微藻作为生物柴油生产的优势与应用前景分析(微藻生物柴油技术)

导语：替代传统能源，微藻生产生物柴油未来或可期

含油微藻（oleaginous microalgae）指含有极其丰富的烃类或脂类的微藻类植物，可用以生产生物柴油。含油微藻通常在一定条件下能够将二氧化碳、碳水化合物和普通油脂等碳源转化为藻体内大量储存的油脂（含量超过生物量干重20%）。事实上，一般的藻类细胞中均含有油脂，而不同藻类的油脂含量有较大的差别，油脂含量较高的微藻主要集中于绿藻( Chlorophyceae) 、硅藻( Bacillariophyceae) 、金藻( Chrysophyceae) 等真核微藻中。

微藻含油率

以微藻为原料生产生物柴油与以其它油料作物和木本油料植物为原料相比，无论是理论上的油脂含量、实际生产中的经济性以及全面替代石化柴油的潜在前景方面都具有不可比拟的优越性。油料作物和其他高含油木本植物的光合效率没有微藻高，且高等含油木本植物本身还必须提供大量的能量以维持占其生物量大多数的低含油率的纤维组织的生长，可用于生物柴油生产的只是果实或富含油脂的根茎等部分。微藻的全部生物量几乎都可以作为生物柴油生产的原料，其能量转化效率更高。微藻的生长速度也是其它高等油料植物所不能比拟的，油脂含量也相对较高。大多数微藻的生物量倍增时间小于24 h，处于对数生长期的微藻生长速度更快，倍增时间可低至3.5 h。在温度等条件合适的情况下，微藻生产没有季节性限制，可以每日连续收获。此外，微藻养殖不需要占用大量土地资源，表 8比较了微藻及其他生物柴油生产原料的产油量及所需土地面积。

目前，应用较广泛的微藻培养系统有开放式培养系统和封闭式光生物反应器。开放式培养系统是水和营养物质通过通道径流供给微藻，主要包括跑道式、浅水池塘式或圆形池塘式。在跑道式开放培养系统中，水和营养物质在桨轮的带动下在通道中循环，使得微藻悬浮于水中并不断吸收空气中的CO2。其中，通道深度要求阳光能够穿透，保证微藻进行光合作用时有充足的光照；较浅的通道还有利于CO2的循环使用。目前，大多数微藻（如小球藻、螺旋藻、雨生红球藻与杜氏盐藻等）的培养采用跑道式。封闭式光生物反应器克服了开放式培养系统的缺点，能够更好地控制培养条件和培养参数，实现了单一微藻物种的长周期培养，提高了微藻生物质的产量，封闭式光生物反应器有柱式、管式和平板式。光生物反应器可以通过调节温度、CO2浓度等提高微藻产量并减少污染。封闭式光生物反应器也有缺点，如过热、生物污染、氧的积累、规模扩大困难、成本高等。

适于中国生产生物柴油的主要原料比较

微藻生物柴油作为新型清洁能源，已有一定的发展历史。目前美国的微藻能源公司已经占到世界的78 %，欧洲微藻生物柴油的发展仅次于美国。和国外相比，我国的生物柴油研究起步较晚，但国内已有很多学者认定生物柴油的发展前景，并投入大量的人力和物力资源，因此国内生物柴油研究的发展速度很快。近年来，微藻生物柴油技术也引起了我国政府、科研机构和企业的重视，被列为科技部863 计划的重点项目之一，各高校和科研院所，都开展了这方面的研究。为降低微藻生物燃料的生产成本，更好地服务社会，今后的研究应重点关注以下几方面：高产油微藻的选育及产油率的提升；提高规模化微藻培养的效率；完善生物柴油转化技术；发展生物炼制或副产品加工策略等。

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