第三代生物质能藻类生物燃料.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：第三代生物质能：藻类生物燃料上海科学技术情报研究所陈晖供稿2010-03-04关键字：藻类生物燃料研发进展政策浏览量：184在众多的非粮食生物质中藻类具有分布广泛、油脂含量高、环境适应能力强、生长周期短、产量高等特点用藻类制备生物燃料的研究开发方兴未艾。美国能源部已进行了20多年的研究取得了很大进展日本、德国、印度等国也都进行了研发。众多的科研机构、生物燃料公司、投资公司在该领域投入大量资金比尔·盖茨和洛克菲勒家族是其中最著名的投资商壳牌（Shell）、雪佛龙（Chevron）、埃克森美孚公司（ExxonMobil）等大型石油公司也正在与有关机构或公司进行合作研究。相关研究人员认为利用藻类生产生物燃料具有广阔的发展前景。藻类生物燃料很可能成为未来最重要的可再生能源之一。1．藻类生物燃料的基本生产方法及其经济效益藻类是最原始的生物之一通常呈单细胞、丝状体或片状体结构简单整个生物体都能进行光合作用具有光合效率高、生长周期短、速度快的特点。藻类按大小通常分为大藻（海带、紫菜、裙带菜等）和微藻（单细胞或丝状体直径小于1mm）。其中用于制备生物燃料（乙醇、生物柴油、燃料油或者氢等）的是微藻。微藻种类繁多分布极其广泛其生长几乎不需要特别养分只要有阳光、水和二氧化碳无论在海洋、淡水湖泊等水域或在潮湿的土壤、树干等处都能生存也可在不适合种植庄稼的土地上种植甚至可生长在咸水里。目前用于生产藻类生物燃料的方法主要有光合反应器法、封闭环路系统法和开放池法。这三种方法要么是近似纯粹的自然放养（开放池塘法）要么是由人工控制某些因素的封闭式培养（固化反应器法和封闭环路法）三者各有利弊（见下表1）。目前养殖微藻的研究主要集中在封闭式光生物反应器。大规模养殖的微藻种类主要有螺旋藻、小球藻、盐藻、栅藻等。表1藻类生物燃料的主要生产方法名称基本工作原理利弊开放池塘法在池塘、湖面等封闭水域养殖藻类简便易行、成本较低的特点但存在易污染、占地面积大、难以对水体和温度进行调节从而生产不稳定等缺点发展受到很大限制封闭环路系统法在闭合的人造水渠中进行含有藻类的液体在其中循环循环过程中将藻类进行新陈代谢所需的二氧化碳和养分引入到水渠的液体中操作简单培养条件、参数易控制条件稳定成品质量高可实现全年无菌纯种培养能较大幅度地提高微藻细胞密度其生长速率和生物量大幅度提高近些年已应用于微藻的商业性、高密度大规模培养生产。但封闭式光生物反应器在规模培养过程中的生产成本相对较高成本为开放式池塘培养法的10倍以上固化反应器法用一些透明管道装满工厂排出的废水和废气管道内的藻类吸收废气中所含的二氧化碳用于光合作用。同时藻类排出氧气生成用于提炼燃料的物质。资料来源：根据相关资料整理、编制（上海科学技术情报研究所）从燃料的生产效率来看藻类较之于粮食类生物质具有明显的优势（表2）。海藻的高产率在于海藻有高的生长率其生长率常常以小时计而不是以天计它仅需土地、阳光、水、二氧化碳（成为潜在的碳捕集物）和营养成分。海藻生长循环实际上可看作是一种碳封存机制因为二氧化碳是海藻生长需要的主要供入物。据称如果从海藻生产美国所有需用的柴油（600亿加仑/年）则海藻生长可望吸收美国电厂排放二氧化碳总量的56%。表2各种原料及其产油潜力作物产油量加仑/英亩谷物18棉花35大豆48芥末籽61向日葵102油菜籽127麻疯树202棕榈油635海藻（在15%TAG下收获率10g/m2/d）1200海藻（在50%TAG下收获率50g/m2/d）10000注：g/m2/d为海藻的收获率TAG%为三甘油酯百分数资料来源：松文“海藻生产生物柴油的潜力和前景”精细化工原料及中间体2008（12）20-23在经济效益方面相关学者[1]根据以前开放型池塘微藻生产的研究预测微藻生物燃油生产成本为39～127美元/桶按照2006年美元计价则相当于50～265美元/桶。他们分别运行商业规模的2公顷面积的生物反应器和开放型池塘微藻生产系统评估生物燃油生产成本分别为84美元/桶和93美元/桶（2006年）。另外根据美国能源部可再生能源国家实验室（NREL）的数据每公顷海藻的生物柴油生产系统的营运成本为12000美元其中包括了固定资产折旧、人工、电力、化工原料、维护保养及投资回报等所有经营成本。据此可测算出从工程海