LCA法在木本生物柴油清洁生产评估方面的应用研究

生命周期评价(LCA)作为一种能全程评估产业链和产品环境影响、资源消耗、净能效率的重要方法,近年来得到了越来越多的关注,也开始被用于生物柴油清洁生产领域,能为产业可持续提供决策依据。对木本生物柴油的LCA体系、评估模型与方法、国内外木本生物柴油LCA研究现状进行了综述。结果显示:木本生物柴油在燃烧阶段相比石化柴油具有清洁排放的优点,但整个生命周期的排放未必清洁,主要与我国燃煤发电、化肥和辅料生产排放有关;木本生物柴油产业作为低碳产业,温室效应和能源消耗均低于石化柴油,整个生命周期中以种植和生产阶段的排放和消耗最大并针对性提出改进措施;未来我国木本生物柴油生命周期评价应通过建设产业标准数据库、更多注重不同原料不同工艺的对比评估、兼顾经济性和生态服务功能的评估进一步拓展木本生物柴油研究的深度和广度。     

微藻生物柴油的发展现状及趋势

生物柴油是一种环保型可再生资源,但由于原料严重不足制约了其发展.而微藻作为生物柴油原料具有很多特殊优势,近年来成为研究热点.介绍了微藻生产生物柴油的特殊优势,对微藻选育、大规模培养、生物炼制的国内外研究进展进行简要的综述,并对微藻生产生物柴油产业化技术瓶颈及发展趋势进行总结.目前,微藻生产生物柴油的产业化瓶颈是规模和成本,未来的研究主要是解决这两个问题.     

富油微藻的选育及规模化培养研究进展

随着化石能源的逐年消耗,以可再生资源生产能源物质成为解决能源问题的重要途径之一,其中产油微藻制备生物柴油成为生物质能源领域的研究热点。介绍了微藻生物柴油的国内外发展概况以及其规模化培育过程中藻种的选育情况,探讨了藻种规模化培育过程中的关键技术环节以及存在的主要问题,并对微藻生物柴油的发展趋势和面临的挑战进行了评述。     

微藻生物柴油制备及理化性质分析

对盐藻生物柴油的制备工艺进行了优化,并对3种海水微藻生物柴油的理化性质进行了分析。试验利用溶剂浸渍法制备了K_2O/Al_2O_3固体碱催化剂,采用超声波空化作用代替机械搅拌进行了盐藻生物柴油固体碱催化酯交换制备研究,最佳制备工艺为:在超声波功率450 W、反应温度65℃和醇油摩尔比12:1条件下,用2.5%固体碱为催化剂催化盐藻油酯交换反应2.5 h,获得酯交换率为57.78%;对3种微藻生物柴油理化性质分析的结果表明,3种微藻生物柴油的密度、酸价、过氧化值和水分含量等均符合国标规定,热值比0#柴油略低,碳氢元素的总量低于0#柴油,但3种微藻生物柴油具有更高的碳氢比;3种微藻生物柴油的黏度均略高于国标规定,在实际应用中,微藻生物柴油可与石化柴油按一定比例掺混使用。     

气生微藻Heveochlorella sp. Yu作为生物柴油生产原料的特性研究北大核心CSCD

为了拓展生物柴油原料来源,以气生微藻Heveochlorella sp. Yu为研究对象,通过测定其生长曲线、生物量、油脂产率、沉降率等,对其作为生物柴油生产原料的特性进行研究。结果表明,培养后气生微藻Heveochlorella sp. Yu的生物量为4.14 g/L,油脂含量为39.43%,油脂产率为181.38 mg/(L·d),2 h的自然沉降率为65.28%(可大幅浓缩水体,降低微藻的采收成本)。此外,该微藻能够产生γ-氨基丁酸(GABA),含量为9.50 mg/g。气生微藻Heveochlorella sp. Yu具有成为生物柴油原料的潜力,具有微藻油脂的开发价值。     

10种热带富油微藻生物量、总脂含量 及脂肪酸组成分析

微藻生物柴油是当前生物能源中最具发展潜力的一种新型能源,为更好地开发微藻生物柴油,筛选出适合制备生物柴油的富油微藻,以10种热带富油微藻为研究对象,对其生物量、总脂含量及脂肪酸组成进行分析。通过甲醇-氯仿(体积比为2∶1)称量法测定10种热带富油微藻中的总脂含量,将从微藻提取的油脂经过甲酯化反应后,采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析油脂中脂肪酸组成及含量。结果表明,10种热带富油微藻中Chlorella vulgaris CJ15和Desmodesmus sp.WC08更适合制备生物柴油。     

湿藻油脂制备生物柴油的研究进展

利用含油量高、生长速度快及能净化环境的微藻转化制取生物燃料具备较大发展潜力,是实现“碳中和”和解决环境问题的有效途径之一。为了降低微藻制取生物柴油的能耗,利用湿法提取技术直接从湿藻生物质中提取油脂制备生物柴油成为研究热点,综述了传统细胞破壁提油酯交换法、原位酯交换法及新型水热破壁提油酯交换法3种湿藻油脂制备生物柴油的研究情况并分析了各自存在的问题。传统细胞破壁提油酯交换法需要有机溶剂提取油脂和酯交换两步实现生物柴油的制备,生产工艺复杂,生产投入较高。原位酯交换法可实现微藻生物质一步转化为生物柴油,但存在醇消耗量过大(酸催化原位酯交换)或高温高压能耗高(超临界醇原位酯交换)等问题。新型水热破壁提油酯交换法能够在不使用有机溶剂的情况下实现湿藻油脂的高效分离,但水热温度较高时油脂会与微藻其他组分反应导致油脂品质劣化,水热温度较低时难以有效破坏细胞壁导致油脂提取效率降低。绿色溶剂辅助水热法可有效降低水热温度并抑制副产物的生成,可提高湿藻油脂提取率。为实现湿藻油脂的高效、环保、低耗制备生物柴油,可进一步依托深共熔溶剂等创新绿色溶剂低耗高效绿色提取微藻油脂。     

微藻油脂的研究进展

全球能源危机使可再生能源的开发和利用越来越受到人们的关注。与产油农作物相比,微藻凭借其结构简单、生长速度快、有较高的含油率等特点成为生物能源产业最具竞争力的选择之一。本文首先介绍了微藻的种类、藻体中的油脂,然后从影响油脂积累的因素、微藻中油脂的提取和微藻高油脂化基因工程方面进行了阐述,最后对微藻生产生物柴油产业的发展趋势和研究方向进行了展望,为进一步降低微藻产油成本,提高微藻生物柴油经济性提出了一条极有可能实现工业化的潜在高效生产途径。     

影响富油微藻高密度培养及产油因素研究进展

微藻具有诸多优良特性,是生物柴油最具潜力的原料之一。但大规模培养微藻制备生物柴油尚需解决优良藻种的选育、高密度培养、细胞采收、脱水及高效生物反应器设计等技术问题。该文从藻种、营养因素、培养条件、营养方式及培养模式等方面,阐述了当前影响富油微藻高密度培养和油脂积累因素的研究概况,以期为微藻培养及微藻油脂生产研究者提供参考。     

生物柴油生产和利用的环境影响评价

生物柴油作为清洁的、可再生的石化燃料的替代能源,在许多国家得到了快速发展.通过生命周期评估法,对以油菜籽和大豆为原料的生物柴油生产全过程,包括种子的筛选、种植到生物柴油的燃烧,进行了环境影响评价,并与石化柴油进行了比较.     

石墨化碳对微藻油脂及微藻生物柴油的脱色研究

微藻油脂为全细胞提取脂溶性物质,通常包含大量光合色素。高含量的色素影响微藻油脂的分析及转酯化制备的生物柴油品质。基于石墨化碳材料特殊的微观表面六边形结构对具有环状共轭平面结构的色素强烈的吸附作用,利用石墨化碳柱对微藻油脂样品及微藻生物柴油粗品进行色素脱除处理。结果表明:对于4种微藻油脂样品的脱色处理,叶绿素及类胡萝卜素脱除率均可达到96%和93%以上;而对于色素含量高达30%的微藻生物柴油粗品,在色素脱除率约为60%时,石墨化碳可吸附色素质量达填料的76%;石墨化碳处理的高色素含量生物柴油的量为活性炭的5倍;石墨化碳脱色前后微藻油脂及微藻生物柴油组成未发生改变。石墨化碳的高色素吸附能力非常适于高色素含量的微藻油脂及微藻生物柴油的脱色。     

微藻油脂合成的转录调控研究进展

生物燃料是传统化石燃料的理想替代品,微藻是生产生物燃料的优良原料,通过对微藻油脂合成和调控的了解,能够有效提高微藻生产生物柴油的效率。转录因子是一种具有特殊功能结构、行使调控基因表达功能的蛋白质分子,在复杂的油脂合成代谢过程中,转录因子能对代谢过程中多个酶系进行集体调控,从而促进藻细胞中油脂积累。从微藻油脂的合成途径出发,简要介绍了合成途径中的关键酶,重点综述了bZIP、MYB、Dof、bHLH转录因子对于微藻油脂合成的调控影响。微藻油脂合成涉及多个亚细胞单位的多条途径,是一个十分复杂的代谢网络过程,通过基因工程手段改变合成途径中相关酶的表达可以增加微藻中油脂积累。     

小球藻利用工业废物产油脂的研究进展

近年来利用微藻生产生物柴油已成为热门话题。微藻工业化生产生物燃料最大的瓶颈就是高成本,如何有效降低成本,决定了微藻生物燃料在未来的命运。文中综述了国内外有关利用工业废物(即廉价碳源、工业废水、工业废气)培养小球藻生产油脂的研究进展,并提出小球藻利用工业废料产油脂应注意的问题。     

新一代生物柴油原料——微藻

生物柴油是指来自生物体的油脂经转酯作用而形成的单烷基脂肪酸酯。从目前的情况来看,以高等植物、动物等油脂为原料生产的生物柴油根本无法满足人们的需求。某些微藻因含油量高、易于培养、单位面积产量大等优点,而被视为新一代的、甚至是唯一能实现完全替代石化柴油的生物柴油原料。该文结合中国生物柴油的发展状况,剖析了利用微藻生产生物柴油的优势,并就其存在的劣势重点地从优良藻种的筛选、产油培养条件与技术的改进、生物柴油提炼方法与过程系统化等方面,提出了应对措施,并展望了其应用的前景。     

生物柴油与石化柴油性能的比较分析

从生产方法和工艺、燃料特性和起动性能、发动机经济性和动力性、排放特性以及可再生性方面比较了生物柴油与石化柴油的差异.结果表明,生物柴油与石化柴油在生产方法和工艺方面存在很大差异,也有很多相似之处;生物柴油的燃料特性、起动性能以及发动机经济性、动力性接近或稍逊于石化柴油;生物柴油具有更好的排放性能和可再生性,因此生物柴油是一种综合性能优良的可替代石化柴油的燃料.     

产油脂微藻的分离、鉴定及筛选

微藻油脂是生产生物柴油的重要原料,同时也是生产不饱和脂肪酸的原料来源之一。本文以广州市华南理工大学校内东湖为采样点,筛选鉴定湖中存在的微藻并研究其生长和油脂积累特性,旨在筛选出水体中可能存在的富油微藻以便后续研究分析。研究共筛选出6株绿藻,18Sr DNA鉴定显示6株绿藻中DH1、DH2、DH6均属于小球藻属,DH3、DH4、DH5均属于栅藻属,后分析构建了6株微藻进化发育树。通过藻细胞胞内油脂含量测定,表明DH1、DH2与DH6均能较好地积累油脂,尤其是DH2与DH6两株微藻。培养25 d发现其最大生物量(细胞数)分别达到2.14×10~7个/m L和2.74×10~7个/m L,油脂产量分别达到103.89 mg/L和131.69mg/L,藻细胞油脂百分含量均超过30%,表明该两株微藻是潜在的较为理想的产油微藻,可作为生物柴油制备的备用藻种资源。     

现代生物柴油的生产工艺及产品质量

介绍了最新开发的，由植物油脂经酯交换，离心机分离连续生产生物柴油的CD-工艺方法。检测表明，经该法生产的生物柴油，各项技术指标与天然柴油极为相似，其各项燃烧指标优于或与普通柴油相仿，满足欧洲2号排放标准。     

CSF絮凝微藻技术研究

从藻液中高浓度高效率地收获微藻,是限制微藻产业工业化规模发展的瓶颈。为此研究一种高效、环保、经济型的微藻收获新技术对微藻收获具有重要意义。阳离子淀粉絮凝剂(CSF)是收获微藻的新技术。在CSF(DS=0.32)絮凝微藻试验中,以絮凝效率为指标,研究搅拌时间、搅拌速度、沉降时间、微藻溶液的p H值对絮凝效率的影响,确定CSF絮凝微藻的最佳絮凝条件,并对CSF的安全性和经济性进行评估。结果表明:当搅拌时间10 min,搅拌速度200 r/min及沉降时间20 min时,絮凝效果最佳。CSF絮凝效率不受微藻絮凝体系中p H值的影响。CSF絮凝微藻不影响微藻的生理活性,是安全无害的絮凝剂。制备的取代度为0.32的CSF絮凝1 kg微藻,所需絮凝剂粗成本为0.2元,可满足微藻生物柴油的经济可行性。     

产油微藻的分离筛选与鉴定

微藻所含的油脂是制备生物柴油的理想原料。为了筛选具有产油能力的微藻,作者从自然界水体中分离出8株微藻,对他们的生长特性和产油能力进行评价,旨在筛选出生长速度快、生物量高、油脂含量高的优良藻种。实验结果得到一种油脂产率较高的CC-B3藻株,它的总脂质量分数为36.30%,生物量达到2.43 g/L,油脂产率为62.9 mg/(L·d)。符合优良藻种的条件,是一株高效产油微藻。通过18s r DNA鉴定,该藻株为斜生栅藻(Scenedesmus obliquus),构建了该藻株的进化树。     

生物柴油的生产和应用

介绍了新开发的,由植物油脂经甲酯化生产生物柴油的工艺和方法。经该方法生产的生物柴油,其各项技术指标与天然柴油极为相似。可在柴油驱动的各型汽车及发动机内随时加入使用,无需作任何改动。其各项燃烧指标与普通柴油相仿,满足欧洲2号排放标准,是一种造成温室效应较低的,有利于环境保护的绿色燃油。