海藻生物质能.doc

海藻生物质能浅谈海藻生物质能 在全球暖化和能源危机的大环境下，能源已成为制约世界各国发展的一个重要瓶 颈。 寻求洁净、 安全、 可持续发展的能源已成为当务之急。 这在减少对石油的依赖性， 降低环境污染，保证国家能源安全方面具有深远意义。在此背景下，生物质能源发展 越来越受到社会的关注， 成为当前实现能源来源多元化和国家能源战略抗风险的重要 选择。 一、生物质能源现状 第一代生物质能源以玉米、甘蔗等农作物为原料生产生物乙醇，或者以大豆、油 菜籽、油棕榈等油料作物为原料加工生物柴油。它们都存在着产量低、成本高、经济 性差、与其它农作物争夺土地、导致国际粮食价格提升等缺点。而且油料植物主要有 麻疯树、油桐树、油茶、黄连木等, 它们仅生长在少数地域, 且要受到季节变换以及 生长周期的影响, 不能够源源不断地长期产油。国内目前的生物柴油工厂大都以廉价 的餐饮废油脂为原料，餐饮废油存在质量不稳定、来源分散等问题。 第二代生物质能源技术可以直接把农业废弃物等木质素纤维素转化为燃料，其中 以生物质裂解气化技术为主。 生物质气化是把生物质在高温的条件下裂解成为小分子 的气体物质，设备要求较高，且产物储存困难，一般需要再次转化，成本很高。 故而人们把眼光投向了具有分布广泛、油脂含量高、环境适应能力强、生长周期 短、产量高等众多特点的第三代生物质能—— 海藻生物燃料。 二、藻类的制备 微藻是指一些微观的单细胞群体, 是最低等的、自养的释氧植物。它是低等植物 中种类繁多、分布极其广泛的一个类群。无论在海洋、淡水湖泊等水域, 或在潮湿的 土壤、树干等处。几乎在有光和潮湿的任何地方, 微藻都能生存。这为藻类生物燃料 的发展提供了充足的原料。 1. 利用细胞工程技术制备微藻【1】 清华大学缪晓玲等通过异养转化细胞工程技术获得了高脂含量的异养小球藻细 胞, 其脂含量高达细胞干重的 55 %(质量分数) 。是自养藻细胞的 4 倍。 将制备的微藻经离心分离、蒸馏水洗、冷冻干燥、萃取，最后利用酸催化酯交换 技术一步得到生物柴油和副产甘油。 2．利用分子生物学和基因工程技术制备微藻 1 2012/4/26 美国可再生能源国家实验室在 20 世纪 80 年代就开始了对利用微藻制备生物柴 油的研究。其研究人员经筛选、分离和表征, 最后选出 300 含油量高的海藻标种海藻 样品, 主要是绿藻和硅藻。 发现去除微藻细胞壁中的 N 和 Si 元素,可以使细胞中的油 脂含量增加。所以应用分子生物学和基因工程的技术使得微藻细胞壁在降低 N、Si 含量的前提下,保持较高的产量。目前其改造的“工程微藻”细胞中油脂的质量分数 增加到 60 %以上。 三、藻类生物燃料的制备方法 藻类生物燃料的制备方法【2】 1.开放池塘法 在池塘、湖面等封闭水域养殖藻类。简便易行、成本较低，但易污染、占地面积 大、难以对水体和温度进行调节从而生产不稳定，发展受到很大限制。 2. 封闭环路系统法【2】 在闭合的人造水渠中进行，含有藻类的液体在其中循环，循环过程中将藻类进行 新陈代谢所需的二氧化碳和养分引入到水渠的液体中。操作简单，培养条件、参数易 控制，条件稳定，成品质量高，可实现全年无菌纯种培养，能较大幅度地提高微藻细 胞密度，其生长速率和生物量大幅度提高， 近些年已应用于微藻的商业性、高密度 大规模培养生产。但生产成本相对较高，成本为开放式池塘培养法的 10 倍以上。 3. 固化反应器法【2】 用一些透明管道装满工厂排出的废水和废气， 管道内的藻类吸收废气中所含的二 氧化碳，用于光合作用。同时，藻类排出氧气，生成用于提炼燃料的物质。 4．直接热解制备生物柴油【3】 南昌大学万益琴 等在生物质微波裂解技术基础上，以干海藻为原料，经微波 加热，在只消耗少量电能的情况下，即能热解大量的干燥海藻产品，获得大量的海藻 生物油，该油在自然条件下分层，成为可直接燃烧的油相生物油及主要成分是含氮化 合物的水相生物油，为从海藻到燃油的转化提供了一种简便、经济且因无需添加任何 试剂而对人无害的方法。但目前仍处于试验阶段，未能取得大规模生产。 四、 利用藻类物质制备燃料的优点 1.解决目前全球面临的能源危机。 2.大量的海藻种植可中和一部分碳排放，减缓全球暖化。 2.我国海洋面积广阔, 有很大的海域还没有开发利用, 若利用这些海域大量培养 藻类, 不但可以避免资源的浪费, 还可以带动沿海地区的经济和社会发展。 3.藻类很容易繁殖, 并且培养时间短, 在很短的时间内可获得大量产品。 2 2012/4/26 4.藻类在水域(淡水或海水均可) 中生长繁殖,不依靠土壤, 不存在与农业用地相 竞争的问题,不影响农业生产。 五、目前仍存在的一些问题 【4】 1.由于藻类生长繁殖要求一定的条件, 因此前期投资比较大。 2.高产工程藻的培