微藻生物能源研究现状

1、以微藻为原料制备生物柴油的研究以微藻为原料制备生物柴油的研究 进展与发展趋势进展与发展趋势 04/03/2014 定义定义 微藻（微藻（Microalgae）一般是指那些在显微镜下才能辨别形 态微小的藻类。 迄今已知的藻类约有30000余种，其中微藻约占70%。微藻 细胞微小，形态多样，适应强、分布广泛。 生物柴油生物柴油，是可再生的生物质能源中一种性质近似于石化 柴油的优质替代品，主要是将富含长链脂肪酸长链脂肪酸的油料林木 果实的油脂、动物油脂及废弃废餐油脂等原料通过酯交换酯交换 反应反应转化为相应的长链脂肪酸甲酯或乙酯，达到作为燃料 使用的要求。 微藻生物材料微藻生物材料 一、研究背景一、

2、研究背景 能源危机能源危机 环境问题环境问题 开发新能源开发新能源 传统生物材料传统生物材料 传统生物材料传统生物材料 新生物燃料新生物燃料 在众多的可提取生物燃料的材料中，微藻脱颖而出。在众多的可提取生物燃料的材料中，微藻脱颖而出。 微藻的能源价值比陆生原料高出很多！微藻的能源价值比陆生原料高出很多！ 用微藻作为生物柴油原料与其他原料的用微藻作为生物柴油原料与其他原料的 比较比较 微藻可利用微生物发酵技术，在光反应器中高密度、高速微藻可利用微生物发酵技术，在光反应器中高密度、高速 率培养。在同样条件下，微藻细胞生长加倍时间通常在率培养。在同样条件下，微藻细胞生长加倍时间通常在24 h 内，对

3、数生长期内细胞物质加倍时间内，对数生长期内细胞物质加倍时间缩短至缩短至3.5 h。 微藻大多分布在江海湖泊中，不与农作物争地，可以整年微藻大多分布在江海湖泊中，不与农作物争地，可以整年 生长。其中原核的蓝藻生长。其中原核的蓝藻(也称蓝细菌也称蓝细菌)可以可以自养自养生活，无需另生活，无需另 外添加外添加C、N 源。源。 高等植物种子的脂肪酸含量仅为干重的高等植物种子的脂肪酸含量仅为干重的15%20%左右，左右， 而藻类的脂肪酸含量在氮元素缺乏时可达细胞干重的而藻类的脂肪酸含量在氮元素缺乏时可达细胞干重的80% 。 二、生产方法二、生产方法 微藻的大规模培微藻的大规模培 养养（关键）（关键） 微

4、藻的采收微藻的采收 生物燃料的提取生物燃料的提取 藻种的筛选藻种的筛选 三、微藻的大规模培养方式三、微藻的大规模培养方式 目前微藻的大规模培养主要有目前微藻的大规模培养主要有3种方式：传统的敞开式跑道种方式：传统的敞开式跑道 式培养，封闭式的光生物反应器培养和封闭式的发酵罐生式培养，封闭式的光生物反应器培养和封闭式的发酵罐生 产。产。 传统的敞开式跑道式培养传统的敞开式跑道式培养 传统的敞开式跑道式培养具有设施简易、投传统的敞开式跑道式培养具有设施简易、投 资低、成本小等特点，但产量低、培养面积大、资低、成本小等特点，但产量低、培养面积大、 生长因子难控制、生长因子难控制、CO2补加困难、收获

5、成本高、补加困难、收获成本高、 易被其他生物污染和产品质量低等缺点限制了这易被其他生物污染和产品质量低等缺点限制了这 种开放式的培养方式。种开放式的培养方式。 封闭式的光生物反应器培养封闭式的光生物反应器培养 封闭式的光生物反应器培封闭式的光生物反应器培 养可以使藻细胞的密度提高了养可以使藻细胞的密度提高了6 -12倍，总体积相对减少，分离倍，总体积相对减少，分离 成本大大降低，各种生长因子成本大大降低，各种生长因子 及工艺可以采用自动化、集约及工艺可以采用自动化、集约 化管理，提高了生产效率和产化管理，提高了生产效率和产 品质量，避免受其他生物和非品质量，避免受其他生物和非 生物物质的污染生

6、物物质的污染 。 但是该种方法也有其不足的但是该种方法也有其不足的 地方，国内外研究生产了各种地方，国内外研究生产了各种 各样的生物反应器，大部分都各样的生物反应器，大部分都 存在存在造价高造价高这一特点。这一特点。 Schematic of column photobioreactor. 封闭式的发酵罐培养封闭式的发酵罐培养 封闭式的发酵罐培封闭式的发酵罐培 养可以大量培养隐甲养可以大量培养隐甲 藻等藻等异养藻异养藻，可以节，可以节 省一部分开支，省一部分开支， 但是但是 对于其他的自养藻却对于其他的自养藻却 很不利。而且发酵罐很不利。而且发酵罐 培养需要较高的操作培养需要较高的操作 技术，

7、培养基的添加技术，培养基的添加 等也限制着该方法的等也限制着该方法的 应用。应用。 四、最新成果四、最新成果 美国美国 荷兰荷兰 以色列以色列 中国中国 Valcent公公 司利用高司利用高 密度垂直密度垂直 式生物反式生物反 应器每年应器每年 每英亩可每英亩可 以生产以生产 138t生物生物 柴油柴油 AlgaeLink NV公司开发公司开发 的海藻光生的海藻光生 物反应器系物反应器系 统每立方米统每立方米 每天可以生每天可以生 产海藻干物产海藻干物 质质1 1.4 kg。 发电厂生发电厂生 产的二氧产的二氧 化碳，与化碳，与 海藻一起海藻一起 制备生物制备生物 燃料。燃料。 产产 量量10

8、8000 吨吨/年生物年生物 燃料。燃料。 中国海洋大中国海洋大 学拥有海洋学拥有海洋 藻类种质资藻类种质资 源库，已收源库，已收 集集600 600 余株余株 海洋藻类种海洋藻类种 质资源，目质资源，目 前保有油脂前保有油脂 含量接近含量接近 70%70%的微藻的微藻 品种。品种。 五、前景与展望五、前景与展望 由于富含色素、蛋白、多糖以及不饱和脂肪酸等生物活性生物活性 物质物质，微藻不仅可以转化为高品质的生物柴油、航空燃料 沼气、燃料乙醇等生物燃料生物燃料，还可直接或经加工后用于化 工、食品、医药和饲料工业等。目前，微藻已实现规模化 制备高附加值高附加值脂肪酸，如二十碳五烯酸(EPA)、花生四烯酸 (ARA)、二十二碳六烯酸(DHA)等重要原料。 我国微藻产业尚处于起步阶段， 还存在成本过高成本过高、难以规难以规 模放大模放大等若干瓶