[发明专利]以藻类植物为原料生产生物柴油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物柴油的生产技术，尤其涉及一种以藻类植物为原料生产生物柴油的方法。 

背景技术

近年来，由于石油价格的持续增长，各国政府都深刻认识到对石油能源的高度依赖是一种非可持续性战略，石油资源不仅将被开发殆尽，其作为燃料产生的CO₂更在不断加剧全球气候的温室效应。 

为此，许多国家投入大量科研经费，研发新型的可再生能源。其中，可作为石油替代品的生物质燃料——乙醇和生物柴油，具有举足轻重的地位。生物柴油被誉为“绿色石油”，不仅性能和普通柴油相当，更具有显著的环保优势。生物柴油能明显降低颗粒、烃类、一氧化碳和硫化物的排放量，从而几乎消除了柴油引擎臭名昭著的黑色烟尘排放现象。研究表明，使用按照“生物柴油∶普通柴油＝1∶4”的比例混合的柴油，颗粒排放量降低12％，一氧化碳的排放量降低12％，烃类排放量降低20％。此外，生物柴油可以生物降解，润滑性能优于普通柴油，标准生物柴油的燃点是摄氏127度，远远高于矿物柴油的摄氏52度，运输也比普通柴油安全。 

目前，生物柴油大多利用转酯化反应生产，生产原料因地制宜。在美国，大豆是主要生产原料，其他原料包括油菜籽、芥菜籽、棕榈油、玉米油，和废弃的烹饪油。然而，生物柴油目前的生产成本高于传统石油，并且消耗大量粮食作物。因此要想切实解决能源问题，必须开发更加环保且廉价的原料与工艺。 

在这个背景下，藻类植物渐渐凸显出巨大的应用潜力。美国能源部上世纪80年代初的研究表明，在海洋和河流中漂浮的大量藻类植物富含三酰甘油，比例甚至达到体重的60％。三酰甘油和醇类反应，就可以形成生物柴油。 

用藻类植物生产生物柴油有很多优点：首先，藻类不是粮食，不会引起“与民争粮”的问题；其次，藻类的适应性强，甚至可以生长在不适合种植 庄稼的土地上；再次，藻类繁殖能力强，产量大，原油的单位生产率高，海藻每英亩原油生产率是大豆的250倍；最后，使用海藻生产生物柴油可减少温室气体排放，因为二氧化碳可以被海藻吸收，实现循环利用。综上所述，开发藻类植物新能源正契合了全球广泛推行的非粮生物燃料的能源战略。 

利用藻类生产生物柴油的相关研究和应用实例已经取得一些进展。美国能源部在1978年启动了“水生物种计划(ASP)”，研究利用二氧化碳废气和藻类植物生产生物柴油；能源部实验室和加利福尼亚州Live Fuels公司正在开展合作项目，以期在2010年可以用海藻生产经济可行的生物柴油；圣地亚国家实验室对一种特种海藻的研究表明，仅需美国0.3％的土地就可生产出美国全部运输用燃料；Green Fuel技术公司与Arizona公共服务公司(APS)合作，利用燃气电站排放的二氧化碳，养殖可制造生物柴油的海藻，预计于2008年在Arizona开始商业化生产；犹他州立大学(USU)的科学家也致力于用藻类产生燃料的研究，并期望2009年能得到在价格上有竞争力的生物柴油。 

迄今为止，这种一藻类植物为原料生产柴油的方案，受成本制约，仍处于小规模的研究阶段，还没有实现产业化的大规模生产。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种以藻类植物为原料生产生物柴油的方法，该方法能有效地从藻类植物中萃取生产生物柴油的关键原料：脂肪酸，在产业化方面成本优势明显，可有效促进其产业化进程。 

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案： 

一种以藻类植物为原料生产生物柴油的方法，该方法包括以下步骤： 

溶剂诱导步骤，将藻类植物原料置于萃取池内，并加入共溶剂与所述藻类植物混匀； 

超临界二氧化碳萃取步骤，向萃取池内通入二氧化碳，在二氧化碳的超临界状态下萃取所述藻类植物中含有的脂肪酸； 

酯交换反应步骤，对萃取到的脂肪酸进行酯交换反应，生成生物柴油；其中，所述超临界二氧化碳萃取步骤包括有： 

向萃取池内通入二氧化碳后，将封闭的萃取池内的压力增加到接近二氧化碳临界压力的值，所述接近二氧化碳临界压力的值为70个大气压； 

将萃取池浸入被加热后的水浴中，使萃取池内的压力随着温度改变而超过二氧化碳的临界压力，所述水浴的温度为70℃； 

在水浴中停留一段预设的萃取时间之后，使萃取池脱离水浴并将池内恢复到与外界相同的压力，所述萃取时间为5-10分钟； 

附图说明

将萃取到的脂肪酸用醇类洗涤出来。 

本发明的有益效果是：