在此披露了在不要求先前的水去除的情况下从包含胶鞘的微生物和藻类生产基于烃的燃料的方法，以及直接从胶鞘自身生产基于烃的燃料的方法。在此还披露了用于在此披露的方法的包含选择性地产生具有所希望链长的烃的改性藻类和胶鞘的原料，以及使该藻类和胶鞘改性的方法。在此还披露了从藻类生产烃和有机肥料而不需要在加工之前将水从该藻类中去除的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及从藻类生物质以及藻类的脂肪族生物聚合物来生产基于烃的燃料的方法。
技术介绍
关于找出替代性能源来满足美国以及全世界的能源需求的最近重点正在引起对于新燃料来源的研究的加速。从生物质生产燃料是许多替代性能源战略的一个重要关注点。精炼的植物油已成为生产生物柴油的典型起始材料。近年来涌现出了对藻类作为一种可能的燃料来源的关注，这是因为相关联的优点包括但不限于(I)将CO2从大气中去除；不与农作物竞争并且；(3)比当前使用的作物更高的每英亩生产的生物燃料加仑数的潜力。从藻类生物质和其他微生物生产生物燃料的现有方法主要涉及以下转化藻类生物质中甘油三酸酯通过转酯反应转化至脂肪酸甲酯，或者通过将这些藻油转化成基于烃的燃料的多种催化高温过程转化至基于烃的燃料。大多数关注点已集中在细胞腔以及构成膜脂质的磷脂中存在的甘油三酸酯上。然而，现有方法的一个问题是藻类从水中的去除以及水从藻类中的去除。 专利技术概述在此披露的是在不要求先前的水去除的情况下从包含胶鞘的微生物和藻类生产基于烃的燃料的方法，以及直接从胶鞘自身生产基于烃的燃料的方法。在此还披露了用于在此披露的方法的包含选择性地生产具有所希望链长的烃的改性藻类和胶鞘的原料，以及使该藻类和胶鞘改性的方法。在此还披露了从藻类生产烃和有机肥料而不需要在加工之前将水从该藻类中去除的方法。在此披露的用于从藻类生产选择性烃的一种方法包括提供一种水饱和藻类的原料，在一个次临界温度下在一个反应器中使该水饱和藻类与水接触预定的时间段，从该反应器中收集一种液体产物，并且将这些烃与该水性液相产物分离。在此披露的用于从藻类生产选择性烃的另一种方法包括从藻类中提取胶鞘，在一个次临界温度下在一个反应器中使胶鞘与水接触预定的时间段，从该反应器中收集一种液体产物，并且将这些烃与该水性液相产物分离。在此披露的用于从一种原料生产烃和有机肥料的另一种方法包括在一个次临界温度下在一个反应器中使具有胶鞘的水饱和藻类与水接触预定的时间段，从该反应器中收集一种液体产物，将这些烃与该水性液相产物分离，并且收集在将烃与水性液相产物分离之后剩余的一种液体作为有机肥料。在此还披露了用于生产选择性烃的包含具有胶鞘的基因修饰藻类的原料，以及用于生产选择性烃的包含从藻类提取的并且随后被化学改性的胶鞘的一种原料。 附图简要说明本文说明书参考了附图，其中贯穿若干视图，相似参考数字指代相似部件，并且其中附图说明图1A至IC是以下物质的13C交叉极化魔角自旋核磁共振(CPMAS NMR)光谱冻干的栅藻(Scenedesmus sp.)(图1A),通过酸水解处理的该生物质(图1B)或用氢氧化钠处理的该生物质(图1C)。区域L对应于来自该胶鞘的脂质结构，C对应于糖类并且P对应于蛋白质。图2是使用2D NMR数据的布朗葡萄藻(Botryococcus braunii)种类L的一个修正版胶鞘结构模型。图3A-3B是来自布朗葡萄藻种类L的初始胶鞘(图3A)以及在300° C下密封热解中获得的胶鞘残渣(图3B)的二维NMR光谱。MC盒中的交叉峰对应于直链脂肪族结构并且SC盒中的交叉峰对应于支链脂肪链。图4是以下物质的13C直接极化魔角自旋核磁共振(DPMAS NMR)光谱(I)冻干的藻类；⑵在260° C下72h水处理之后的剩余残渣；(3)在360° C下72h水处理之后的剩余残渣。区域(A)是针对脂肪族碳的；(P)是针对蛋白质特征碳的；(C)是针对糖类特征碳的。图5A是在360° C下藻类的72h热解实验之后在水面上漂浮的油的气相色谱图。图5B是在360° C下胶鞘的72h热解实验之后在水面上漂浮的油的气相色谱图。详细说明绿藻和其他微生物如布朗葡萄藻、栅藻、各种甲藻以及各种黄绿藻中的一些种类能够代谢由一种称为胶鞘的脂肪族生物聚合物构成的单层或多层保护性外壁。这种保护性胶鞘生物聚合物是不可溶且不 可水解的一种难降解材料。它存在于沉积物中并且被认为随地质时间转化成石油。在此披露了用于从这些藻类生产基于烃的燃料而不需去除水的方法，以及从藻类中含有的或从藻类分离的胶鞘生物聚合物生产基于烃的燃料的方法。如在此所使用，“水饱和藻类”是直接从水中取得的并且经过加工而未全部去除水的藻类以及微生物。在本说明书中，将“水饱和藻类”称为藻类。烃产物的链长范围主要在Cltl与C3tl+之间，这等同于可以由传统炼油厂精炼为煤油(c1Q-c15)、柴油(C16-C18)以及润滑油(C19+)的一种原油馏分。披露了多种方法和原料，它们具有产生藻类原油的一个裂解机制，该藻类原油具有与石蜡石油相似的特性但将不具有化石燃料如硫和芳香族组分的有害方面，这些有害方面过分地造成了环境污染。该方法采用复制例如在被埋页岩中发生的热裂解和排烃(expulsion)的自然过程来产生石油。从藻类生产基于烃的原油将为现有炼油厂提供一种国内的、商用的、替代性、碳中和进料。所披露的方法从藻类提供了一种高价值的藻类原油产品而不需去除水，这补充了商业上开发的常规甲酯生物燃料产品并且自然而然地提高了来自这种生物质源的生物燃料的产率。在此披露的原料提供了可以容易地且直接地转化成一种可精炼的烃燃料的一种进料。还披露了可以从不同的藻类种类生产的藻类原油的多个品种，从而经由一个机械方案使该藻类原油的化学组成与胶鞘结构相关。在此披露的方法从包含生物聚合物或胶鞘(在此两者均称为“胶鞘”)的微生物和微藻(在此一起称为“藻类”)生产基于烃的燃料，并且直接从胶鞘自身生产基于烃的燃料。淡水和海水中普遍存在的藻类是能够生产比大多数典型陆生植物实质上更多的生物燃料的非凡而高效的生物工厂。一些形式的藻类具有占它们的干重高达50%或更高的一个脂质含量，并且许多的这种生物质可转化成生物柴油。藻类培养要求比其他植物进料(会影响农业生产)显著减少的土地。与陆生作物相比较，在每单位面积土地上一些微藻能够产生约三十倍量的油。微藻可以在一天之内展示一次或两次的加倍率，从而使得它们跻身于将阳光和大气CO2转化成生物质的最有效有机体。它们能够以光合作用方式生长以使得除CO2之外，对于生长不要求其他碳源。来自这种生物质源的任何燃料的燃烧都将产生从现有大气CO2中先前固定下来的CO2，这样使得能源供应将被视作是CO2中性的。可以直接从在此披露的藻类生产藻类原油产品，该藻类即为包含胶鞘而不去除水的藻类，在此称为原料。藻类直接作为原料的使用消除了加工之前提取胶鞘的需要。然而，也可以在加工之前将胶鞘从藻类中分离并且用作原料。使用整体藻类从蛋白质和糖类提供了一种有用的副产品，而使用胶鞘因其具有较少的蛋白质和糖类而将减少一种有用的副产品的产生，因为在热解之前这些蛋白质和糖类已经通过胶鞘分离过程被去除。在栅藻、四角藻(Tetraedron)、绿藻(Chlorella)、葡萄藻以及红球藻(Haematococcus.)属的绿藻中，胶鞘最富足并且品种各异。已提出众多化学程序来从藻类中分离胶鞘。它们典型地由一连串的有机溶剂、酸以及碱的处理组成，所有处理都会引起游离脂质、糖类以及蛋白质的去除。然而，这些方法成本高昂并且是劳动密集型的。例如，可以使用主要包含栅藻以及80重量百分数的水的一种浓缩藻类糊料。可以在一个开放的藻池农场收集该藻类。该藻类和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.24 US 61/358,207;2011.04.01 US 61/470,853;1.一种从藻类生产选择性烃的方法，该方法包括提供水饱和藻类的一种原料；在一个次临界温度下在一个反应器中使该水饱和藻类与水接触一个预定的时间段；从该反应器中收集一种水性液相产物；并且将这些烃与该水性液相产物分离。2.如权利要求1所述的方法，其中这些被分离的烃的烃链长度是在Cltl至C3tl+的范围之间并且这些烃链长度根据所提供的水饱和藻类的类型而在该范围内变化。3.如权利要求1所述的方法，进一步包括收集在将这些烃与该水性液相产物分离之后剩余的一种液体作为有机肥料。4.如权利要求1所述的方法，进一步包括在提供该水饱和藻类作为该原料之前使藻类进行基因修饰。5.如权利要求4所述的方法，其中使藻类进行基因修饰包括通过负责胶鞘形成的基因的生物合成途径的基因分子工程化，来将新型裂解点引入一个胶鞘结构之中。6.—种从藻类生产选择性烃的方法,该方法包括从藻类提取胶鞘；在一个次临界温度下在一个反应器中使该胶鞘与水接触一个预定的时间段； 从该反应器中收集一种水性液相产物；并且将这些烃与该水性液相产物分离。7.如权利要求6所述的方法，其中提取胶鞘包括从水饱和藻类生产一种藻类糊料；并且用酸或碱之一处理该藻类糊料一段时间。8.如权利要求6所述的方法，其中这些被分离的烃的烃链长度是在C1至C3tl+的范围之间并且这些烃链长度根据提取该胶鞘的藻类...
【专利技术属性】
技术研发人员：帕特里克·G·哈彻，艾洛迪·萨尔蒙，
申请(专利权)人：弗吉尼亚州研究基金会，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。