[发明专利]一种生物柴油的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物柴油的制备方法。

背景技术

随着全球原油价格的不断攀升以及人们对燃烧化石燃料所带来的一系列环境问题越来越多的关注，全世界对清洁的能源越来越关注，各国开始寻找清洁、安全、可再生能代替石油柴油的能源，在诸多可替代燃料中生物柴油因其自身的优良特性而逐渐成为了最具发展潜力的可替代性燃料。与化石燃料相比，生物柴油的燃烧尾气中除了NO_X浓度稍有升高外，烟尘颗粒、SO₂、CO、HC的排放均有明显的下降，而且生物柴油还具有无毒、高闪点、低粘度以及良好的润滑性等优点。此外，生物柴油的生产原料大都来自于生命周期短的植物油、动物油或工程微藻，这对缓解困扰当今世界的石油危机，能源紧缺等问题具有十分积极的意义。

早期的人类利用天然的油料作为燃料时曾经尝试过直接燃烧、混合燃烧、乳化燃烧和高温裂解等方式，但这些尝试都未曾获得成功。经过数十年的努力，酯交换反应制备生物柴油的方法才被人们所广泛接受，目前，这种生产工艺已经非常成熟。现在最常有的酯交换法包括化学催化法、生物催化法和超临界流体法，其中化学催化法是工业上最常用的制备方法，即将含有或者不含游离脂肪酸的油脂和甲醇通过化学催化剂的催化生成相应的脂肪酸甲酯，再经过分离甘油、水洗、干燥等步骤获得生物柴油。通过酯交换法得到的生物柴油与普通柴油相比具有几乎相同的流动性和粘度范围，同时具有与普通柴油的完全互溶性，是一种良好的柴油内燃机燃料。

世界各国纷纷根据本国国情选择合适的油脂原料生产生物柴油，现阶段，商业化的生物柴油原料主要有大豆油、油菜籽油、棕榈油和蓖麻子油，此外，还包括废弃食用油和一些动物脂肪等。然而，这些原料大多都是农业作物，大规模种植含油作物会占用大量耕地并且有可能导致粮食价格的上涨。

由于产油微藻的细胞周期短、油脂含量高、环境耐受性强、培养不占用耕地等特点已经被认为是未来生物柴油生产最有潜力的原料之一。

但是，有数据显示，培养产油微藻所用的糖类物质的花费可以占到整个的微藻异养培养成本的40％左右，因此，如何有效降低糖类物质的成本对于工业化生产异养微藻至关重要。一个行之有效的办法就是降解天然原料来获得可供小球藻异养生长的糖类，因此，研究者们尝试了降解玉米粉、木薯、甜高粱等粮食作物以获得糖类的方法，研究结果表明异养小球藻利用降解液生长，比直接利用葡萄糖生长的生物量提高了15.2-42.3％，油脂产量提高了8.8-27.7％。

例如，CN1446882A公开了一种用淀粉酶解培养异养藻快速热解制备生物柴油的方法，该方法包括用淀粉酶和糖化酶协同水解淀粉，也可用黑曲霉浸液或土壤浸出液作为催化剂水解淀粉，所制得的淀粉水解液即葡萄糖溶液用来配制培养液，通过微藻异养转化和培养，获得高脂肪含量的异养藻，并收集、干燥制成颗粒大小小于0.6毫米的藻粉；将藻粉送入热解装置中进行快速热解，气体通过多级冷凝器冷凝形成生物柴油。

又如，CN101475823A公开了一种以甘蔗作为原料生产生物柴油的方法，该方法包括从甘蔗提取甘蔗汁，将甘蔗汁中的多糖进行降解，使其中的碳源转化成适用于产油微藻利用的形式，得到甘蔗汁降解液，利用甘蔗汁降解液培养产油微藻，从产油微藻获得油脂，并通过酯交换的方法由油脂制备生物柴油。虽然将降解天然作物得到的可被产油微藻利用的碳源与直接采用葡萄糖作物碳源相比，产油微藻的产油量以及得到的生物柴油的主要成分及含量没有差别，但是，由产油微藻制得的生物柴油的产率仍然不够理想。

发明内容

本发明的目的在于克服采用现有技术的由产油微藻制备生物柴油的产油率较低的缺陷，提供一种产油率较高的生物柴油的制备方法。

本发明提供了一种生物柴油的制备方法，其中，该方法包括下述步骤：

(1)在异养条件下培养产油微藻，分离得到的含油微藻；

(2)在催化剂和液态烷烃的存在下，将步骤(1)得到的含油微藻与一元醇反应，从所得产物中分离得到生物柴油。

本发明的发明人发现，如果先将含油微藻内的油脂萃取出来，随后在催化剂的催化下将提取的油脂与甲醇进行酯交换反应制备生物柴油，不仅费时费力，而且由于微藻细胞壁的存在导致微藻油脂的提取效率不高，因此生物柴油的产率不高。