目录1.前言 (2)2.微藻生物柴油的优势 (3)2.1微藻的含油量 (3)2.2微藻生长快，生物量大 (4)2.3藻类的生长空间广阔 (5)2.4藻类的净化作用 (5)3.微藻生物柴油的生产工艺 (6)3.1微藻的筛选和培育 (7)3.1.1高油脂微藻的筛选与生理生化调控研究 (7)3.1.2应用基因工程技术构建高油脂工程微藻[12] (7)3.2微藻的大规模培养 (9)3.2.1开放式光合生物反应器(open photobioreactor) (9)3.2.2封闭式光合生物反应器(closed photobioreactor) (10)3.3微藻的采收 (11)3.4微藻油脂的提取以及生物柴油的制备 (11)3.4.1抽提油脂-甲酯化法 (11)3.4.2热解法 (12)4.存在的问题及今后的研究方向 (13)4.1存在的问题 (13)4.2当前及今后的研究重点 (13)5.结语 (14)参考文献 (15)微藻生物柴油的研究现状及展望摘要：随着世界能源危机和环境恶化的加剧，新型绿色燃料——生物柴油备受关注。
目前，世界范围内主要以油料作物和动物脂肪为原料生产生物柴油，但存在很多局限性。
藻类本身具有很多优点，以藻类为原料生产的生物柴油是真正的环保可再生能源，但是藻类生物柴油的生产工艺费用较高，生产技术还不成熟，仍需要进一步的研究。
该文主要介绍微藻生物柴油的优越性、生产工艺流程，分析生产过程中存在的问题，展望未来藻类生物柴油生产工艺研究的重点，以及微藻生物柴油的发展趋势。
关键词：微藻；生物柴油；优越性；生产工艺Abstract:With the aggravation of energy crisis and environmental pollution worldwide,biodiesel fuel has received more and more attention in recent years.At present,biodiesel is mainly derived from oil crops and animal fat,it can not meet environmental and economic sustainability. Lots of studies have shown algae are the most promising source for biodiesel production,so algae-based biodiesel has become more attractive. Because of its environmental benefits,algae-based biodiesel is considered as the most potential fuel alternative.As technologies for biodiesel production are sophisticated and costy,biodiesel production from algae is limited.This paper reviews the current status of microalgae used for biodiesel production,including its advantages and production process.Furthermore,production challenges and future perspectives for algae-based biodiesel production are also discussed.Key words:algae;biodiesel;advantages;production process1.前言生物柴油是以生物体油脂与醇类物质(通常为甲醇、乙醇)为原料，通过酯化反应而得到的长链脂肪酸甲酯[1]，具有资源可再生、环境友好、可替代化石燃料的特点。
以动植物油脂为原料的生物柴油其原料成本占总生产成本的75%左右,并且消耗大量可食用的植物油脂；以餐饮废弃油脂为原料虽然可有效降低生产成本,但原料来源有限,难以满足大规模生产的需要,且产品的质量难以保证。
藻类是一种独特的光合生物，可将太阳能直接转化为化学能并且能够累积高含量的天然油脂；藻类分布广泛，适应环境能力强，在光照和潮湿的环境中几乎都有藻类的存在，有些甚至可以在盐碱环境下生长，与油料植物相比，藻类无需占用耕地资源，不会与农业产生竞争关系，不会造成粮食危机；藻类生长周期短，克服了油料植物生长周期长、易受季节变换和气候影响的特点，能为生物质燃料提供持续的原料供应。
目前，藻类生物柴油是一个研究热点，具有广阔的开发利用前景。
藻类按其大小可分为大藻和微藻，大藻是直径大于2mm的藻体，微藻是直径小于2mm的单细胞或丝状藻体，微藻油脂含量较高，生长较快。
是制备生物柴油的较好藻类[2]。
目前，世界范围内大多以绿藻纲和硅藻纲中的高油脂微藻为原料研究生物柴油生产工艺，尤其是绿藻纲中的小球藻被认为是理想的能源微藻资源。
大规模工业化生产的藻类生物柴油存在潜在的价格竞争优势，与其他燃料相比，藻类生物柴油具有更大的经济价值和环境效益。
2.微藻生物柴油的优势2.1微藻的含油量Microalgae Oil contentBotryococcus braunii25%~75%Chlorellasp.28%~32%Crypthecodinium cohnii20%Cylindrothecasp.16%~37%Dunaliella primolecta23%Dunaliella salina14%~20%Dunaliella.Tertiolecta36%~42%Isochrysissp.25%~33%Monallanthus salina>20%Nannochlorissp.20%~35%Nannochloropsissp.31%~68%Neochloris oleoabundans35%~65%Nitzschiasp.45%~47%Phaeodactylum tricornutum20%~30%Scenedesmusdimorphus16%~40%Scenedesmus obliquus35%~55%Schizochytriumsp.50%~77%Tetraselmis sueica15%~23%Thalassiosira pseudonana21%~31%表1一些微藻的油脂含量[3-5]Table1Oil content of some microalgae(dry wt)目前用于发酵产油脂的藻类主要有Chlorella protothecoides和Chlorella vulgaris等,有研究表明微藻在混合培养条件下较自养时可积累更多的油脂。
2008年第6期介绍了张蔚等发表的论文《蛋白核小球藻发酵产油脂的研究》[6]。
作者分析了5种不同来源的小球藻在混合培养条件下细胞生长和油脂积累情况,筛选到油脂产量高的 C.pyrenoidosa菌株；进一步分析发现该菌株能在以D-木糖为碳源的培养基中较好地生长和积累油脂,以脱毒水稻秸秆酸水解液为培养基时的生物量为 2.1g/L,油脂含量为34.6%,有望用于以木质纤维素等可再生生物资源为原料生产油脂。
2.2微藻生长快，生物量大小球藻生长极其迅速，一般能在24h内使自身生物量加倍，而在指数生长期内生物量倍增时间竟能缩短至 3.5h[7]。
小球藻属生长周期很短，一般2~5d便可完成一个世代，并且可终年生长。
因此，可以每天收获，为生物柴油的生产提供了连续的原料供应。
球藻的光合作用效率高，可以高密度种植，每英亩的年产量是产量最高的油料作物的7~31倍，巨大的生物量为制备生物柴油奠定了原料基础。
而油料作物生长相对缓慢，生活周期长，并且只在一年的某个时期才可收获，且产量受气候和季节变换等外界因素的影响大，具有产量低、经济性差的特点，远远不能满足经济发展对能源的供应需要，因此不能成为制备生物柴油的长期原料。
2.3藻类的生长空间广阔藻类分布极其广泛，适应环境能力强，大多生长于海洋、淡水湖泊等水域，甚至在潮湿的土壤、树干等湿处也均有分布。
另外，藻类对土地的要求较低，在沙漠地区、盐碱地、干旱或半干旱的贫瘠土地上都可以生长，且不受气候限制。
因此，可以在远离水源的非农业土地和盐碱化土地实现大规模培养。
与油料作物相比，藻类可以充分利用海洋而非利用土地资源，大大减少了对淡水资源和耕地的利用，不必造成粮食危机。
世界现有耕地资源贫乏，可用来发展能源作物的耕地十分有限，依靠种植油料作物为生物柴油提供油源不符合实际情况。
2.4藻类的净化作用藻类进行光合作用，将水、二氧化碳和其他无机物依靠光能合成有机物并释放出氧气。
化石燃料燃烧时向大气中释放的二氧化碳，藻类可以通过光合作用吸收利用，对解决温室效应有一定的帮助，实现了二氧化碳的零排放，因此藻类在净化温室气体方面起着重要作用。
藻类可利用废水中的废物作为生长的营养物，可吸收利用水体中的氮、磷和重金属元素，水体环境有一定的净化作用。
陈博谦和尹澄清[8]在污水净化湿地模拟系统的实验中指出藻类是很好的水质评价和监测的指示生物。
生产生物柴油后的残余藻体还可以用来生产氮含量高的化肥，这样就建立了一个循环系统。
鉴于以上两点考虑，很多研究者提出把大型工厂纳入藻类生物柴油的生产系统中。
藻类生长在污水处理厂的废水中，并以发电厂产生的二氧化碳作为原料进行光合作用，这样既能制备生物柴油又能净化污水和空气，具有极大的经济、社会和环保效益。
已有研究把小球藻(Chlorella vulgaris)培养在轮胎厂的废水中，吸收工厂释放的二氧化碳，并取得了一定的成效[9]。
3.微藻生物柴油的生产工艺生产生物柴油的基本流程如下图所示:小球藻的筛选和培育小球藻的大规模培养小球藻的采收小球藻的综合利用小球藻油脂厌氧发酵优质饮料沼气优质肥料直接利用发电图1微藻生物柴油开发的技术流程Fig.1A conceptual process for producingmicroalgal oil for biodiesel3.1微藻的筛选和培育3.1.1高油脂微藻的筛选与生理生化调控研究美国能源部1978年就立项利用藻类制备生物柴油的研发工作,从海洋和湖泊中分离了3000多种藻类,从中筛选出300多种生长快、含油高的硅藻、绿藻和蓝藻等藻种。
经过驯化,其中一些藻类的光合生产率已经达到50g·m-2·d -1,含油率达到80%[10,11]。