[发明专利]使用海藻生产生物燃料的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种生产生物燃料的方法，更确切地说，一种使用海藻生产生物燃料的方法。 

相关领域的描述

一般将生物燃料定义为通过直接燃烧、乙醇发酵和甲烷发酵等从生物质获得的能量。生物质，生物燃料的原料，尤其是对于生物醇，可以归类为糖基(甘蔗、甜菜等)、淀粉基(玉米、马铃薯、红薯等)和木基(废木材、稻草、废纸等)。糖基生物质可以在比较简单的预处理过程后容易地并且直接地转化成生物乙醇。而淀粉-或木-基生物质需要适当的预处理过程和糖化过程来产生生物乙醇。废木材，一种城市废物，或森林周围分散的森林副产物，也可以用作木基生物质。此外，因为它们不具有作为食物的可用性，可以稳定地保证原料需求。然而，对于待用作生物燃料的木基生物质，必须进行消除木质素的预处理，这增加了生产成本，并且由于纤维素的结晶氢键键合结构，糖化效率变得非常低。 

对于在运输上经济可行的可替换燃料，生物燃料的价格必须与汽油相竞争。通常，原料与加工的成本比很大程度上取决于所用生物质的种类。例如，在糖基，如甘蔗和甜菜的情况中，原料与加工的成本比大约为75∶25。同时，在淀粉-基，如玉米、马铃薯和木薯的情况中，比例为约50∶50，在木基的情况中，比例大约为25∶75。 

迄今为止用于生物乙醇生产的最常用生物质是糖基和淀粉基的。然而，它们还可以用作食物，因此，如果食物需求快速增长，这些原料需求应当会受到影响，使得生产成本在经济上是不可行的。此外，发现作物如玉米的栽培需要大量农药和氮肥，导致环境问题，如土壤 侵蚀和污染。 

全世界的生物乙醇生产在2006年达到大约51.3×10⁹升。使用糖基的生物燃料的生产，尤其是生物乙醇，大约是18.7×10⁹升(在2006年)，并且主要的生产国家是巴西、印度和台湾，特别是巴西领导着生产(17.8×10⁹升)(Global Bioenergy Partnership(GBEP)，2006)。巴西使用大量的甘蔗作为原料积极地生产用于运输的生物乙醇，并且因此提供了各种类型的称为酒精-汽油混合燃料的生物乙醇混合汽油。在2003年，用可变的生物乙醇/汽油比例运行的FFV(灵活燃料型汽车)开始销售，并且在2005年5月，FFV销售占据全部汽车销售的大约50％。 

全世界使用玉米的生物乙醇生产大约是19.8×10⁹升(在2006年)。并且主要的生产国家是美国、欧洲和中国，并且特别地，美国是领导国家，其生产18.5×10⁹升生物乙醇(参见表1)。就在石油危机打击该国家后，美国在1978年颁布了能源税法，通过将联邦税降低4$/加仑，将这种含有生物乙醇的石油供应增加高达10％。美国通过利用广阔的耕地和大量的原料玉米积极地生产生物乙醇，作为有助于脱离对石油依赖的新&可再生发展的努力。作为可替换能量的生物乙醇生产的努力已经是美国的主要策略之一，尤其是，玉米基生物乙醇生产政策的发展变得越来越强大和越来越广泛。 

在使用木基生物质生产生物燃料中不存在可预测的工业趋势，因为它离商业化仍然很远。但是，加拿大的Iogen已经在积极地研发使用木基生物质来生产生物燃料的技术，并且美国政府将从2007年的预算中持续增加1.5×10⁹美元的资金，直至2012年，以使用下一代生物质如农业废物和木质纤维原料来促进生物乙醇生产技术的利用，使得能够用生物乙醇替代30％的总运输燃料。 

[表1] 

根据原料的生物乙醇的经济价值的比较(源自DOE、EPA、Worldwatch Institute)