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(xì)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?；视王ィ伎勺鳛樯锊裼偷纳a(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(dá)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(yán)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(jì)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(dú)立報(bào)2010年6月10日報(bào)道，空中客車公司“新一代鉆石DA42” 飛機(jī)，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(dú)首次證明了微藻生物燃料完全可以獨(dú)立為飛機(jī)的飛行提供燃料立為飛機(jī)的飛行提供燃料。實(shí)際應(yīng)用：實(shí)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)模化培養(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(diǎn)，但存在易污染、占地面積大、難以對水體和溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)從而生產(chǎn)不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)全年無菌純種培養(yǎng)，能較大幅度

5、地提高微藻細(xì)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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%。“工程微藻”中脂質(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(xì)胞中的高效表達(dá)，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(xì)菌、酵母和植物中充分表達(dá)，還進(jìn)一步將修飾的ACC基因引入微藻中以獲得更高效表達(dá)。利用“工程微藻”生產(chǎn)柴油具有重要經(jīng)濟(jì)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(cái)團(tuán)資助2400萬美元，以加速實(shí)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(cái)團(tuán)：由亞利桑那州立大學(xué)帶領(lǐng)，這個財(cái)團(tuán)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(cái)團(tuán)：由加州大學(xué)帶領(lǐng)，這個財(cái)團(tuán)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(hù)的新方

8、法、藻類營養(yǎng)運(yùn)用和回收，以及開發(fā)基因工具。(900萬美元) n Cellana財(cái)團(tuán) ：由Cellana公司帶領(lǐng)，這個財(cái)團(tuán)將試驗(yàn)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(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jìn)行了大量的嘗試與研究，并積累了許多成功的經(jīng)驗(yàn)，未來一定會實(shí)現(xiàn)微藻生物能源的產(chǎn)業(yè)化。 n 我國是