微藻的种类
四、微藻制油生产工艺
4.1微藻制油原理 4.2开发技术流程
4.1微藻制油原理
微藻制油的原理是利用微藻光合作用， 将化工生产过程中产生的二氧化碳转化为 微藻自身的生物质从而固定了碳元素，再 通过诱导反应使微藻自身的碳物质转化为 油脂，然后利用物理或化学方法把微藻细 胞 内的油脂转化到细胞外，再进行提炼加 工，从而生产出生物柴油。 即通过藻类的 光合作用，将废水中的营养物质和空气中 的二氧化碳转化为生物燃料、蛋白质。
新奥集团2008年又投资建成了600平方米的中试 基地，实现了微藻制油中试规模的工艺贯通。2009年， 微藻产业化示范创新集中营对工艺进行了大量的优化， 多项关键技术达到产业化示范条件，产业化成本大幅 降低。
2009年底，新奥集团的“二氧化碳—微藻—生物 柴油”关键技术研究入选国家863计划高技术研究项 目，并且获得了国家专项资金支持。2010年，他们又 把实验做到了煤化工工厂，在不可控的自然环境中进 行放大实验，在煤化工工厂排放的灰尘、碳水化合物、 硫化物环境中，利用排放的废水、废热进行藻类养殖， 取得了很好的效果。国家相关部门因此决定由新奥集 团在内蒙古建设5000吨微藻生物柴油示范工程，对煤 电厂和化工厂等排放的二氧化碳进行就地吸收和资源 化利用，生产生物能源。
机物质； 3.能用海水培养，能耐受沙漠、干旱、半干旱地等极端
环境，不占用耕地； 4.能生产出高附加值的副产品，如生物高聚物、蛋白质、
色素、动物饲料、酒精、氢气等； 5.高效环保；生产出的生物柴油不含硫，燃烧产物不污
染环境；排入环境可被微生物降解； 6.生物柴油无毒 ，有较大的环境价值和社会价值。是
典型的“绿色能源”。
4.2.4酯交换法处理油脂
微藻生物柴油含有非常丰富的含有4个 或更多双键的多不饱和脂肪酸，如二十碳 五烯酸(EPA，C20：5n-3，5个双键)、二 十二碳六烯酸(DHA，C22：6n-3，6个双 键）。这些双键的存在会导致微藻生物柴 油在储运的过程中被氧化而不稳定。因此， 酯交换工艺的选择， 取决于微藻油脂的性 质。
海洋中的精灵——微藻
微藻特点
(1)微藻具有叶绿素等光合器官，是非常有效的生物系统，能有效 地利用太阳能通过光合作用将H2O、CO2和无机盐转化为有机 化合物, 可以减少温室效应。
(2) 微藻一般是以简单的分裂式繁殖，细胞周期较短，易于进行 大规模培养，由于微藻通常无复杂的生殖器官，使整体生物量 容易采收和利用。
4.2.2微藻的培养
微藻主要类型——光能自养型
能源：光
碳源：二氧化碳
其他条件：温度、溶解氧、pH值等
反应仪器：光生物反应器即为设计有光 源系统的、主体为透明材料的生物反应 器
光反应器的优缺点
光生物反应器
优点
跑道池
(Raceway pond)
成本相对较低、培养后易 清理，大规模培养方便
缺点
光控制少、较难长时间培养、 生产率低、占地面积大、只 限于少数微藻、易污染
酯交换法处理
在酸或碱催化剂及高温条件下（230-250℃）进行 转酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再进行 进一步洗涤干燥即得生物柴油，同时可产生副产品甘 油。
可行性：柴油分子由十五左右碳链组成，植物油分子 由十四到十八个碳链组成，与柴油相近。
甘油三酸酯 + 甲醇
脂肪酸甲酯 + 甘油
获得生物柴油产品
2010年6月8日，“新一代钻石DA42”飞机在 柏林成功首航。这是一次意义非凡的飞行，因为飞 机烧的是100%的藻类生物燃料，而且成绩优异：燃 烧得更加充分，节省了5%~10%的燃料。
新奥微藻养殖及中试基地
2007年10月11日，新奥集团生物质能源研究所 成立，微藻产业化示范创新集中营正式开营。
(3)可以用海水、咸水或半咸水培养微藻，因此是淡水短缺、土地 贫瘠地区获得有效生物资源的重要途径。
(4) 微藻富含蛋白质、脂肪和碳水化合物，某些种类还富含油 料、微量元素和矿物质，是人类未来重要的食品及油料的 来源。
(5)微藻，尤其是海洋微藻，因其独特的生存环境使其能合成 许多结构和生理功能独特的生物活性物质。经过一定的诱 导手段微藻可以高浓度地合成这些具有商业化生产价值的 化合物，是人类未来化工原料的重要资源。
等环境条件; (4)易于基因工程改造。
技术环节
菌种原则
菌种含油量
微藻的 筛选和 培育
(1)含油量高; (2)生长快速; (3)耐高浓度的 CO2、高温以及 高强度的光照等 环境条件;
(1)Botryococcus braunii(含油量55%-75%)； (2)Chlorella sp．(含油量28%-32%)； (3)Cylindrotheca sp．(含油量16%-37%)； (4)Dunaliella primolecta(含油量23%)； (5)Isochrysis sp．(含油量25%-33%)； (6)Nannochloris sp．(含油量20%-35%)： (7)Nannochloropsis sp．(含油量31%-68%)： (8)Nitzschia sp．(含油量45%-47%)；
3.生物能源不仅具有资源再生、技术可靠的特点，而且 还具有对环境无害、经济可行、利国利农的发展优 势。
总而言之，未来将是生物能源的天下。生 物能源会是人类不二的选择，未来生物能源的 前景将不可估量。
愈演愈烈的环境污染
二、微藻制油优势
1.含油量高，易于培养，生长周期短单位面积产量大； 2.充分利用太阳能，将水、二氧化碳等无机物质合成有
这么多优点的微藻制油 你了解么？
三、微藻简介
海洋单细胞藻类，即微藻，是地球 上最早的生物物种，它们中的某些物种 已经在地球上生存了35亿年之久。它们 能十分有效地利用太阳能将H2O、CO2 和无机盐类转化为有机资源，是地球有 机资源的最初级生产力，有了它们才有 了大气中的氧气，才有了海洋和陆地的 其他生物，也才有了人类。
(4)易于基因工 (9)Schizochytrium sp．(含油量50%-77%)；
程改造.
葡萄藻(Botryococcus braunii)、裂殖壶藻(Schizochytrium
sp．)等微藻的含油量可达50％ 以上。
不同微藻的耐受性和生长速度
微藻
CO2％
T*C
Chlorococcum littorale
微藻制油原理图解
4.2微藻生物柴油开发技术流程
营养+废水
微藻的 筛选和 光、CO2
培育 水、营养
微藻生 物质生
产
微藻生 物质的 采收
微藻油
微藻生 物质的 提取
生物柴油
动物饲料其 他产品 厌氧发酵
营养+废水 生物燃气
4.2.1微藻选择原则
(1)含油量高; (2)生长快速; (3)耐高浓度的CO2、高温以及高强度的光照
微藻生物柴油的前景
因此,在能源危机与二氧化碳减排的双重压 力之下,全球再一次掀起了微藻生物柴油研究 的高潮。自20世纪90年代中期微藻生物柴油 第一次研究高潮结束之后,生物科技已经发生 了翻天覆地的变化,诞生了许多新理论、新技 术,积累了更加全面丰富的油脂代谢知识,而且 数据库中与微藻相关的数据越来越多,将这些 新知识应用于微藻油脂代谢的研究和基因工 程藻株的构建必将大大促进微藻生物柴油的 产业化进程。
一方面，从经济效益上看，较高水平的 含油量是微藻生物柴油技术可行的必要条件。 目前，葡萄藻(Botryococcus braunii)、裂殖
壶藻(Schizochytrium sp．)等微藻的含油量可
达50％ 以上，这是对自然界中的微藻生物资 源进行普查和系统的收集、表征、筛选、整 理和保存的参考标准。另一方面，快速的生 长条件也是降低微藻生物柴油开发成本的必 然要求，即选育和基因工程改造后要符合耐 高浓度的CO2、高温以及高强度光照的条件。 由于空气中的CO2只有0.03％-0.06％，而环 境中一定浓度的CO2含量又是微藻快速生长的 基本条件，因此工业废气等非自然条件下的 环境就成为了常见的选择。
Spirulina sp．
空气 18 12
25-30
30 30
0.016 1.1 0.14 0.22
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微藻菌种挑选 优良富油藻种的选育是微藻 生物柴油效率提高与成本降低的 首个关键环节，涉及微藻含油量、 光合效率、生长速率的研究等， 其影响的因素包括微藻种类、研 究温度、pH值、盐碱度、光照等 环境因子，N、Si、P、S和微量 元素等营养因子， 以及基因工程 改造等。
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微藻法生产生物柴油可以与其他生产过程相结合， 构成一套完整的产业链，同时节约原料，充分利用 产物，即为生物柴油生产过程的系统化。
微藻生物柴油的前景
以玉米等粮食为原料大量生产生物乙醇会 导致粮食危机;以大豆、油菜等油料作物为原料 大量生产生物柴油会造成食用油供应紧张成以 产油酵母等微生物来生产生物柴油,需要以糖类 等有机物为原料,成本昂贵;富油微藻则不具有以 上缺点,微藻能充分利用盐碱地等非农业用地,能 通过光合作用将二氧化碳转化为有机物进行自 养而不需要消耗外源糖类。
“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 获得更高效表达。
展望未来
微藻可以旺盛地消耗高浓度的CO2和NO2，这些火 力发电厂的污染物则是微藻的营养。来自化石燃料 发电厂的废气可以直接通入微藻生产设备，此举既 能显著地提高生产能力，还能清洁空气。微藻利用 光合作用固定CO2，将光能转化为化学能的形势储 存于油脂，我们利用油脂生产生物柴油，燃烧后产 成CO2和水，这一过程完全符合节能减排的要求。
优化工艺流程
（1）选择合 适的藻类