一种利用废物回收技术制备微藻培养基的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用废物回收技术制备微藻培养基的方法，属于微藻生物燃料生产领域；具体步骤为：在废水中培养微藻，培育成熟后，将微藻水装入离心机中进行离心，收集微藻；然后，通过三氯甲烷和甲醇溶液提取微藻油脂，得到无脂微藻生物质；将无脂微藻生物质进行水解、过滤，得到无脂藻类水解产物；从微藻中提取油脂，进行脂交换，得到废甘油；最后，将废水、无脂藻类水解产物和废甘油按一定比例混合，得到培养基；本发明专利技术制备的微藻培养基可以有效地增强脂质的生产，另一方面还可以降低生物柴油的制油成本，有效提高了生物柴油的产率。

Method for preparing microalgae culture medium by waste recycling technology

The invention relates to a method for preparing microalgae medium by using waste recycling technology, which belongs to the field of microalgae biofuel production. The concrete steps are to cultivate microalgae in the wastewater and to centrifugate microalgae by loading microalgae water into centrifuges and collecting microalgae after cultivation, and then microalgae oil is extracted by trichloromethane and methanol solution. Fat free microalgae biomass was obtained; the hydrolysates of fat free microalgae biomass were hydrolyzed and filtered, and the hydrolysates of fat free algae were obtained. Oil was extracted from microalgae, lipid exchange and waste glycerin were obtained. Finally, the wastewater, fatty algae hydrolysates and waste glycerin were mixed in a certain proportion to obtain the culture medium; the invention was prepared by the invention. Microalgae medium can effectively enhance the production of lipids, on the other hand, it can also reduce the cost of biodiesel production and effectively increase the yield of biodiesel.

【技术实现步骤摘要】
一种利用废物回收技术制备微藻培养基的方法
本专利技术属于微藻生物燃料生产领域，具体涉及一种利用废物回收技术制备微藻培养基的方法，特别涉及用于增强作为生物柴油原料的微藻生产和脂质积累创新方法。
技术介绍
目前，由于化石燃料存在数量有限和破坏生态环境等问题，再加上现在全球变暖越来越严重，因此许多科学家们都在寻找新的可再生能源来替代化石燃料。生物柴油被认为是世界上使用最广泛的燃料之一，生物柴油主要提炼自植物油，这就要利用大量的耕地面积，甚至有时制油过程中还需要利用到农作物，使得该技术在世界范围内广泛地不被人们认可。因此，降低生物柴油的成本，使用非食用的原料来取代化石燃料仍旧存在着极大的挑战性。近几年，微藻类生物燃料受到越来越多的关注，其中包括生物柴油、生物乙醇、生物油和生物制氢、合成气；相比较于陆生植物而言，微藻具有很多优点，例如光合效率较高、微藻的生长速度快、微藻对于烟气中的CO2也有很强的净化能力；同时，它的生长适应能力也很强，可以生活在不同的环境中，例如干旱地、海水或者污水。尽管如此，微藻生物质燃料生产的可持续性还面临着很多问题。对于微藻的培养和加工来说，成本都是需要考虑和克服的主要问题；其中营养成本，尤其是微藻生长的必要无机元素：氮和磷占据了总成本中相当大的一部分；氮和磷主要来自矿物资源，而磷矿资源的自然储量非常有限，并且不会再生。目前市场上现有的微藻培养基大部分采用直接添加氮、磷等营养元素，导致了成本昂贵，产油的效果不明显等技术缺陷，不利于提高生物柴油的产率和脂质的积累作用。当藻类中的油脂被处理和制备生物柴油之后，无脂藻类生物质仍然还有大量的可利用的营养，如碳水化合物、氮、磷以及其他微量元素。因此，通过在残留的无脂藻类水解物（LFAH）中回收营养物质可以减少藻类培养期间所需求的营养；另外，每生产100公斤生物柴油，可以产生约10千克的副产品——生物制油工业剩余废甘油（WG）。近年来，由于净化过程成本高，许多人更不愿意使用生物制油工业剩余废甘油，导致生物柴油工业生产的未经精炼的废甘油已成为潜在的环境污染物。因此需要开发新技术以充分利用生物制油工业剩余废甘油以减少生物柴油的生产成本和对环境的影响，甚至可以直接从藻类生物柴油生产中将废甘油回收并用来增强油脂生产的有机碳源。
技术实现思路
本专利技术克服了现有微藻培养基制备过程中存在的成本昂贵，产油率低的缺点，介绍了一种利用废物回收技术制备微藻培养基的方法。本专利技术制备的微藻培养基可以提高藻类生物的生产力，同时还可以通过废物回收利用的方式来提高油脂的产率。在本专利技术中发现，无脂藻类水解产物（LFAH）和废甘油（WG）分别增加了藻类的生长速率和油脂的积累，从而提高了油脂的生产力水平。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的。一种利用废物回收技术制备微藻培养基的方法，包括如下步骤：（1）微藻的培育与收集（2）制备无脂微藻水解产物首先从微藻中提取油脂，然后进行干燥，得到无脂微藻生物质，加入甲醇混合后形成混合物，无脂藻类生物质与甲醇的质量浓度比为1:3；加入硫酸，冷却，过滤，蒸发溶剂中的水分、干燥、研磨得到细粉，与NaOH溶液混合，搅拌、离心、中和、过滤后，得到的无脂微藻水解产物，储存备用；（3）制备废甘油通过使用甲醇钠法从微藻中提取脂质，然后进行酯交换，得到废甘油；（4）制备微藻培养基将步骤（2）的无脂微藻水解产物和步骤（3）的废甘油与废水混合，即可得到微藻培养基。优选的，步骤（1）所述的微藻培育具体步骤是将微藻放在装有的废水的管状玻璃瓶中生长，光密度为680nm（OD680）0.30±0.04，并设置一定的光照强度和光照周期来培养微藻，然后将培养成熟的微藻进行离心收集。优选的，所述的废水包括30~250mgL-1NH4Cl，400~420mgL-1MgSO4·7H2O，200~300mgL-1K2HPO4，100~230mgL-1NaNO3，100~160mgL-1Na2HPO4，100~160mgL-1NaCOOCH3，100~160mgL-1CaCl2.2H2O和50~80mgL-1KH2PO4；所述废水的pH值为7.0。优选的，所述的光照强度为100µmolm-2s-1，光照周期为18h:6h。优选的，所述的离心条件为3000~4500g，10~20min。优选的，步骤（2）所述的所述的硫酸与混合物的体积比为1:100；所述的NaOH溶液浓度为1mol/L，所述的细粉与NaOH溶液的质量体积比为1:10。优选的，步骤（2）所述的水解时间为18~48h；所述的储存条件为3.8~4.8℃。优选的，步骤（3）所述的预处理方法是将废甘油和蒸馏水以体积比为1:4比例混合以降低粘度，添加2mol/L的HCl将混合物的pH调节至3.0，然后在3000~4500g下离心至分层。优选的，步骤（4）所述的无脂微藻水解产物的添加量占培养基总体积的0~15%。优选的，步骤（4）所述的废甘油的浓度为0~20gL-1。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术中的微藻培养基含有较低的粘度，是具有较好流动性的液体，液体呈现淡棕黄色。（2）由于废甘油在制备生物柴油过程中的量比较大，不仅处理起来成本较高，还会对环境造成破坏，采用本专利技术，可以将生物柴油制备过程中产生的废弃物—废甘油（WG）再次利用，既可以保护环境不受到工业废弃物的污染，也可以提高微藻中生物质油脂的累积，进而达到提高生物柴油的产率的目的。（3）本专利技术中采用了除去油脂后的藻类水解产物（LFAH），在该产物中，氮和磷的含量相对较高，这可以弥补微藻生长过程中所需要的大量氮和磷元素；采用藻类水解产物，可以大幅度地降低原本微藻生长所需的培养成本。（4）本专利技术的微藻培养基，一方面可以有效地增强脂质的生产，另一方面还可以降低生物柴油的制油成本，有效提高了生物柴油的产率；本专利技术充分回收利用了废弃资源，迎合了我国目前可持续发展的战略方针。附图说明图1为利用废物回收技术提高生物柴油产率的微藻培养基的技术流程图图2为无脂藻类水解产物（LFAH）和废甘油（WG）的混合物对斜生栅藻生长指数周期A（20天）和固定期B（24天）的生物质生产力的影响；小写字母代表显著性差异分析（P≤0.05），WW为废水，LFAH为无脂藻类水解产物，其后的数字为无脂藻类水解产物占培养基总体积的百分比，单位为%；WG为废甘油，其后的数字为废甘油的浓度，单位为gL-1。图3为无脂藻类水解产物（LFAH）和废甘油（WG）的混合物对斜生栅藻生长指数周期20天的生物质油脂含量和油脂生产力的影响；小写字母代表显著性差异分析（P≤0.05），WW为废水，LFAH为无脂藻类水解产物，其后的数字为无脂藻类水解产物占培养基总体积的百分比，单位为%；WG为废甘油，其后的数字为废甘油的浓度，单位为gL-1。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术进一步说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。将无脂藻类水解产物（LFAH）、废甘油（WG）以及废水（WW）的按不同比例混合成培养基；图2反映了培养基的不同配比情况所培育出的微藻表现出的生物质生产率，通过血细胞计数器每隔一天观察微藻的生长情况，在指数期（20天）和生长固定期（20~24天）结束时测量斜生栅藻的干重，并使用以下公式计算生物质生产力（gL-1d-1）：其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种利用废物回收技术制备微藻培养基的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）微藻的培育与收集（2）制备无脂微藻水解产物首先从微藻中提取油脂，然后进行干燥，得到无脂微藻生物质，加入甲醇混合后形成混合物，无脂藻类生物质与甲醇的质量浓度比为1:3；加入硫酸，冷却，过滤，蒸发溶剂中的水分、干燥、研磨得到细粉，与NaOH溶液混合，搅拌、离心、中和、过滤后，得到的无脂微藻水解产物，储存备用；（3）制备废甘油通过使用甲醇钠法从微藻中提取脂质，然后进行酯交换，得到废甘油；（4）制备微藻培养基将步骤（2）的无脂微藻水解产物和步骤（3）的废甘油与废水混合，即可得到微藻培养基。

【技术特征摘要】
1.一种利用废物回收技术制备微藻培养基的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）微藻的培育与收集（2）制备无脂微藻水解产物首先从微藻中提取油脂，然后进行干燥，得到无脂微藻生物质，加入甲醇混合后形成混合物，无脂藻类生物质与甲醇的质量浓度比为1:3；加入硫酸，冷却，过滤，蒸发溶剂中的水分、干燥、研磨得到细粉，与NaOH溶液混合，搅拌、离心、中和、过滤后，得到的无脂微藻水解产物，储存备用；（3）制备废甘油通过使用甲醇钠法从微藻中提取脂质，然后进行酯交换，得到废甘油；（4）制备微藻培养基将步骤（2）的无脂微藻水解产物和步骤（3）的废甘油与废水混合，即可得到微藻培养基。2.根据权利要求1所述的一种利用废物回收技术制备微藻培养基的方法，其特征在于，步骤（1）所述的微藻培育具体步骤是将微藻放在装有的废水的管状玻璃瓶中生长，光密度为680nm（OD680）0.30±0.04，并设置一定的光照强度和光照周期来培养微藻，然后将培养成熟的微藻进行离心收集。3.根据权利要求2所述的一种利用废物回收技术制备微藻培养基的方法，其特征在于，所述的光照强度为100µmolm-2s-1，光照周期为18h:6h。4.根据权利要求2所述的一种利用废物回收技术制备微藻培养基的方法，其特征在于，所述的离心条件为3000~4500...

【专利技术属性】
技术研发人员：马文标，商昊，王爽，王谦，何志霞，冯永强，艾海平，韩定哲，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32