微藻生物能源教材课件.ppt

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1、微藻生物能源微藻生物能源微藻生物能源微藻生物能源关于微藻第三代生物燃料的发展微藻制备生物燃料简介微藻制备生物燃料的动态和前景2NO.1关于微藻关于微藻微藻是遍布全球水体的一种浮游植物。它把光合作用产物转化成油贮藏起来，在细胞内形成油滴，将这些油通过转酯化后可转变为脂肪酸甲酯，即生物柴油。某些微藻能够合成长链烯烃，也具有发展生物燃料的潜力。产油量较高的藻类含油量占干重的比例分别是小球藻、葡萄藻、三角褐指藻、杜氏盐藻。微藻和高等植物的油属三酰基甘油酯，都可作为生物柴油的生产原料。产油微藻大多是生长在海洋.3为什么选择微藻？为什么选择微藻？456与一些产油植物相比，利用微藻生产生物柴油的优与一些产油

2、植物相比，利用微藻生产生物柴油的优势在于以下几个方面：势在于以下几个方面：微藻单位面积的产率高出高等植物数十倍微藻可在缺氮等条件下存活，并可大量积累油脂，含油量可高达70 微藻可以不与 农作物 争地、争水 微藻的培养可利用工业废气中的二氧化碳，减少环境污染 7NO.2第三代生物燃料的发展第三代生物燃料的发展第一代生物燃料：粮食时代第二代生物燃料：纤维素时代第三代生物燃料：微藻时代第四代生物燃料：8环境污染的日趋严重化石燃料的短缺1.微藻燃料的研发始于1978 年美国能源部资助的“水上能源作物计划/Aquatic Species Program”，起初是以生物氢为目的。2.1982 年逐渐转向了

3、生物柴油和燃料酒精方面。3.除美国外，以色列、欧洲、加拿大、阿根廷、澳大利亚和新西兰等国家也逐步开始了微藻燃料的研发。9英国独立报2010年6月10日报道，空中客车公司“新一代钻石DA42”飞机，用100%微藻生物燃料作为驱动燃料，在6月8日开幕的柏林国际航空航天展览会上完成首飞。首次证明了微藻生物燃料完全可以独首次证明了微藻生物燃料完全可以独立为飞机的飞行提供燃料立为飞机的飞行提供燃料。实际应用：实际应用：10NO.3微藻制备生物燃料简介微藻制备生物燃料简介11光反应发生器光反应发生器螺旋式反应器螺旋式反应器厢式反应器厢式反应器管式反应器管式反应器膜式反应器膜式反应器跑道池式反应器跑道池式反

4、应器各类微藻各类微藻反应器反应器12规模化培养制备路线规模化培养制备路线制备方法微藻规模化培养制备路线NO.1光合反应器法NO.3开放池法NO.2封闭环路系统法 制备方法制备方法制备方法基本工作原理光合反应器法光合反应器法在池塘、湖面等封闭水域养殖藻类 封闭环路系统法封闭环路系统法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固化反应器法固化反应器法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。14n光合反应器法光合反应器法利弊：简便易

5、行、成本较低的特点，但存在易污染、占地面积大、难以对水体和温度进行调节从而生产不稳定等缺点，发展受到很大限制n 封闭环路系统法封闭环路系统法利弊：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。但封闭式光生物反应器在规模培养过程中的生产成本相对较高，成本为开放式池塘培养法的10 倍n固化反应器法固化反应器法利弊：（同封闭环路系统）15微藻油的提取是降低成本的关键微藻油的提取是降低成本的关键16微藻生物炼制技术微藻生物炼制技术降低微藻生物柴油商业化成本的出路

6、降低微藻生物柴油商业化成本的出路17n“工程微藻”法生产生物柴油，为柴油生产开辟了一条新的技术途径。美国国家可更新实验室(NREL)通过现代生物技术建成“工程微藻”，即硅藻类的一种“工程小环藻”。在实验室条件下可使“工程微藻”中脂质含量增加到60%以上，户外生产也可增加到40%以上，而一般自然状态下微藻的脂质含量为5%-20%。“工程微藻”中脂质含量的提高主要由于乙酰辅酶A羧化酶(ACC)基因在微藻细胞中的高效表达，在控制脂质积累水平方面起到了重要作用。目前，正在研究选择合适的分子载体，使ACC基因在细菌、酵母和植物中充分表达，还进一步将修饰的ACC基因引入微藻中以获得更高效表达。利用“工程微

7、藻”生产柴油具有重要经济意义和生态意义，其优越性在于：微藻生产能力高、用海水作为天然培养基可节约农业资源；比陆生植物单产油脂高出几十倍；生产的生物柴油不含硫，燃烧时不排放有毒害气体，排入环境中也可被微生物降解，不污染环境，发展富含油质的微藻或者“工程微藻”是生产生物柴油的一大趋势。18NO.4微藻生物燃料动态微藻生物燃料动态n美国能源部 2010年6月29日向三个研究财团资助2400万美元，以加速实现基于海藻的生物燃料的商业化规模生产。n可持续微藻生物燃料财团：由亚利桑那州立大学带领，这个财团将集中测试藻类生物燃料的可接受性，作为石油基燃料的替代。任务包括海藻生物化学转化燃料和产品的研究，以及

8、分析藻类燃料和燃料中间体的物理化学性质。(600万美元)n微藻生物燃料商业化财团：由加州大学带领，这个财团将集中开发藻类作为一种健壮的生物燃料原料。任务包括研究藻类作物保护的新方法、藻类营养运用和回收，以及开发基因工具。(900万美元)nCellana财团：由Cellana公司带领，这个财团将试验在海水中生长的微藻大规模生产燃料。任务包括将新的藻类收获技术与中型规模培殖试验床构成一体化，并开发海洋微藻类作为水产养殖产业的动物饲料。(900万美元)19国内主要研究单位国内主要研究单位 课题组课题组 研究研究领领域域清清华华大学吴大学吴庆庆余余课题组课题组异养培养异养培养产产油小球藻、油脂提取和生

9、物柴油加工油小球藻、油脂提取和生物柴油加工研究。研究。国家海洋局第一研究所国家海洋局第一研究所郑郑力力课题组课题组从事能源微藻藻种从事能源微藻藻种筛选筛选等。等。暨暨南大学南大学张张成武成武课题组课题组从事能源微藻藻种从事能源微藻藻种筛选筛选、规规模培养等。模培养等。中国海洋大学潘克厚中国海洋大学潘克厚课题组课题组从事能源微藻藻种从事能源微藻藻种筛选筛选、分子生物学改造等。、分子生物学改造等。中科院海洋所、南海所、武中科院海洋所、南海所、武汉汉植物所、武植物所、武汉汉水生所、水生所、青青岛岛生物能源所生物能源所、遗传遗传与与发发育所育所从事油藻藻种从事油藻藻种筛选筛选与分子生物学改造、大与分子

10、生物学改造、大规规模培模培养等。养等。中科院中科院过过程工程研究所程工程研究所丛丛威威课题组课题组从事光生物反从事光生物反应应器与微藻培养技器与微藻培养技术术研究。研究。中科院大中科院大连连化物所化物所张卫课题组张卫课题组从事微藻从事微藻产氢产氢及微藻培养技及微藻培养技术术等研究。等研究。北京化工大学北京化工大学谭谭天天伟课题组伟课题组近年开始从事微藻及其和微生物近年开始从事微藻及其和微生物联联合培养等研究。合培养等研究。南京工南京工业业大学黄和大学黄和课题组课题组近年开始从事微藻培养研究，光生物反近年开始从事微藻培养研究，光生物反应应器和高器和高密培养的工作密培养的工作南京南京农业农业大学王

11、大学王长长海海课题组课题组从事海洋微藻生物技从事海洋微藻生物技术术方面的研究工作方面的研究工作厦厦门门大学高坤山大学高坤山课题组课题组从事微藻光合作用机理方面的研究从事微藻光合作用机理方面的研究华东华东理工大学李元广理工大学李元广课题组课题组从事微藻高密度高从事微藻高密度高产产率培养技率培养技术术、新型光生物反、新型光生物反应应器开器开发发与与产业产业化研究。化研究。20国内研究：国内研究：n波音与中科院青岛生物能源与过程研究所建立生物燃料研究实验室 2010年5月，中科院青能所与波音公司签署协议建立联合实验室，致力于建立微藻航空生物燃料技术、航空生物燃料加工炼制技术等研发平台，建成微藻航空生

12、物燃料中试系统，提供高品质航空生物燃料产品，推动可持续航空生物燃料的技术研发与产业示范。9月2日，由中科院青能所与波音公司共同投资组建的“可持续航空生物燃料联合研究实验室”在青岛揭牌。21n08年新奥公司微藻固定CO2生物柴油年中试成功，利用管道式及平板式光生物反应器从事能源微藻培养的中试、能源微藻分子生物学改造等。22微藻生物燃料的前景微藻生物燃料的前景:n世界各国在微藻的选育、规模培养、生物炼制与产品开发等相关方面都进行了大量的尝试与研究，并积累了许多成功的经验，未来一定会实现微藻生物能源的产业化。n我国是一个能源消费大国,能源的供应已影响到社会和谐的方方面面，而生物能源作为新型可再生能源,必将在经济和工业发展中起到至关重要的作用。对能源微藻进行生态培养和综合开发，是未来微藻能源产业的一个重要发展方向。特别是工程微藻无疑是制备生物能源原料的优良替代品,具有广阔的开发利用前景。23谢谢24