Morrison的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/Morrison

博文

微藻生产生物燃料——欲罢不能的话题

已有 6438 次阅读 2010-3-5 09:42 |个人分类:科研笔记|系统分类:科研笔记|关键词:微藻,生物燃料| 生物燃料, 微藻

200911月在珠海举行的中国藻类学会议上,利用微藻生产生物能源的研究十分抢眼。从会议报告来看,许多学者的研究甚至达到了一定的深度。而其中微藻大规模快速培养技术的研究发展得更是十分迅速。从研究规模和投入看,目前已有中国科学院水生生物所、中国科学院武汉植物园、过程工程研究所、中国科学院南海海洋所、中国科学院青岛海洋所等单位开展了选种、育种、大量培养、收集和提油等研究,并积极开展与我国大型石油化工企业的合作。
不仅中国如此,世界各国都在摩拳擦掌。1978年,美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)最早启动了这项利用微藻生产生物柴油的水生生物种计划。从1990年到2000年,日本国际贸易和工业部曾资助了一项名为地球研究更新技术计划的项目,该项目利用微藻来生物固定二氧化碳, 并着力开发密闭光合生物反应器技术,通过微藻吸收火力发电厂烟气中的二氧化碳来生产生物质能源。2009年日本再次启动利用微藻生产生物能源的计划。进入21世纪,石油价格一度大幅上扬,刺激了微藻生物柴油技术的研究。目前各国的总投入达到数百亿美元。
从目前的研究进展和热衷程度看,一个能够替代石油的新能源似乎已经被找到,利用微藻生产生物燃料的产业化道路也似乎已经被开辟,让我们相信一个高效、清洁、环保的新能源时代已经到来。
利用微藻生产生物燃料的产业化道路真的被开辟了吗?一个新能源的时代真的如此清晰地展现在我们面前了吗?如果冷静下来,我们将会发现,至少目前阶段,利用微藻生产生物燃料还只是一个欲罢不能的话题,那个时代还很遥远。
微藻就是浮游植物,遍布全球各种水体。其类群繁多,种类丰富。作为生态系统中初级生产者,在能量转化和碳元素循环中起到举足轻重的作用。微藻能够把光合作用产物转化成油贮藏起来,在细胞内形成油滴,如葡萄藻、小球藻。有些藻类在缺氮等条件下,可大量积累油脂,含油量可高达70%。首先通过萃取、热裂解等方法从这些微藻中将油提取出来,再通过转酯化后可转变为脂肪酸甲酯,即生物柴油。因此,微藻确实能够生产生物能源。
由于微藻的生物量大,可利用滩涂、盐碱地、荒漠进行大规模培养,可利用海水、盐碱水和荒漠地区地下水进行培养,不与农作物争地、争水。微藻培养还可利用工业废气中的二氧化碳和氮氧化合物,缓解温室气体的排放,减少环境污染。此外,与柴油相比,生物柴油除了具有较好的燃料性能、润滑性能和安全性能,还具有二氧化硫和硫化物排放低、不含芳香族烷烃等环保特性。因此利用微藻生产生物能源确实是一个高效、清洁、环保的新能源途径,具有广阔的发展的潜力和优势。
然而,现阶段,高成本是利用微藻生产生物能源的主要障碍,使得利用微藻生产生物燃料成为一个欲罢不能的话题。高成本主要体现在两大技术方面,即大规模迅速培养和采收技术、油脂提取技术。目前,微藻的大规模迅速培养主要采用开放池和密闭反应器两类培养方式。前者易污染、占地、密度低、易受天气影响、培养效率低。后者造价高、运行成本高、不宜清洁。据资料,无论哪种方式,微藻光自养培养的成本都高,最易培养的螺旋藻也不低于2万元/吨,小球藻则高达到5万元/吨。此外微藻的采收、干燥成本也达到0.5万元/吨。
迄今为止,国内外还没有利用微藻生产生物能源的完整中试实验数据,这也为产业化发展增加了众多不明朗的因素。
降低成本应该是今后利用微藻生产生物能源的一个主要方向。降低成本的几条可能途径:一是通过技术的集成创新、系统优化来促进技术进步,降低绝对成本;二是利用微藻对CO2等废气废水的吸收特性,整合碳减排技术,降低相对成本;三是产物的多元利用,降低相对成本;四是整合湖泊藻华去除收集技术,加强藻华利用,摊薄藻华去除和打捞费用,降低相对成本。
日趋严重的富营养化现象使内陆水体蓝藻水华大量暴发,并在水体表面大量堆积,严重影响水体景观,而且其释放的藻毒素和异味物质严重损害水质,危及人类的健康和社会的可持续发展。因此,收集水体中的水华蓝藻并进行资源化利用,不仅利于减少水中的营养负荷、防止水质恶化,又能产生经济效益。利用藻类的高蛋白含量而将其用作饵料或饲料时,往往因为藻毒素的存在,受到诸多限制,但利用藻类生物量来生产生物能源是比较理想的利用途径,不受藻毒素存在的影响,而且可以摊薄藻华去除和打捞成本。
位于云南昆明的滇池是重富营养化湖泊,常年发生微囊藻水华,伴随束丝藻水华,且蓝藻浓度异常高,某些区域叶绿素a含量达到2.147mg/L以上。研究表明,滇池水华蓝藻的平均干重为10.7 g /L,其总酯含量占蓝藻干重的5-10 %,平均含量为7.21 %,滇池水华蓝藻生物能(烃类) 含量为1.77-2.07g/L,平均为1.95g/L。滇池水容量为15.7 亿m3,可以推算滇池水华蓝藻富含的生物能( 烃类) 含量为277.4-324.5万吨,平均为305.4万吨。以微藻油脂的产油率为56 %计算,滇池水华蓝藻的生物柴油产能为15514万~17117万吨,平均为17111万吨。估算结果表明,利用水华蓝藻提取生物燃料具有广阔的应用前景,也符合现实水环境治理的需要。


http://blog.sciencenet.cn/blog-40415-299856.html

上一篇:中国分布的淡水浮游鱼腥藻彩色图2
下一篇:美妙的记忆再现

3 高建国 虞左俊 陈云伟

发表评论 评论 (6 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备14006957 )

GMT+8, 2020-1-20 15:25

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部