一种微藻油脂预浓缩及催化水热低氮生物质油制备方法技术

一种微藻油脂预浓缩及催化水热低氮生物质油制备方法，属于生物质能源技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种微藻油脂预浓缩及催化水热低氮生物质油制备方法


[0001]本专利技术属于生物质能源
，具体涉及一种微藻油脂预浓缩及催化水热低氮生物质油制备技术
。

技术介绍

[0002]以传统化石资源为主导的能源供给系统存在污染严重
、
价格昂贵
、
不可再生的问题
。
随着现代工业的快速发展，化石资源紧缺和严重环境污染问题越发突出，已经成为制约全球可持续发展的关键难题
。
新型替代能源的开发和利用逐渐成为国内外研究的热点问题
。
生物质能源是继石油
、
煤炭
、
天然气之后的第四大能源，是一种新型的绿色
、
清洁
、
可再生的碳资源
。
生物质能源燃烧后排放的气体中不含硫和铅的物质，可以大大减少有毒物质的排放
。
与传统能源相比，生物质能源的生产和使用形成了二氧化碳的循环排放过程，能有效减少人类二氧化碳的净排放量，降低温室效应
。
[0003]微藻由于含有相当可观含量的油脂类物质
、
光合效率较高
、
生长周期较短
、
可利用盐碱地或海域养殖等特点，且克服了以往生物质能源获取过程中占用食物资源和间接碳排放的问题，被认为是第三代生物质能源
。
但是，既能积累大量油脂又可以实现产业化的微藻种类极少，且因为微藻直径较小，密度接近于水，带负电荷，使得藻类的采收效率较低，加之所回收的生物质油含氮率较高，后期利用可能增加大气氮氧化物风险，这些问题都限制了其进一步推广和应用
。
[0004]为了进一步扩展微藻为核心的生物质能源的应用，优化微藻的油脂含量和采收效率，有必要研发针对性的强化手段和改良技术
。
对于微藻改良技术，一般通过调节其培养条件
(
例如培养基组成
、
温度
、
光照
、
盐度等
)
促进微藻生长和油脂累积
。
研究发现，低浓度的稀土元素和纳米颗粒可以调节微藻的多种生理生化反应过程，促进微藻细胞扩增和油脂富集，还会影响酯质合成的关键基因和酶如酰基
CoA
氧化酶，抑制甘油三酯的分解代谢
。
[0005]絮凝法是一种简单
、
高效的微藻采收技术，由于收获率高
、
设备简单
、
能耗低等特点被广泛应用
。
絮凝法主要包括化学絮凝和生物絮凝，其中化学絮凝主要利用絮凝剂与微藻之间的电荷中和作用实现高效采收，但絮凝剂自身的金属离子容易对环境造成二次污染的问题
。
生物絮凝法是利用真菌
、
细菌
、
放线菌等微生物分泌的胞外聚合物
(EPS)
及自身结构，通过网捕卷扫或电中和作用使微藻细胞絮凝
。
由于真菌絮凝效果好
、
易于分离
、
容易获得
、
抗逆性强的特点，真菌生物絮凝在提高微藻采收效率
、
缩短采收时间
、
降低能耗方面有着巨大的应用潜力
。
[0006]微藻采收之后为了将其转化为便于运输
、
存储的优质绿色生物质油，所采用的主要制油技术包括微生物发酵
、
油脂提取与转化和直接液化
。
其中，微生物发酵虽然可以使藻毒素快速实现降解，但所产生的油类燃料燃烧热值和效率较低，难以进一步推广使用
。
对于油脂提取与转化，目前国际上主要采用的酯交换技术，使用溶剂萃取微藻中的脂质成分后，进一步纯化可以得到优质油类燃料
。
酯交换技术工艺成熟度较高，所得产品燃烧性能较好，但只能将微藻自身组分能源化，对于原料中脂类含量要求较高
。
水热液化是直接液化中是
最常用的液化技术，是在
250
–
350℃
，4–
22MPa
的压力下，将微藻的细胞组成向脂肪酸
、
羧酸
、
醛
、
糠醛的热化学转化
。
其液化过程无需干燥过程，可以大幅节约热能，且由于高温高压状态下有利于减小相间传质阻力，使得生物质转化速率快，反应较为完全
。
水热液化技术转化微藻所得产物无病原体及生物毒素，较高的反应的温度可以使得有毒蛋白质快速分解
。
诸多优点使得水热液化成为微藻转化生物质能源的关键技术
。
催化水热液化技术是在水热液化的基础上添加催化剂，进一步促进糖类化合物的转化，去除氧
、
氮等杂原子，提高生物质油的产率和品质
。
[0007]近年来，我国也陆续开展了针对微藻制备生物质油的开发和研究工作
。
但目前仍旧缺乏对微藻的培育
、
采收
、
转化的全阶段生物质油开发的研究，而且基于现有的一些研究和专利，亟待开发一套基于富油藻类，采收及转化效率较高
、
产品性能良好且环境友好的生物质油制备技术
。

技术实现思路

：
[0008]本专利技术所要解决的技术问题针对之前的不足，开发一套基于富油藻类，采收及转化效率高
、
产品性能良好且环境友好的生物质油制备技术
。
[0009]本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案是提供一种微藻油脂预浓缩及催化水热低氮生物质油制备方法，其由以下方法制备得到：
[0010]A、
将微藻接种于添加有浓度为
30
–
60
μ
mol/L
稀土元素和
100
–
200mg/L
纳米颗粒的培养基中进行光照培养，得到微藻培养藻；
[0011]B、
将真菌置于葡萄糖琼脂平板中于
25
–
30℃
培养5–
7d
，获得真菌孢子；
[0012]C、
将真菌孢子配置为
105–
107CFU/mL
的孢子悬液，在
pH
＝6–
7、
温度为
25
–
30℃、
转速为
100
–
150rpm
的查氏琼脂培养基中接种孢子悬液，培养1–
4d
直至获得直径3–
5mm
菌丝球；
[0013]D、
分离出菌丝球，使用去离子水洗涤3次，真空抽滤后，将步骤
C
的菌丝球加入到步骤
A
得到的微藻培养藻液中，向密度为
105–
107个
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种微藻油脂预浓缩及催化水热低氮生物质油制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、
将微藻接种于添加有浓度为
30
–
60
μ
mol/L
稀土元素和
100
–
200mg/L
纳米颗粒的培养基中进行光照培养，得到微藻培养藻；
B、
将真菌置于葡萄糖琼脂平板中于
25
–
30℃
培养5–
7d
，获得真菌孢子；
C、
将真菌孢子配置为
105–
107CFU/mL
的孢子悬液，在
pH
＝6–
7、
温度为
25
–
30℃、
转速为
100
–
150rpm
的查氏琼脂培养基中接种孢子悬液，培养1–
4d
直至获得直径3–
5mm
菌丝球；
D、
分离出菌丝球，使用去离子水洗涤3次，真空抽滤后，将步骤
C
的菌丝球加入到步骤
A
得到的微藻培养藻液中，向密度为
105–
107个
/mL
微藻培养藻液中加入菌丝球，使得菌丝球湿重浓度为
0.1
–
0.15g/mL
，在
pH
＝6，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭伟，岳峻辉，杜林竹，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：