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1、海洋微藻与生物柴油,研究背景,生产方法,最新成果,意义与展望,目录,海洋新生物材料,一、研究背景,能源危机,环境问题,开发新能源,传统生物材料,能源危机与环境问题,能源紧张！ 气候变暖！,传统生物材料,新生物燃料,在众多的可提取生物燃料的材料中，海洋藻类脱颖而出。,海藻的能源价值比陆生原料高出很多！,生物柴油与石化柴油比较,二、生产方法,微藻的大规模培养,微藻的采收,生物燃料的提取,藻种的筛选,1 、藻种的筛选(基础),分离与筛选,(1)微吸管分离法 (2)水滴分离法 (3)稀释分离法 (4)平板分离法,(1)富油微藻的筛选 (2)产油机理的研究 (3)微藻加工关键技术的研究,传统的敞开式跑道
2、式培养,封闭式的光生物反应器培养,2 、微藻的大规模培养（关键）,培养方法,传统的敞开式跑道式培养,传统的敞开式跑道式培养具有设施简易、投资低、成本小等特点，但产量低、培养面积大、生长因子难控制、二氧化碳，补加困难、收获成本高、易被其他生物污染和产品质量低等缺点限制了这种开放式的培养方式。,封闭式的光生物反应器培养,封闭式的光生物反应器培养可以使藻细胞的密度提高了6 -12倍，总体积相对减少，分离成本大大降低，各种生长因子及工艺可以采用自动化、集约化管理，提高了生产效率和产品质量，避免受其他生物和非生物物质的污染 。 但是该种方法也有其不足的地方，国内外研究生产了各种各样的生物反应器，大部分都
3、存在造价高这一特点。,全球真正商业化的光生物反应器装置仅AlgaeLink公司一家，其他公司实际上都还在小试阶段。,AlgaeLink公司,3 、微藻的采收,特点,方法,正常生产中的藻浓度相对较低，约为0110 g/L，藻细胞很小，很脆弱，易受到损伤破裂,化学絮凝法 离心法 气浮法,化学絮凝法,絮凝机理： (1)胶体理论，把细胞直接当作胶体溶液中的胶粒来解释絮凝过程。认为絮凝过程是由于细胞表面的极性基团引起的表面吸附使表面吸附自由能降低的过程 。 (2)高聚物架桥理论，发现细胞表面分泌出许多高聚物，如蛋白质、多糖等，这些高聚物在细胞表面形成胞外纤丝，认为细胞的絮凝是由于这些胞外纤丝相互架桥交联
4、而形成。 (3)双电层理论，大多数生物细胞表面都带有一定的电荷，絮凝过程是加入电解质后，相同电荷排斥以及细胞表面水合程度不同而产生聚并；同时细胞表面的离子键和氢键参与了细胞的絮凝过程,离心法,目前在微藻分离中应用较多的是自动卸渣的碟式离心分离机，易于操作，并能连续工作，这对大规模的水量处理来说是必要的。 日本天然技术公司采用离心法采收盐藻，其盐藻养殖生产过程全部参数由计算机来显示和自动控制，当盐藻生长的生物量浓度达到一定量时，计算机自动控制，以连续进料，稳定转速离心分离藻体悬浮液，自动排出的盐藻乳液经喷雾干燥成藻粉产品，培养卤液循环使用。,气浮法,采用人为方式，向水体导入气泡，使其黏附于絮粒上
5、，从而大幅度地降低絮粒整体密度，并借气泡上升的速度，强行使其上浮，由此实现固液快速分离，这就是开拓固液分离新领域的溶气气浮分离技术(DAF)，简称气浮法 。 气浮法的基本原理就是利用气体与溶液中的悬浮物结合，从而增加悬浮物的浮力，使之与气泡一起发生上浮。,4、生物燃料的提取,工程微藻法,生物酶法,化学法,其他方法,藻液过滤离心除水,破壁处理,化学溶剂萃取,干燥处理,美国OriginOil公司采用“量子压裂技术”专利对海藻进行破壁和萃取海藻油。其原理是，藻液首先通过具有电磁场的管道，先用低频率的微波进行处理，然后突然调高微波频率，在超声波状态下对细胞壁破壁，同时向藻液中注入二氧化碳并调节pH值，
6、将海藻油、水和海藻渣进行分离。,一般处理,量子压裂技术,其他方法,超临界甲醇法 复合催化剂法 超声波辐射法 甲醇混合法 固体催化剂法,四、最新成果,美国,荷兰,以色列,中国,Valcent公司利用高密度垂直式生物反应器每年每英亩可以生产138t生物柴油,AlgaeLink NV公司开发的海藻光生物反应器系统每立方米每天可以生产海藻干物质1 1.4 kg。,发电厂生产的二氧化碳，与海藻一起制备生物燃料。 产量108000吨/年生物燃料。,中国海洋大学拥有海洋藻类种质资源库，已收集600 余株海洋藻类种质资源，目前保有油脂含量接近70%的微藻品种。,荷兰风能发电结合海洋能源作物农场,国际上最积极开
7、发海洋生物质能的国家可能非荷兰莫属了！荷兰政府已大规模推动离岸风能发电园区，整个风能发电的装置容量将达到6000MW,预计海上风机园区覆盖的面积将达1000平方公里，因此，该国政府计划利用风机基地设备作为培植绿藻、红藻与褐藻等能源作物的场所，减少海浪破坏风险，同时降低整个园区海洋工程开发与建置的成本。,除了突破建置海洋农场相关海洋工程难题外海洋作物在天然环境中生长，不易收割的困境也因为采收船机械化收割技术的发明以及巨藻的叶片比较集中于海水表面而得到有效落实！,美国“微型曼哈顿计划”引领潮流,2007 年，美国推出微型曼哈顿计划，其宗旨是向海洋藻类要能源，以帮助美国摆脱严重依赖进口石油的窘境。能
8、以“微型曼哈顿计划”命名，其重要性可见一斑。微型曼哈顿计划由美国点燃燃料公司倡导发起，以美国国家实验室和科学家的联盟为主体，到2010 年实现藻类产油的工业化，达到每天生产百万桶生物原油的目标。为此，美国能源部以圣地亚国家实验室牵头，组织十几家科研机构的上百位专家参与这一宏伟工程。,理论上说，如果种植2000 万至4000 万英亩的藻类，它们产生的生物原油总量可以达到目前美国原油进口数量，也就是说，可以真正起到替代进口的作用。微型曼哈顿计划的目标就是要将这一设想变成现实。根据计划，一部分科学家将寻找并培育产油率高的藻类植物；一部分科学家将致力于研究如何降低藻类植物的收获成本；另一部分人则研究如
9、何从藻类植物中提取油脂。,以色列用海藻研制生物燃料,以色列的研究人员试图研发出能够利用海藻制造油的技术，然后利用这种油制成生物燃料。这一技术的基本思路是将发电厂排出的气体收集起来，然后把它们导入一个有海藻能生存的系统。肥料和烟囱中排放出的碳能帮助它们大量繁殖。海藻体重的大约四分之一为植物油，然后再利用这种植物油制造生物燃料。以色列本-古里安大学的穆提赫什科维茨教授说“我们的燃料来自植物，因此更为清洁，造成的污染更小。汽车排放的温室气体的确不会减少，因为汽车仍将排放出二氧化碳。但我们用以制造这种油的植物可以吸收二氧化碳 ”。,我们国家,我国微藻基础研究力量较强，拥有一大批淡水和海水微藻种质资源，在微藻大规模养殖方面走在世界前列， 山东省的海洋科技力量比较集中，以青岛为中心汇集了一批堪称“国家队”水平的海洋科研机构。,海洋是能源宝库 它必将成为再生能源新突破点！ Love nature, Love our world!,THANKS FOR YOUR ATTENTION!,