48
陸、微藻之利用--藻油萃取
• 榨油機 • 溶液萃取 • 超臨界流體萃取
49
陸、微藻之利用--生質柴油
Reactants：(1) wet cell weight of N. oculata
≒ 0.75g (DCW ≒ 0.15g)
(2) 2ml 1.0M HCl/Methanol
* (3) direct or hexane pretreated
• 植物之油脂產量
農作物
油產量(公升/每公頃)
蓖麻
1413
油菜
1190
向日葵
952
大豆
446
椰子
2689
棕櫚
5950
33
肆、生質油-油脂來源 (15/16)
• 藻類：海藻、微藻
螺旋藻
巨型藻
紅藻
綠藻
34
肆、生質油-油脂來源 (16/16)
• 微藻油產量
藻種
含油量 (%乾藻重)
年產量： 油含量30% 58700 公升/每公頃 油含量70% 136900 公升/每公頃
週日閱讀科學大師
永續能源--微藻產油
吳院長文騰 國立成功大學工學院
98年2月22日
1
目錄
壹、永續能源 貳、臺灣及國際上能源之使用現況 參、永續能源之重要性
2
肆、生質油 伍、微藻之培養 陸、微藻之利用 柒、結語
3
壹、永續能源 (1/3)
依據永續能源政策綱領，永續能源發展 應兼顧 “能源安全”、”經濟發展“ 與”環境保護” 。
4
壹、永續能源(2/3)
• 永續能源基本上是再生能源： 再生能源包含太陽能(太陽熱能、 太陽電池) 、風能、生質能、水力 及海洋能，地質能、氫能及燃料電 池。
5
壹、永續能源 (3/3)
• 永續能源政策的推動目標： 積極發展再生能源，於2025年占發 電系統的8%。
6
貳、臺灣及國際上能源之使用現況(1/5)
2007年台灣能源之供應結構
60 51.14
50
佔 40 比 30
32.12
(%)
20
10
8.11
7.97
0.28
0.29
0.03 0.07
0
煤炭
石油 自產天然進氣口液化天然氣慣常水力發電
核太能陽發光電電及風力發電
太陽熱能
7
貳、臺灣及國際上能源之使用現況(2/5)
2007年台灣之發電量結構
60
53.6
Lipid productivity (g d-1 L-1)
1.2
0.10
0.6
1.0
0.08
0.5
0.8 0.06
0.6
0.4
0.04
0.4
0.02
0.3
0.2
0.00
0.0
0.2
012345678
Time (day)
Time courses of biomass and urea consumption for N. oculata in semi-continuous mode. (■) is the biomass concentration and (□) is the urea concentration.
油1公噸/公頃。
25
肆、生質油-油脂來源 (7/16)
• 油棕櫚
26
肆、生質油-油脂來源 (8/16)
• 油桐花
油桐
油桐花 油桐27果榨油
肆、生質油-油脂來源 (9/16)
• 麻瘋樹
痲瘋樹
痲瘋樹果實
28
肆、生質油-油脂來源 (10/16)
• 麻瘋樹之種植可利用不良土地或廢 耕地。
• 無法機械採收，人工需求大。
60.41%
運輸
13.14 %
住宅
11.21 %
服務業
10.06 %
農業
0.89 %
9
貳、臺灣及國際上能源之使用現況(4/5)
種類 石油
煤
2005年統計
國別
消費量
美國
944.6百萬公噸
中國
327.3百萬公噸
曰本
244.2百萬公噸
俄國
130.0百萬公噸
德國
121.5百萬公噸
中國
1082百萬公噸油當量
Reaction Temp：70℃，Reaction time：12 hours
Biodiesel Conversion
Relative value
Reference (DCW) 20%
100.0%
Direct reaction
Hexane
(WCW)
pretreated(WCW)
5.0%
10.7%
25.0%
17
肆、生質油
•永續能源： 太陽能(太陽熱能、太陽電池)、風能、
生質能、水力及海洋能、地質能、氫能 及燃料電池等。
18
肆、生質能
•生質酒精、生質柴油、沼氣、裂解油、 丁醇、氫氣等。
19
肆、生質油-油脂來源 (1/16)
• 油菜
油菜花田
油菜花兒
20
肆、生質油-油脂來源 (2/16)
• 油菜適合低溫之秋天種植。 • 每公頃每年約可收成2.5公噸油菜子，
11
參、永續能源之重要(1/6)
國際上主要先進國家之能源供應情況 與台灣之情況類似。石油、煤、天 然氣及核能等化石燃料所提供的能 源均佔90%以上。台灣能源依賴進 口的程度相當高。
12
參、永續能源之重要性(2/6)
British Petroleum (BP)世界能源統計---2006
2005年統計
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35
氮源濃度 (克/每升)
39
伍、微藻之培養
• 開放式培養 – 跑道式、淺池培養
跑道式培養
淺池培養
40
伍、微藻之培養
• 開放式培養 – 圓型池、大槽型
圓型池
大槽型
41
伍、微藻之培養
• 密閉式培養 – 管式
直型管培養
螺旋管培養
I = I0 exp[-(κxΧ +κw)Z]
Transparent Rectangular
Chamber (TRC)
Light Scattering Intensity
Ia
T
ISLaaIbTLcIaTL
L Air
ISL: Light scattering intensity Ia: Light intensity inside TRC Id W: Width, L: Length
50 53.5%
陸、微藻之利用--還原糖-葡萄糖
•Microalgal cell wall
✓ Cellulose is the major component of microalgal cell wall ✓ Functions: protection, maintenance The major components of cell wall in different algae
參、永續能源之重要性 (5/6)
• 臺灣二氧化碳排放量之政策目標： 於2016年至2020年間回到2008年 排放量。 於2025年回到2000年排放量。
16
參、永續能源之重要性 (6/6)
• 歐盟之能源政策：
在2020年 (i)二氧化碳的排放量比1990年少20% (ii)再生能源佔總能源使用量20% (iii)減少化石能源使用量20%
美國
575百萬公噸油當量
印度
213百萬公噸油當量
曰本
121百萬公噸油當量
俄國
116百萬公噸油當量
10
貳、臺灣及國際上能源之使用現況(5/5)
種類 國別
美國 日本 韓國 台灣 中國
各國能源供應結構(2005年) 石油 煤 天然氣 核能
其他
40.7% 23.5% 22.1% 9.1% 4.5% 47.8% 21.7% 13.2% 13.8% 3.4% 47.6% 23.5% 11.9% 16.0% 1.03% 44.0% 35.9% 8.5% 9.9% 1.7% 19.2% 60.3% 2.5% 0.8% 17.3%
35
伍、微藻之培養
• 生長快速 • 佔地面積少 • 操作培養容易 • 油脂含量高 • 品質穩定 • 具附加高單價化合物
36
伍、微藻之培養
環境因子影響微藻生長
CO2
光強度
微藻
溫度
氮源
碳水化合物
鹽度
葡萄糖
澱粉
纖維素
油脂
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伍、藻類之培養
培養營養源對微藻生長之影響
生物量 (克/每升)
氮源濃度 (克/每升)
2.5
0.35
0.300 g/L
0.30 2.0
0.150 g/L 0.25
1.5
0.100 g/L 0.20
1.0
0.15
0.050 g/L
0.10
0.5
0.025 g/L
0.05
0.0
0.00
01234567
時間 (天)
38
產油量 (克/每升)
伍、藻類之培養
培養營養源對微藻產油之影響
0.65 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20
種類
蘊藏量
可開採年限
日產
石油 1.2007兆桶 40.6年 8109萬桶
天然氣 179.8兆m3
65.1年
2.76兆m3
煤 9090.6億公噸 155年 28.87億公噸