微澡-生物柴油--論文

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1、微藻生物柴油的發(fā)展前景及研究方向摘要：化石燃料是當前人類使用的主要能源，但其日益消耗殆盡，同時造成了嚴重的溫室效應和環(huán)境污染問題，因此，生物柴油被當作化石燃料的綠色替代品，這種可再生的碳中性的能源對于環(huán)境和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展是必要的．而微藻因含油量高，生長速率快，能利用溫室氣體CO2等優(yōu)勢，成為制備生物柴油最有潛力的原料之一。該文介紹了生物柴油的優(yōu)勢，闡述了微藻作為生物柴油原料的優(yōu)越性，對在微藻生物柴油技術國內(nèi)外現(xiàn)狀及面臨的問題和今后的研究方向進行了綜述和展望。關鍵詞：生物柴油微藻可再生能源綜述：隨著

2、能源安全和環(huán)保問題日益嚴峻，開發(fā)利用環(huán)境友好的可再生性能源迫在眉睫。目前，可替代石油產(chǎn)品的可再生能源主要是生物乙醇和生物柴油。生物乙醇在國內(nèi)外的發(fā)展已具有一定規(guī)模，尤其是利用非糧作物(如木質纖維素等難于水解的生物質)為碳源生產(chǎn)乙醇具有廣闊的發(fā)展前景，但在低成本生產(chǎn)技術方面一直難以有重大突破。近年來，生物柴油作為化石能源的替代品，已成為國際上發(fā)展最快、應用最廣的環(huán)保可再生能源，但制約其大規(guī)模發(fā)展的關鍵問題是原料嚴重不足。近年來，人們普遍認為微藻光自養(yǎng)生長過程合成的油脂是一種極有希望制備生物柴油的原料

3、。1.生物柴油的優(yōu)勢和缺點生物柴油是以生物體油脂為原料，通過分解、酯化而得到的長鏈9脂肪酸甲酯，是一種可以替代普通柴油使用的環(huán)保、可再生能源。生物柴油的油脂原料來自植物油脂(大豆油、玉米油、菜籽油、棕櫚油等)、動物油脂(各種動物脂肪)、微藻脂肪酸以及廢棄食用油(地溝油)等。生物柴油作為化石燃料的替代品，與化石柴油及燃料乙醇等其他液體燃料相比，有突出的特性：生物柴油不含石蠟，閃點高，燃燒性能和效率要高于普通柴油，使用時更安全；同時可以通過種植、養(yǎng)殖或培養(yǎng)源源不斷地得到，因而屬于可再生資源；生物柴油產(chǎn)

4、品中含硫和氮較少，可以減少產(chǎn)生S02和NO對大氣的排放量。以淀粉類作物和木質纖維素類物質發(fā)酵產(chǎn)生的燃料乙醇，燃燒后尾氣排放污染小，但其熱值只有普通汽油的2/3，比柴油更低，且乙醇易吸水使燃燒值下降。由于生物柴油具有其他生物質燃料不可比擬的優(yōu)良特性，世界各國紛紛開展生物柴油原料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作，以替代儲量日益減少且嚴重污染環(huán)境的化石燃料。表1生物柴油和石化柴油的性能比較[1]Table1Comparisonbetweenbiodieselandpetroleumdieselusedasfuels9

5、生物柴油也有它的缺點，主要有：價格太高；貯存性能差；易變質；粘度較高；在氣候寒冷地區(qū)使用受到影響。2.微藻生物柴油的優(yōu)越性2.1微藻產(chǎn)油率高微藻的光合作用效率高、含油量高、生長周期短、油脂面積產(chǎn)率高，這是其它油料作物無法比擬的，被認為是最有潛力替代石油的生物資源。如種植油菜、大豆、玉米等作物來生產(chǎn)可滿足美國交通燃油需求量50％的生物燃料，所需種植面積均超過美國現(xiàn)有耕地總面積(1.2～8.5倍)，而培養(yǎng)微藻來生產(chǎn)生物柴油所需面積僅為美國現(xiàn)有耕地總面積的1.1％～2.5％(見表2)。表2不同作物產(chǎn)油率

6、[2]Table2Oilyieldratefordifferentplants注：生物柴油的產(chǎn)率約為80%，即100L油類能轉化為80L生物柴油2.2綠色環(huán)保(a)微藻可以旺盛地消耗高濃度的CO2和NO2，這些火力發(fā)電廠的污染物能作為微藻的營養(yǎng)。來自化石燃燒發(fā)電廠的廢氣可以直接通入微藻生產(chǎn)設備，此舉能顯著提高生產(chǎn)能力和清潔空氣。微藻利用光合作用固定CO2，將光能轉化為化學能的形式儲存于油脂，我們利用油脂生產(chǎn)生物柴油，燃燒后產(chǎn)生CO2和水，這一過程不會增加CO29的凈排放量。因此，這是一種可再生的能

7、源而且不會增加CO2的凈排放量。(b)微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)過程可利用廢水中的N、P等營養(yǎng)(我國的廢水營養(yǎng)化問題尤其嚴重)，從而可降低水體的富營養(yǎng)化。2.3具有潛在的價格競爭優(yōu)勢目前報道中的微藻生物柴油生產(chǎn)最低成本約為$3/L，其中后處理精煉過程占一半。大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)后成本可降低一半，通過精煉過程的改造和使用新型催化劑，再加上高價值副產(chǎn)物的提取，其最終生產(chǎn)成本完全能降低到一個可以接受的程度，并最終使微藻生物柴油在價格上具有競爭優(yōu)勢。2.4不占用耕地不與農(nóng)作物爭地、爭水。微藻可利用灘涂、鹽堿地、荒漠以及海

8、水、鹽堿水和荒漠地區(qū)的地下水等進行大規(guī)模培養(yǎng)。我國18000km海岸線上有著大片灘涂和濕地，非常適合微藻的大規(guī)模養(yǎng)殖和循環(huán)利用。2.5后處理條件低微藻個體小、木質素含量很低，易粉碎、干燥，用微藻來生產(chǎn)液體燃料所需的后處理條件相對較低。3.微澡生物技術的國內(nèi)外現(xiàn)狀[3]3.1國外情況概述利用微藻生產(chǎn)生物能源并不是一個新的研究方向。1978-1996年，美國能源部就資助了一個利用微藻生產(chǎn)生物柴油的項目“水生物種計劃——藻類生物柴油”(“AquaticSpeciesProgram——Bi