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环保科普  
生物柴油
发布时间:2010-04-15 信息来源:广州环保网

    生物柴油是指植物油与甲醇进行酯交换制造的脂肪酸甲酯,是一种洁净的生物燃 料,也称之为“再生燃油”。目前,巴西正在大力推广生物柴油生产,以减少石油进 口。美国能源部正在集资发展生物质能,要求到2010年,美国生物质能的使用量增加2 倍,生物柴油也列为生物质能行列之一。国际上对生物柴油的开发形势看好。
  
一、废食用油用于生物柴油生产
  日本每年的食用油消费量为200万吨,产生的废食用油达40万吨,为生产生物柴油 提供了原料。借助酶法即脂酶进行酯交换反应,混在反应物中的游离脂肪酸和水对酶的 催化效应无影响。反应液静置后,脂肪酸甲酯即可与甘油分离,从而可获取较为纯净的 柴油。但有几点值得注意:(1)不使用有机溶剂就达不到高酯交换率;(2)反应系统 中的甲醇达到一定量时,脂酶就失活;(3)反应时间比较长;(4)一般来说,酶的价 格较高。这些都有待研究解决。
  为了提高柴油生产效率,采用酶固定化技术,并在反应过程中分段添加甲醇,更有 利于提高柴油的生产效率。这种固定化酶(脂酶)是来自一种假丝酵母( C andida antaretica),由它与载体一起制成反应柱用于柴油生产,控制温度30℃,转化率达 95%。这种脂酶连续使用100天仍不失活。反应液经过几次反应柱后,将反应物静置,并 把甘油分离出去,即可直接将其用作生物柴油。
  
二、利用甘蔗渣发酵生产柴油
  除植物油酶法生产生物柴油外,也有报道利用甘蔗渣为原料发酵生产优质柴油的研 究成果〔注:1吨甘蔗渣的能量与一桶(31.5加仑,每加仑等于3.7853升)石油相 当〕。如加拿大一家技术公司正在将这一成果转化为生产力,已建立每天6桶生物柴油的 装置,以蔗渣为原料生产柴油;还计划扩大装置,建成每天25吨工业规模的生产装置。 但是,采用什么微生物发酵生产柴油?产出率如何?没有见到具体报道。
  
三、利用“工程微藻”生产柴油
  这是柴油生产一项值得注意的新动向。所谓“工程微藻”即通过基因工程技术建构 的微藻,为柴油生产开辟了一条新的技术途径。美国国家可更新能源实验室( N REL) 通过现代生物技术建成“工程微藻”,即硅藻类的一种“工程小环藻”( Cclotella cryptica),在实验室条件下可使脂质含量增加到60%以上(一般自然状态下微藻的脂 质含量为5%—20%),户外生产也可增加到40%以上。这是由于乙酰辅酶A羧化酶( A CC)基因在微藻细胞中的高效表达,在控制脂质累积水平方面起到了重要作用。目前 正在研究合适的分子载体,使 A CC基因在细菌、酵母和植物中充分表达,还进一步将修 饰的 A CC基因引入微藻中以获得更高效表达。因此,利用“工程微藻”生产生物柴油有 着重要经济意义和生态意义。应该说,发展富含油质的微藻或“工程微藻”是索取生物 燃料的一大趋势。当然,还可充分发挥如下几方面的优越性:一是微藻生产能力高,称 得上是一座“大化工厂”,又不与农业争地,一旦有高新技术参与,还可大大提高生产 能力。二是海水作为天然培养基,可大量进行微藻养殖;三是微藻生产油脂比陆生植物 单产高出30倍,有人估计,每英亩“工程微藻”每年可生产40—100桶柴油;四是生物柴 油不含硫,燃烧时不排放有害有毒气体,有利于生态环境;五是生物柴油即便是排入环 境中也可被微生物降解,不会污染环境。
  
    总之,柴油是目前城乡使用较为普遍的生物燃料,通过生物途径生产柴油是扩大生 物资源利用的一条最经济的途径,是生物能源的开发方向之一。这项能源生物技术必将 得到发展,使这种“无污染生物柴油”得到更广泛的应用。
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