微藻热解液化的研究进展

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1、微藻热解液化的研究进展摘要：微藻是一类最原始的生物之一，其具有结构简单、基因改造容易、生长速度快、光合效率高、油脂含量高等优点，是一类具有诸多优势的生物质。热解液化技术是当今研究较多的一种制取生物燃料的技术，具有反应温度低、无需耗氧、且热解产物品质高等特点。本文综述了热解液化的主要技术，分析了热解技术的优点，以及微藻热解液化存在的困难等。关键词：微藻热解液化进展1微藻简介藻类是最原始的生物之一，广泛存在于海洋、淡水湖泊等水域，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，所以光合作用效率高，生长周期短、速度快。藻类按大小可分为大藻(如海带、

2、紫菜等)和微藻⑴。微藻是一群小型藻类的总称,逋常为单细胞或丝状体，直径小于Imino微藻细胞微小，形态多样，适应性强，分布广泛,冇原核藻类和真核藻类。原核藻类是指蓝藻，而蓝藻一般不产油。真核藻类包括绿藻、硅藻、裸藻、黄藻、金藻、褐藻、红藻和隐藻。微藻作为一种新兴的生物柴油原料，具有无限的潜能⑵，因为微漠与其他生物质相比有自己独特的优势。微藻通常为单细胞，结构简单，易于基因改造；生长快，易于培养，光合效率高；产油率高；且微藻生物油具有可降解、无污染、可再生等特点【"I。因此越來越受到人们的关注和研究。对于微藻的研究已经经历了数十年的时间，可大致将其分为三个阶段［t

3、7-91o二十世纪七十年代以前，科学家主耍利用微藻生产不饱和脂肪酸等，以培养有食用价值的微藻为主。七十年代，随着中东问题出现导致国际原油供应紧张、价格增长，一些西方国家开始大力资助培养富油微藻生产生物柴油项目，但主耍集中在试验阶段。上世纪九十年代以来，世界各国又开始大力发展微藻产油项目。随着分子生物学的发展，科学家开始从分子角度进行研究,发现了影响微藻光合作用的乙酰辅酶A竣化酶(AcetylCoAcarboxylase,AACase)基因和硝酸还原酶(Nitratereductase)基因，并建成“工程微漠皿叭对于微藻的生长量和脂类物质的含量都有了大幅度提高。2

4、微藻热解液化生物质的热解原理是利用热能、在无氧或缺氧条件下，切断生物质屮大分子的化学键,使之转变为低分子物质，整个过程是复杂的化学过程，包含分子键断裂、异构化和小分子的聚合等反应l，，J2Jo微藻的热解液化技术包括快速热解液化、直接液化和多种新型技术。2.1快速热解液化技术快速热解液化技术是在隔绝空气的条件下，采用较高的加热速率和佼短的停留时间及适当的温度下进行的"叫工艺简单、成本低、反应迅速、燃料油收率高、装置容易大型化,但是该技术要求生物质必须干燥。李桂菊I⑷等以小球藻为原料，采用直接液化技术，发现当催化剂中钠离子质量为5%时,能过获得较大的生物油产率，为6

5、2.58%0并且通过GC/MS分析得到产殆油化学成分与重油相近，产品油的热值为32.4MJ/kgo缪晓玲I⑸等以小球藻和微囊藻为材料快速热解可获得17.5%和23.7%的油产率，得到的微藻生物油C、H含暈较木材的高，而O含暈较低,微藻生物油的热值高，平均高达29MJ/kg,是木材或农作物桔秆的1.4倍，且佼木材等的热解油德定。研究表明，微藻热解可得到高芳坯含量、高辛烷值的生物油；藻体屮脂类（脂肪、脂肪酸及脂肪酸酯）的属性和含量对热解油性质影响不大，但对热解油产率有明显的影响。除所含脂类外，其他藻细胞组分（蛋白质、多糖等）都可热解转化成生物油。2.2直接液化技术生

6、物质直接液化又称加压液化，其反应温度比快速热解低，且无需对原料进行干燥处理。在适当温度（200-400°C）和压力（5〜25MPa）下，加入适当催化剂和介质，通过较长的反应时I'可，即可获得生物油直接液化采用的介质一般分为两种，即水和有机溶剂。徐玉福［⑹等以小球藻粉为原料，水为介质，研究研究了液化温度、液化时间及催化剂对英液化率的影响，研究发现以5%质量分数的Ce/HZSM-5为催化剂，在300°C水热条件下液化20min,小球藻粉和溶剂料液比为l:IOg/mL,液化率达39.87%。在此条件下制备的小球藻粉生物油的主要成分为醇类，酯类以及部分碳蛍化合物，热值达

7、26.09MJ/kgo张培铃等以杜氏盐藻为原料，在亚/超临界乙醇-水体系中，当乙醇的体积分数为40%、液化温度为320°C吋，杜氏盐藻的液化率，98.24%,产油率高达64.68%o以亚/超临界乙醇-水为介质直接液化杜氏盐藻制备生物油时，随着介质中乙醇体积分数的增加，所得生物油中的酸性物质含量显著减少，酯类物质含量不断增加，从而提高了生物油的品质。陈晓萍I⑻以蓝藻为材料，以乙醇和水位介质，研究表明，在超临界乙醇中以SO427ZrO2为催化剂催化液化蓝藻的最佳工艺条件为：反应温度270°C,反应时间40min,蓝藻质量与乙醇体积之比为l:15g/mL,催化剂用量占

8、蓝藻质量的2%,液化率为