[发明专利]一种产氢细菌与含油微藻梯级耦合产能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物能源领域。

背景技术

人口的增长和经济的发展带来了巨大的能源需求，然而，传统的化石能源（石油、煤炭、天然气）日益枯竭，难以满足日益增长的需要，且化石能源的使用会带来温室效应等诸多环境问题，对人类的生存和可持续发展构成了严重的威胁。因此，开发高效、绿色环保的可再生能源已迫在眉睫。生物质能等可再生能源的开发和利用已成为世界各国广泛关注的热点。生物柴油和生物制氢是新型“绿色能源”，具有可再生和环境保护的双重功效，

符合国家“十二五”规划节能减排和低碳经济发展的战略需求。

生物制氢技术作为一种低成本、低能耗的绿色能源生产技术，其反应条件温和、能耗低、能妥善解决能源与环境的矛盾。并且可以结合有机废水处理和清洁能源生产，因而备受关注。厌氧发酵（暗发酵）制氢技术具有产氢速率快、底物来源广和工艺流程简单等优点，受到了世界范围内的关注。然而，暗发酵制氢技术在生产中会产生大量无法利用的小分子有机酸，导致暗发酵制氢的底物利用率很低。另一方面，含有大量有机酸的发酵液如处理不当，会产生严重的环境污染。

生物柴油是以动植物油脂或微生物油脂为原料，经酯化反应而得到的一种脂肪酸甲酯，是可替代现有普通柴油的绿色环保的可再生能源。微藻的油脂含量可以达到干重的20%～60%，且环境适应能力强、生长速度快、生长周期短，是生产生物柴油的优质原料。然而，微藻生物柴油商业化生产的制约因素在于其高昂的原料成本，亟待寻求廉价的原料来源。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前暗发酵制氢中发酵产物难利用、易造成环境污染，以及底物利用率低、产能效率低的问题，提供一种产氢细菌与含油微藻梯级耦合产能的方法。

本发明的一种产氢细菌与含油微藻梯级耦合产能的方法，按照以下步骤进行：

一、取产氢细菌进行培养；

二、将步骤一产氢细菌产生的有机酸发酵液进行离心，取上清液调节pH至6～9，然后进行高压蒸汽灭菌；

三、向步骤二灭菌后的上清液中接种含油微藻，进行培养；

四、采收步骤三培养得到的含油微藻，然后提取含油微藻中的油脂。

本发明包含以下有益效果：

1、将暗发酵制氢技术和微藻产油技术二者结合起来，可以同时解决原料短缺与发酵产物利用两个瓶颈问题，不仅解决了暗发酵制氢中发酵产物难利用、易造成环境污染的问题，为提高基质利用率及系统的产能能力提供理论指导和技术支持，而且对于加快生物柴油和生物制氢技术的产业化步伐也具有重要的意义；

2、本发明将暗发酵制氢与微藻产油偶联，该方法可以回收可再生能源，底物利用率高，产能效率高。暗发酵制氢的发酵液中含有大量小分子有机酸废弃物，会对环境造成潜在的威胁，利用微藻处理暗发酵制氢产生的有机酸废弃物，不仅保护了环境，而且将这些废弃物进行了资源化利用，降低了微藻产油的成本，实现了可再生清洁能源生产和环境保护的双重功效；

3、本发明步骤一得到的有机酸发酵液中含有乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和乙醇；

4、本发明方法的产氢量为1500～2500mL H₂/L工作体积，产油量为0.5～1.0g/L工作体积。

附图说明

图1为本发明工艺流程示意图；

图2为实施例一中的产氢效能曲线图；

图3为实施例一中的油脂累积曲线图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式一种产氢细菌与含油微藻梯级耦合产能的方法，按以下步骤进行：

一、取产氢细菌进行培养；

二、将步骤一产氢细菌产生的有机酸发酵液进行离心，取上清液调节pH至6～9，然后进行高压蒸汽灭菌；

三、向步骤二灭菌后的上清液中接种含油微藻，进行培养；

四、采收步骤三培养得到的含油微藻，然后提取含油微藻中的油脂。

本实施方式的有益效果：

1、将暗发酵制氢技术和微藻产油技术二者结合起来，可以同时解决原料短缺与发酵产物利用两个瓶颈问题，不仅解决了暗发酵制氢中发酵产物难利用、易造成环境污染的问题，为提高基质利用率及系统的产能能力提供理论指导和技术支持，而且对于加快生物柴油和生物制氢技术的产业化步伐也具有重要的意义；