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生物質(zhì)能源是清潔的可再生能源，是優(yōu)質(zhì)的石油能源替代品。大力發(fā)展生物質(zhì)能源對經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，推進(jìn)能源替代，舒緩環(huán)境壓力，控制大氣污染具有極為重要的戰(zhàn)略意義。 ? 海藻是海洋植物的主體，是生長在海洋中的低等光合營養(yǎng)植物。海藻種類多樣、光合作用效率高、生長繁殖快、生長周期短、生物產(chǎn)量高、自身合成油脂能力強(qiáng)，是制備生物柴油最佳的生物質(zhì)原料之一。與油料作物相比，海藻細(xì)胞生長是指數(shù)式的生長繁殖方式，很多海藻含油率都在20 ~ 50%，某些海藻（干質(zhì)量）的含油率甚至可以達(dá)到77%。直接從海藻中提取得到的油脂成分與植物油相似，可以作為生物柴油原料替代石油直接應(yīng)用于工業(yè)。油料作物具有占用耕地面積大、生長周期長、受氣候影響等問題，不能成為生物柴油原料油脂供應(yīng)的長久之策。而海藻以簡單分裂方式進(jìn)行繁殖，生長周期短，易于大規(guī)模培養(yǎng)，不受氣候限制，只要陽光充足就可以進(jìn)行大量繁殖，同時(shí)還能大量吸收二氧化碳。
近日，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所能源藻類資源團(tuán)隊(duì)劉天中研究員等針對微藻生物柴油生產(chǎn)成本和能耗影響大的微藻油脂提取、微藻生物柴油轉(zhuǎn)化等下游關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系列研究，結(jié)果發(fā)表在Bioresour. Technol.、Eur. J. Lipid Sci. Technol.、J. Biobased Mater. Bioenergy等期刊。
經(jīng)絮凝、離心等方法收獲所得的藻泥(algae slurry) 中含水量高達(dá)70%以上，傳統(tǒng)的油脂提取需要預(yù)先對濕藻進(jìn)行干燥制備藻粉，但濕藻僅干燥過程的能耗就超過微藻產(chǎn)出的能源。為降低提油能耗與成本，該團(tuán)隊(duì)開展了亞臨界條件下高含水量藻泥的直接油脂提取研究，發(fā)現(xiàn)以綠色、無毒的乙醇作為溶劑，微藻油脂提取效率達(dá)到90.2%(J. Biobased Mater. Bioenergy, 2011, 5: 385)。隨后，進(jìn)一步開發(fā)了乙醇-己烷共溶劑提取技術(shù)，油脂提取效率達(dá)到90%，但溶劑用量大幅度降低，與以往提取方法相比，表現(xiàn)出較高的提取效率和較低的能耗(Eur. J. Lipid Sci. Technol., 2012, 114:205)。
該團(tuán)隊(duì)還研究了濕藻泥儲(chǔ)存過程中微藻油脂成分的變化。發(fā)現(xiàn)藻細(xì)胞經(jīng)凍融后，在短期儲(chǔ)存期后，胞內(nèi)的甘油三酯可轉(zhuǎn)化生成游離脂肪酸，大大提高微藻油脂的酸價(jià)，嚴(yán)重影響后期的生物柴油轉(zhuǎn)酯化過程。對此，該團(tuán)隊(duì)發(fā)展并優(yōu)化了酸催化預(yù)酯化-堿催化轉(zhuǎn)酯化的生物柴油轉(zhuǎn)化工藝，轉(zhuǎn)化效率接近100%，制備的生物柴油各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了生物柴油國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20828-2007和歐盟生物柴油EN 14214標(biāo)準(zhǔn)(Bioresour. Technol., 2012, 111:208)。
上述系列研究已開展相關(guān)中試研究，對于解決微藻油脂提取、生物柴油轉(zhuǎn)化等微藻生物柴油產(chǎn)業(yè)化的下游加工關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展具有重要意義。
