微藻作為地球上最古老的生物之一，可以為甲烷、生物氫、生物柴油等多種不同類型的可再生生物燃料提供原材料。近年來，由于石油價(jià)格不斷上漲以及燃燒化石燃料引起的全球變暖等問題日益嚴(yán)重，微藻產(chǎn)油方面的研究得到了廣泛的關(guān)注。然而，由于微藻含有大量的多糖、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，在熱解的過程中極易受熱分解，導(dǎo)致生物柴油中氧、氮含量高，而且酸度指標(biāo)較高，進(jìn)而導(dǎo)致生物柴油的品質(zhì)下降，很難滿足使用要求。事實(shí)上，前人已經(jīng)建立了一種可以有效地提取藻質(zhì)素或類藻質(zhì)素的研究方法。藻質(zhì)素或類藻質(zhì)素是一種高脂肪族的、不可水解的、不溶性的生物聚合物，主要存在于一些綠藻、鞭毛藻和耳根瘤菌的細(xì)胞壁上。國內(nèi)外只有少數(shù)的研究揭示了幾種藍(lán)細(xì)菌中存在藻質(zhì)素類似物；而關(guān)于藍(lán)細(xì)菌來源的類藻質(zhì)素能否產(chǎn)油和生烴，仍然缺乏系統(tǒng)的研究。
中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機(jī)地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、深地科學(xué)卓越創(chuàng)新中心博士研究生孔祥蘭和冉勇研究員等人，研究了純培養(yǎng)藍(lán)細(xì)菌中難降解脂肪性生物聚合物的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)油和生烴潛力，研究成果發(fā)表在近期的Organic Geochemistry上。該研究對(duì)實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的兩種藍(lán)細(xì)菌 (顫藻和畸形眉藻)樣品進(jìn)行了化學(xué)分級(jí)，得到去脂類 (LPF)和酸不可水解有機(jī)碳(NHOM) 組分，應(yīng)用元素分析、13C交叉極化/總邊帶抑制 (CP/TOSS NMR)及其對(duì)應(yīng)的偶極去相核磁共振技術(shù)和Rock-Eval熱解分析對(duì)其進(jìn)行了表征，并使用封閉式高壓釜-黃金管裂解實(shí)驗(yàn)對(duì)顫藻和畸形眉藻中的NHOM組分進(jìn)行了裂解研究。
結(jié)果表明，從兩種藍(lán)細(xì)菌中分離出的NHOM組分是一類具有高脂肪性的難降解生物聚合物，由一條飽和、無支鏈、鏈長可達(dá)33的碳鏈構(gòu)成，與藻質(zhì)素的結(jié)構(gòu)相似。此外，兩種藍(lán)細(xì)菌的類藻質(zhì)素組分的氮和氧含量低，其生烴潛力分別達(dá)到65%和53%，具有非常好的產(chǎn)油和產(chǎn)氣前景。以上裂解實(shí)驗(yàn)得到的生烴潛力和核磁共振數(shù)據(jù)計(jì)算的理論生烴潛力相比，表明核磁共振法會(huì)略微低估了兩種藍(lán)藻生物聚合物的生烴潛力。
該研究受到國家自然科學(xué)基金與廣東省重點(diǎn)聯(lián)合基金項(xiàng)目、廣東省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目和國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室專項(xiàng)基金項(xiàng)目的資助，成果發(fā)表在《Organic Geochemistry》上。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2021.104352
