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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，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隊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，該團隊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)。
該團隊還研究了濕藻泥儲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，嚴(yán)重影響后期的生物柴油轉(zhuǎn)酯化過程。對此，該團隊發(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。
