利用微藻来获得生物原油的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于从温室气体获得生物原油的方法，所述方法有利地是工业用的并且连续的。通过所述方法，可以以有效方式在其他温室气体中实现对CO2的捕获、转化和升值，以这样的方式使得获得了净负平衡，或者换句话说，利用本发明专利技术的方法，可以捕获比所产生的CO2更多的CO2，这使其对环境是有益的和可承受的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于在工业上有利的并且连续进行的方法中从温室气体获得生物原油(biocrude)的方法。通过该方法，可以以有效方式和以使得实现负净平衡的方式捕获、转化并升值(revalue) CO2,以及其他温室气体(N0X、CH4...)，或者换句话说，此方法使得能够捕获比它所产生的CO2更多的CO2，这对于环境是有益的和可承受的。以这种方式，获得了高能量密度生物原油，其适合用于任何内燃机、涡轮机或锅炉(boiler)。此生物原油的主要特征在于其与现有燃料的相似性(化学组分、烃类的混合物，其在精炼阶段之后产生不同类型的精炼燃料如汽油、柴油、煤油等...)。此外，本专利技术涉及生物原油在内燃机中的用途。
技术介绍
全球变暖涉及引起气候变化的地球大气的平均温度和海洋的平均温度的增高。作为人类活动的结果，这种增高在20世纪的后几十年和21世纪早期加速，其在一定程度上， 作为工业排放(温室气体如NOx、CO2、CH4等的排放)连同森林采伐的结果，其破坏了自然界中的现有平衡。这种现象被称为温室效应。温室气体吸收由太阳加热的地面辐射的红外光子。那些光子的能量不足以引起化学反应，以破坏共价键，而是它们简单地增加所涉及分子的转动和振动的能量。多余的能量然后以动能的形式通过分子碰撞转移至给其他分子，即，作为热，增加空气温度。以相同的方式，当将从分子的振动和转动状态的相应跃迁引入至较低的能级时，大气冷却，辐射红外能量。所有那些跃迁需要分子偶极矩的变化(即，它们的极性键中的电荷分离的改变)，这不考虑构成空气的两种主要气体，即，氮(N2)和氧，因为由两个相同的原子形成，所以它们的分子没有任何偶极矩。“人为理论”预期，如果温室气体继续排放，则全球变暖将继续。现今，人类是最重要的气候原因之一。其影响起始于砍伐森林以用于种植作物或牧场，然而，目前由于引起温室效应的大量气体排放，即，从工厂和交通工具的CO2以及从密集畜牧场和稻田产生的甲烷，人类影响极大地增加。目前，由于所涉及些活动的技术和经济牵涉，气体排放和砍伐森林两者都增加至这样的程度，使得它们的减少看起来在短期和中期将变得困难。到17世纪末，人类开始使用由地球在整个其地质历史上在其下层土中积累的化石燃料。燃油、碳和天然气导致了大气中CO2的增加，这在最近上升至每年1.4ppm，并且产生由此引起的温度增加。据认为，自从人类在约150年之前(在工业时代)开始测量温度开始，它已升高了 O. 5°C，并且据估计，到2020年它将增加1°C并且到2050年将增加2°C。存在全球变暖的多种潜在效应，根据全球变暖理论，其假想地将影响环境和人类生活。主要效应是平均温度的渐进增加。这又导致许多改变如海平面升高、农业生态改变、热带疾病扩散以及自然现象的强度增大。一些这些现象在目前实际出现，然而，难以确定其与全球变暖的任何直接联系。为此，京都议定书I (Kyoto Protocol I)促进污染排放如温室气体(主要是CO2)的减少。类似地，由于CO2排放的主要来源之一是油燃烧及其衍生物，所以已经开发了各种系统和方法以最小化此问题。这些中的一个是基于高级作物的密集耕作的生物原油(生物柴油)的开发，然而迄今他们已证实了它们的低效率；此外，为了能够产生显著量的生物原油，需要广大面积的地面；通常栽培这些作物需要预先采伐现有的森林，并且在很多情况下，它们也被燃烧而这必然伴有污染物排放。随后的研究组开发了利用微藻类作为用于捕获CO2的媒介的新系统和方法，以便随后通过对外部开放的反应器将它们转化为生物原油(生物柴油)，由于通过所述栽培方法形成的污染，所以这具有显著的缺点(此外它们更难以控制，它们不能排空O2，更低的每公顷产量等)。由于此显著问题，所以设计了封闭系统，其水平工作，并且因此消除了可能的外部污染。然而，这些的主要问题是，因为这些系统是水平的并且以广阔的播种面积工作，所以移动它们或处理它们需要对该系统的相当大的能量贡献，简而言之，这产生大量的污染物排放和不利的能量平衡。随后并且至今，开发了多种方法以改善所有上面提到的问题并产生生物原油(生物柴油)。然而，这些仍呈现不利的净平衡，因为最终它们继续向大气中释放大量的co2。迄今为止描述的系统是这样的系统，其在它们的限度内确实可以基于CO2的捕获而提供生物原油(在这种情况下是生物柴油)。然而，由于每公顷的低产率、每Hl3的产量(并且因此差的CO2捕获比)、操作的复杂性和仅对于一种燃料的生产能力(因为它仅提供生物柴油，它不解决将来油的短缺)，所以存在许多理由以寻求解决所有这些点的新手段，并且具体地是捕获比随后排放的更大量的CO2的手段，或者换言之，需要新的可以实现对大气的CO2的负净平衡的可承受方法。
技术实现思路
本专利技术涉及用于从温室气体获得生物原油的方法，其有利地是工业用的并且是连续的。通过此方法，可以在其他温室气体(nox、ch4...)中以有效方式捕获、转化和升值CO2,以这样的方式使得实现了负净平衡，或者换句话说，通过此方法，捕获比所产生的CO2更多的CO2，这对于环境是有益的并且是可承受的。以这种方式，获得高密度能量生物原油，其适合直接用于使用燃料油运行的任意内燃机、涡轮机或锅炉。此生物原油的主要特征在于，其与目前使用的原油的相似性(化学组分、烃的混合物，其在精制过程之后获得不同类型的燃料、汽油、柴油、煤油等)。因此，本专利技术的第一方面涉及一种用于基于包含CO2的气体获得生物原油的方法，所述方法包括以下步骤a.将包含CO2的所述气体提供至容纳有培养物的反应器，所述培养物包括至少一个能够进行光合作用(光能合成，photosynthesis)的微藻物种；b.基于所提供的CO2，通过所述微藻物种进行光合作用过程以产生生物质；c.所获得的生物质进行厌氧发酵；d.经发酵的生物质在O至20MPa的压力和200至420°C的温度下进行热化学分解以获得混合有水和气体的生物原油，以及e.分离所获得的生物原油，其特征在于，在进行光合作用的阶段之后，将5至100%的所述培养物从所述反应器放出，其随后被分成含有生物质的固体部分和含有碳酸盐和/或碳酸氢盐的液体部分，随后使所述固体部分经过厌氧发酵阶段，将所述碳酸盐和/或碳酸氢盐从所述液体部分分离，以便随后将基本上没有碳酸盐和/或碳酸氢盐的所述液体部分至少部分地返回至所述反应器。一般地，本专利技术方法包括以下阶段-温室气体的生物处理；-培养介质的机械处理；-水相的机械-化学处理；和-生物质的机械-化学处理；温室气体的生物处理阶段:根据优选的第一实施方案，温室气体的生物处理阶段包括以下子阶段-将包含CO2的气体提供至容纳有培养物的反应器，所述培养物包括至少一个能够产生光合作用的微藻物种；和-通过由所述微藻物种进行的光合作用对0)2进行捕获和生物转化以产生生物质。根据另一个优选的实施方案，提供含有CO2的气体例如温室气体的子阶段包括将温室气体内源和/或外源地提供至其中存在至少一个能够进行光合作用的微藻物种的光合成型反应器。在这方面，在整个此说明书中，“温室气体”应被认为是包含CO2和可能的其他组分如NOxXH4等以任意组合的任何气体。尽管如此，实际上对于本专利技术方法仅需要该气体至少包含C02。以这种方式，对于环境有害的这些气体成为加入至反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于从包含CO2的气体获得生物原油的方法，所述方法包括以下步骤 a.将包含CO2的所述气体提供至容纳有培养物的反应器，所述培养物包括至少一个能够进行光合作用的微藻物种； b.利用提供的CO2，通过所述微藻物种进行光合作用以产生生物质； c.获得的所述生物质进行厌氧发酵； d.经发酵的所述生物质在0至20MPa的压力和200至420°C的温度下进行热化学分解，以获得混合有水和气体的生物原油，以及 e.分离所获得的所述生物原油， 其特征在于，在所述光合作用阶段之后，将5至100%的所述培养物从所述反应器移出，随后将其分成含有生物质的固体部分和含有碳酸盐和/或碳酸氢盐的液体部分，其中使所述固体部分接着经过所述厌氧发酵阶段，所述碳酸盐和/或碳酸氢盐从所述液体部分分离，并且将基本上没有碳酸盐和碳酸氢盐的所述液体部分至少部分地返回至所述反应器。2.根据权利要求1所述的方法，其中在从所述反应器至少部分移出的步骤中，5至50%的培养物被移出。3.根据权利要求2所述的方法，其中在从所述反应器至少部分移出的步骤中，大约10%的培养物被移出。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在将包含CO2的气体提供至所述反应器的步骤之前，所述气体进行预处理，所述预处理由以下处理中的至少一种构成基本上除去S0X、NOx、湿气和将所述气体的温度调节到30至40°C。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述光合作用步骤在湍流状态下进行并且暴露于自然光和/或人造光。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在将所述培养物从所述反应器至少部分移出的步骤之后，移出的培养物被酸化至3. 5至8的pH。7.根据权利要求6所述的方法，其中移出的培养物被酸化至6至8的pH。8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述酸化通过向所述培养物中加入选自由以下各项组成的组中的至少一种酸化剂进行C02，CO2和空气的混合物，强酸或弱酸或者它们的任意组合。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述酸化通过向所述培养物中加入CO2和空气的混合物进行。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在将所述培养物从所述反应器至少部分移出的步骤之后，含有生物质的所述固体部分和含有碳酸盐和/或碳酸氢盐的所述液体部分的分离通过选自由以下各项组成的组中的至少一种技术进行过滤，离心，絮凝，电凝结，超声，蒸发，倾析或它们的任意组合。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中碳酸盐和/或碳酸氢盐从所述液体部分的分离通过衍生自加入至少一种碱的相应碳酸化盐的沉淀进行，其中所述液体部分由将所述培养物从所述反应器至少部分移出产生。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述厌氧发酵步骤包括其中固体浓度为I至5...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯纳德·A·J·斯特罗亚兹沃穆然，
申请(专利权)人：伯纳德·A·J·斯特罗亚兹沃穆然，
类型：
国别省市：