利用海洋微藻制备生物柴油的研究进展

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海洋应用技术研究进展

利用海洋微藻制备生物柴油的研究进展

The research progress on preparation of biodiesel from marine microalgae

黄雄超, 牛荣丽

(华侨大学分子药物学研究所, 教育部分子药物工程中心, 福建 厦门, 361021 )

中图分类号: TK6 文献标识码: A 文章编号: 1000-3096(2012)01-0108-09

世界能源危机和环境问题的日益加剧, 使越来越多的人开始关注到清洁的可再生能源。生物柴油是一种新兴的可再生生物质能, 清洁环保, 易生物降解, 燃烧后排放的氮氧化物和CO2少, 且可直接用于现有的柴油发动机, 因此成为了一种良好的化石燃料替代物。欧盟在2010年生产的生物柴油已经取代了5.75%的化石燃料市场, 并计划到2020年时将生物柴油产业扩展至10%的市场份额。生物柴油是以动植物为原料通过与甲醇等醇类进行酯交换反应制得的脂肪酸甲酯的总称。世界范围内, 生产生物柴油的传统原料主要有菜籽油, 向日葵油, 大豆油和棕榈油, 此外还有其他一些含油脂多的物种, 如麻风树、黄连木、文冠果等, 以及动物脂肪和餐饮废弃油脂。但是这些原料生产生物柴油的方式是不可持续性的, 例如: 由于原材料可用于其他用途而致原材料的竞争, 生产周期较长, 成本较高, 经济可行性差, 并可能对粮食作物的生产构成威胁。微藻, 是目前制取生物柴油最有希望和前途的原料, 具有分布广泛、环境适应力强、生长迅速、油脂含量高等特点。因此微藻生物柴油的开发研究也成为一项重要的课题。

[1]

还可以在各种气候和环境中生长, 甚至包括沙漠和海滨等不宜农耕的地区。与农作物衍生的生物燃料相比, 微藻生物燃料的需求不会减少食品、饲料供应, 不会对现有环境、作物和水资源等造成威胁。

1.1 富油微藻的种类

富含脂质的微藻主要可以分为四个主要类别: 硅藻类、绿藻类、蓝绿藻类和金藻类。不同种类的微藻, 细胞中的脂质含量是不同的(表1)。一般大多数微藻的脂肪酸含量可以达到细胞干重的10%~30%, 葡萄藻(Botryococcus braunii)细胞内的脂质含量甚至可高达细胞干重的75%[4]。微藻脂质含量的高低对于生物燃料质量的影响是不同的, 因此不同的藻种适合作为不同种类的燃料的原料[5]。

1.2 微藻油脂的组成

微藻和高等植物一样, 都是以脂肪酸三酰甘油的形式储存脂质。由海藻提取得到的海藻油主要由甘油三酯(占脂质质量90%～98%)、少量的单甘油酯和双甘油酯及游离脂肪酸(1%～5%)组成。此外还可能含有极少量残留的磷脂、叶绿素、胡萝卜素、生育酚和痕量的水分[6]。

不同培养条件下, 微藻的脂质和脂肪酸含量是不同的, Demirbas A等[7]研究了海藻油中脂肪酸占藻体干重的比例, 刚毛藻Cladophora fracta中饱和脂肪酸为12.5%, 单不饱和脂肪酸为33.7%, 多不饱和

收稿日期: 2010-12-28; 修回日期: 2011-03-16

基金项目: 国家自然基金项目(40506031), 厦门市科技项目

(xm090905)

作者简介: 黄雄超(1987-), 男, 湖北孝感人, 硕士研究生, 从事海洋生物资源的利用研究, 电话 0592-6162996, E-mail: huangxc505518@; 牛荣丽, 通信作者, 副教授, E-mail: niurongli05@

1 生产生物柴油的海洋微藻

微藻是一种单细胞的光合作用微生物, 每个微藻细胞都可以有效地进行光合作用和吸收二氧化碳, 并且不需要像维管束植物那样开放气孔, 因此光合作用效率高[2]。在适宜的培养条件下, 微藻生物量和脂质含量大大超过维管束植物[3], 适合从中提取油脂生产生物柴油。

微藻不仅具有很高的CO2固定率和O2产生率,

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海洋科学/ 2012年 / 第36卷 / 第1期

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