微藻生物能源

1、微藻生物能源微藻生物能源Page 2微藻生物能源微藻生物能源關(guān)于微藻第三代生物燃料的發(fā)展微藻制備生物燃料簡介微藻制備生物燃料的動態(tài)和前景Page 3NO.1關(guān)于微藻關(guān)于微藻微藻是遍布全球水體的一種浮游植物 。它把光合作用產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成油貯藏起來，在細胞內(nèi)形成油滴，將這些油通過轉(zhuǎn)酯化后可轉(zhuǎn)變?yōu)橹舅峒柞?，即生物柴?。某些微藻能夠合成長鏈烯烴，也具有發(fā)展生物燃料的潛力 。產(chǎn)油量較高的藻類含油量占干重的比例分別是小球藻、葡萄藻、三角褐指藻、杜氏鹽藻。微藻和高等植物的油屬三酰基甘油酯，都可作為生物柴油的生產(chǎn)原料。產(chǎn)油微藻大多是生長在海洋. Page 4為什么選擇微藻？為什么選擇微藻？Page 5Page

2、 6Page 7與一些產(chǎn)油植物相比，利用微藻生產(chǎn)生物柴油的優(yōu)與一些產(chǎn)油植物相比，利用微藻生產(chǎn)生物柴油的優(yōu)勢在于以下幾個方面：勢在于以下幾個方面：微藻單位面積的產(chǎn)率高出高等植物數(shù)十倍微藻可在缺氮等條件下存活，并可大量積累油脂，含油量可高達70 微藻可以不與 農(nóng)作物 爭地、爭水 微藻的培養(yǎng)可利用工業(yè)廢氣中的二氧化碳，減少環(huán)境污染 Page 8NO.2第三代生物燃料的發(fā)展第三代生物燃料的發(fā)展第一代生物燃料：糧食時代第二代生物燃料：纖維素時代第三代生物燃料：微藻時代第四代生物燃料：Page 9環(huán)境污染的日趨嚴重化石燃料的短缺1.微藻燃料的研發(fā)始于1978 年美國能源部資助的“水上能源作物計劃/Aqua

3、tic Species Program”，起初是以生物氫為目的。2.1982 年逐漸轉(zhuǎn)向了生物柴油和燃料酒精方面。3.除美國外，以色列、歐洲、加拿大、阿根廷、澳大利亞和新西蘭等國家也逐步開始了微藻燃料的研發(fā)。Page 10英國獨立報2010年6月10日報道，空中客車公司“新一代鉆石DA42” 飛機，用100%微藻生物燃料作為驅(qū)動燃料，在6月8日開幕的柏林國際航空航天展覽會上完成首飛。首次證明了微藻生物燃料完全可以獨首次證明了微藻生物燃料完全可以獨立為飛機的飛行提供燃料立為飛機的飛行提供燃料。實際應(yīng)用：實際應(yīng)用：Page 11NO.3微藻制備生物燃料簡介微藻制備生物燃料簡介Page 12光反應(yīng)發(fā)

4、生器光反應(yīng)發(fā)生器螺旋式反應(yīng)器螺旋式反應(yīng)器廂式反應(yīng)器廂式反應(yīng)器管式反應(yīng)器管式反應(yīng)器膜式反應(yīng)器膜式反應(yīng)器跑道池式反應(yīng)器跑道池式反應(yīng)器各類微藻各類微藻反應(yīng)器反應(yīng)器規(guī)?；囵B(yǎng)制備路線規(guī)?；囵B(yǎng)制備路線制備方法微藻規(guī)?；囵B(yǎng)制備路線NO.1光合反應(yīng)器法NO.3開放池法NO.2封閉環(huán)路系統(tǒng)法Page 14 制備方法制備方法Page 15n 光合反應(yīng)器法光合反應(yīng)器法利弊：簡便易行、成本較低的特點，但存在易污染、占地面積大、難以對水體和溫度進行調(diào)節(jié)從而生產(chǎn)不穩(wěn)定等缺點，發(fā)展受到很大限制n 封閉環(huán)路系統(tǒng)法封閉環(huán)路系統(tǒng)法利弊：操作簡單，培養(yǎng)條件、參數(shù)易控制，條件穩(wěn)定，成品質(zhì)量高，可實現(xiàn)全年無菌純種培養(yǎng)，能較大幅度

5、地提高微藻細胞密度，其生長速率和生物量大幅度提高， 近些年已應(yīng)用于微藻的商業(yè)性、高密度大規(guī)模培養(yǎng)生產(chǎn)。但封閉式光生物反應(yīng)器在規(guī)模培養(yǎng)過程中的生產(chǎn)成本相對較高，成本為開放式池塘培養(yǎng)法的10 倍n 固化反應(yīng)器法固化反應(yīng)器法利弊：（同封閉環(huán)路系統(tǒng)）Page 16微藻油的提取是降低成本的關(guān)鍵微藻油的提取是降低成本的關(guān)鍵Page 17微藻生物煉制技術(shù)微藻生物煉制技術(shù)降低微藻生物柴油商業(yè)化成本的出路降低微藻生物柴油商業(yè)化成本的出路Page 18n “工程微藻”法生產(chǎn)生物柴油，為柴油生產(chǎn)開辟了一條新的技術(shù)途徑。美國國家可更新實驗室(NREL)通過現(xiàn)代生物技術(shù)建成“工程微藻”，即硅藻類的一種“工程小環(huán)藻”。在

6、實驗室條件下可使“工程微藻”中脂質(zhì)含量增加到60%以上，戶外生產(chǎn)也可增加到40%以上，而一般自然狀態(tài)下微藻的脂質(zhì)含量為5%-20%?！肮こ涛⒃濉敝兄|(zhì)含量的提高主要由于乙酰輔酶A羧化酶(ACC)基因在微藻細胞中的高效表達，在控制脂質(zhì)積累水平方面起到了重要作用。目前，正在研究選擇合適的分子載體，使ACC基因在細菌、酵母和植物中充分表達，還進一步將修飾的ACC基因引入微藻中以獲得更高效表達。利用“工程微藻”生產(chǎn)柴油具有重要經(jīng)濟意義和生態(tài)意義，其優(yōu)越性在于：微藻生產(chǎn)能力高、用海水作為天然培養(yǎng)基可節(jié)約農(nóng)業(yè)資源；比陸生植物單產(chǎn)油脂高出幾十倍；生產(chǎn)的生物柴油不含硫，燃燒時不排放有毒害氣體，排入環(huán)境中也可被

7、微生物降解，不污染環(huán)境，發(fā)展富含油質(zhì)的微藻或者“工程微藻”是生產(chǎn)生物柴油的一大趨勢。Page 19NO.4微藻生物燃料動態(tài)微藻生物燃料動態(tài)n 美國能源部 2010年6月29日向三個研究財團資助2400萬美元，以加速實現(xiàn)基于海藻的生物燃料的商業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。n 可持續(xù)微藻生物燃料財團：由亞利桑那州立大學(xué)帶領(lǐng)，這個財團將集中測試藻類生物燃料的可接受性，作為石油基燃料的替代。 任務(wù)包括海藻生物化學(xué)轉(zhuǎn)化燃料和產(chǎn)品的研究，以及分析藻類燃料和燃料中間體的物理化學(xué)性質(zhì)。(600萬美元) n 微藻生物燃料商業(yè)化財團：由加州大學(xué)帶領(lǐng)，這個財團將集中開發(fā)藻類作為一種健壯的生物燃料原料。任務(wù)包括研究藻類作物保護的新方

8、法、藻類營養(yǎng)運用和回收，以及開發(fā)基因工具。(900萬美元) n Cellana財團 ：由Cellana公司帶領(lǐng)，這個財團將試驗在海水中生長的微藻大規(guī)模生產(chǎn)燃料。任務(wù)包括將新的藻類收獲技術(shù)與中型規(guī)模培殖試驗床構(gòu)成一體化，并開發(fā)海洋微藻類作為水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的動物飼料。(900萬美元) Page 20國內(nèi)主要研究單位國內(nèi)主要研究單位Page 21國內(nèi)研究：國內(nèi)研究：n 波音與中科院青島生物能源與過程研究所建立生物燃料研究實驗室 2010年5月，中科院青能所與波音公司簽署協(xié)議建立聯(lián)合實驗室，致力于建立微藻航空生物燃料技術(shù)、航空生物燃料加工煉制技術(shù)等研發(fā)平臺，建成微藻航空生物燃料中試系統(tǒng)，提供高品質(zhì)航空生物燃料產(chǎn)品，推動可持續(xù)航空生物燃料的技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)示范。9月2日，由中科院青能所與波音公司共同投資組建的“可持續(xù)航空生物燃料聯(lián)合研究實驗室”在青島揭牌。 Page 22n 08年新奧公司微藻固定CO2生物柴油年中試成功，利用管道式及平板式光生物反應(yīng)器從事能源微藻培養(yǎng)的中試、能源微藻分子生物學(xué)改造等。Page 23微藻生物燃料的前景微藻生物燃料的前景:n 世界各國在微藻的選育、規(guī)模培養(yǎng)、生物煉制與產(chǎn)品開發(fā)等相關(guān)方面都進行了大量的嘗試與研究，并積累了許多成功的經(jīng)驗，未來一定會實現(xiàn)微藻生物能源的產(chǎn)業(yè)化。 n 我國是