[发明专利]基于海洋微藻的生物柴油制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质能利用方法，具体地说是一种基于海洋微藻的生物柴油制备方法。

背景技术

全球石化能源供应紧张、国际油价持续走高及能源消耗所造成的环境污染和温室气体排放问题，日益引起全世界范围内的关注。我国作为全球第二大能源进口和消费国，能源问题已成为事关国家社会发展的突出矛盾。

生物质能目前是仅次于煤炭、石油、天然气的世界第四大能源消费品种，其消费总量位居六大可再生能源(太阳能、风能、地热能、小水电、生物质能和海洋能)之首，而且，生物质能被认为是一种CO₂零排放的能源。据有关专家估计，生物质能将成为未来可持续能源系统中的重要组成部分，到21世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40％以上。

生物柴油(biodiesel)作为生物质能的主要形式，是利用生物质能如大豆、油菜籽等油料作物、油棕、黄连木等油料林木果实，以及动物油脂、废餐饮油等可再生动植物油与醇类化合物在催化剂存在下进行酯化反应所制备的脂肪酸单脂。与石油柴油相比，生物柴油具有可再生、易生物降解、无毒、不污染环境等特点，可作为一重要新能源取代或者部分替代石油柴油。在生物柴油原料的选择上，各个国家根据本国国情有所不同。欧洲和北美地区耕地资源丰富，农业高度发达，因此欧洲各国采用菜籽油生产生物柴油，并建立了相应的产品标准；而美国主要利用高产转基因大豆为原料的生产生物柴油。东南亚国家则将棕榈油作为当地发展生物柴油的重要原料。世界可再生能源生产大国巴西，主要利用蓖麻籽油进行生物柴油生产。

目前我国已提出了开发生物柴油的能源战略，然而我国油料作物的生产成本和规模尚不适于生物柴油开发。我国是植物油脂资源短缺国家，现有油料作物年产油脂在1000万吨左右，不足以满足国内食用油消费市场需求。此外，我国作为人口众多的发展中国家，粮食贮备仍然紧张，所以国家要求发展生物能源一定要在确保国家粮食安全基础上稳步推进，而且不鼓励用粮食转化生物柴油。我国目前进行小规模生物柴油生产的企业，基本上依赖资源非常有限的餐饮业废油，缺少稳定、可靠的油脂原料供应基地和渠道。因此，开拓油脂资源，寻找可再生廉价的高含量油脂材料、降低成本成为我国未来生物柴油产业发展的瓶颈。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于海洋微藻的生物柴油制备方法，选取微藻作为制备生物柴油的原料，能够解决我国生物柴油开发中的原料不足、成本过高的问题。

本发明的构思是利用光生物反应器大量培养具有高脂肪酸含量的海洋微藻，通过调节培养的物理和化学条件，使海洋微藻自身合成大量的脂肪酸，再利用热裂解的方法使海洋微藻中的脂肪酸分解为以16-20碳链为主要成分的燃油。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种基于海洋微藻的生物柴油制备方法，包括原料的选择与培养、热裂解方法制备生物柴油，其特征在于原料的选择与培养是以海洋微藻作为制备生物柴油的原料，在前期进行海洋微藻种类的脂肪酸含量和组成的测定，从中筛选出具有高脂肪酸含量的藻株进行大规模培养；热裂解方法制备生物柴油的方法是，将收集的海洋微藻在常压下，利用反应釜，进行快速加热，快速达到400-600℃，收集液体，即为生物柴油。

对上述技术方案的改进：海洋微藻种类的脂肪酸含量和组成的测定：过滤干燥后取适量的海洋微藻，充分研磨藻粉；加入无水乙醚和石油醚的混合溶剂，混合比例为1:2，适当震荡混匀；加入质量分数10％的KOH沉淀藻细胞，然后在4000r/min以上转速条件下离心10-15min，取上清液；60℃水浴迅速蒸去多余溶剂至恒重，称量，即可测出微藻藻株脂肪酸含量。

对上述技术方案的进一步改进：高脂肪酸含量的藻株筛选的方法：以不同藻株的脂肪酸含量作为指标，从中筛选出脂肪酸含量高的藻株进行大规模培养。

对上述技术方案的进一步改进：微藻藻株大规模培养是将微藻藻株接种到海水培养液中进行培养，初始培养密度为0.5×10⁵个/m1-1.0×10⁵个/ml，光照为60-120μmol·m^-2·s^-1、12-24h光照培养、温度25-35℃、过滤空气冲气培养，微藻脂肪酸含量达到干重的30％以上时，过滤收集微藻。

本发明与现有技术相比具有如下优点和积极效果：