劃到2015年完成萬噸級(jí)工業(yè)生產(chǎn)裝置。然而，盡管對(duì)試驗(yàn)規(guī)模下微藻培養(yǎng)技術(shù)的研究取得的進(jìn)步很大，對(duì)微藻生物柴油大規(guī)
10、模生產(chǎn)的研究述處于發(fā)展階段。2微藻的背景與優(yōu)勢(shì)作為新型的能源原料，海藻的潛力巨大。海藻的細(xì)胞中含有初級(jí)或次級(jí)的代謝產(chǎn)物，化學(xué)成分復(fù)雜，其太陽能轉(zhuǎn)化率達(dá)3.5%,可成為藥品、化學(xué)品和新型燃料的潛在能源。例如，從海藻中萃取出的脂肪酸可以轉(zhuǎn)化生成脂肪酸甲酯，即生物柴油；海藻在沸石催化劑的作用下可以通過熱化學(xué)反應(yīng)生成汽油型燃料⑸。除了巨大的可開發(fā)性，海藻作為新型能源原料的優(yōu)勢(shì)也是顯而易見的。海藻是水生類植物，不會(huì)占用耕地或者畜牧業(yè)面積；生長(zhǎng)壞境簡(jiǎn)單，所需養(yǎng)分主要是陽光、水和CO2,極易生長(zhǎng)而且利于環(huán)保；海藻生長(zhǎng)的周期短，而且繁殖速度快，產(chǎn)量非常高；海藻無根、
