[发明专利]湿藻生物质分级利用制取不同品位的生物油的方法

说明书

技术领域

本发明是关于生物质能利用技术，特别涉及湿藻生物质分级利用制取不同品位的生物油的方法。

背景技术

化石能源日益短缺和环境污染严重是当今世界面临的两大迫切难题，大力发展可再生能源和新能源是全世界能源安全和可持续发展的必然要求。微藻作为第三代能源的代表以其独特的优势得到了青睐。例如它含油量高、油质好、生长速度快、不占用耕地、减排二氧化碳、净化环境等。同时利用海洋资源规模化养殖微藻吸收CO₂并且收获生物质制取高品位液体和气体燃料，是海洋生物质新能源开发的前沿研究热点和高技术竞争焦点，对世界发展海洋经济、低碳经济和循环经济具有重要意义。

微藻拥有广泛的用途，例如可用于药品和保健品制取维他命、类胡萝卜素、EPA、DHA以及其他不饱和脂肪酸等，也可用于饲料以及制取生物柴油。而微藻运用于能源领域制取生物柴油或者航空煤油才是它的最大市场需求。

现目前使用微藻水热反应制取生物油得到了研究者们的青睐，因为它可以直接使用湿藻，避免了水变成蒸汽而所需要的巨大潜热，例如把水从25℃加热到300℃的焓值变化只有水蒸发所需热量的一半。同时微藻水热反应能够得到更大的生物油产量；例如在水热反应里，碳水化合物转化成生物油的效率为5-10%，蛋白质的转化效率在20%左右。能耗小，产油量高是微藻水热反应的最大两个优点。然而，水热反应得到的生物油的元素成分，常见地，C为70-75%，H为10-12%，N为4-6%，O为10-16%，同时其成分复杂，气相色谱质谱所能够检测出来的成分就上百种。如何对其后续的脱氧脱碳提高其品质成为了水热反应发展的一个瓶颈。Ross等使用了酸碱催化剂对微藻水热反应，其结果对元素成分的影响也很小。Duan and Savage使用了多种非均相催化剂(Pd/C,Pt/C,Ru/C,Ni/SiO2-Al₂O₃,CoMo/γ-Al₂O₃)，并在惰性和还原的气氛下对微藻水热反应，得到的生物油产量和元素成分变化都非常的小，对生物油的品质并没有太大的改善。所以针对这样的情况，他们又把湿藻在320℃的还原气氛（加氢）条件下（未加催化剂和水）反应4小时，得到生物油，再把生物油在400℃的条件下（使用Pt/C催化剂，加去离子水）反应4小时对其改性提质，改性后的生物油对未改性的生物油的含碳量提高了约5%，含氢量提高了0.7%，含氧量减少了约2%，含氮量减少了约2.6%，并使改性后的生物油的热值达到了43MJ/Kg。两个过程都使用了高温高压的条件，过程复杂，使用催化剂和氢气，能耗也较高。

为了解决微藻水热反应之后，精品的油脂（甘油三酯和脂肪酸）中有含氧含氮的成分，且这些杂质成分的分离很困难，对油脂品质影响很大对微藻成分资源分级利用的研究前景广阔。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供对微藻不同成分分级制取生物油的方法。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供湿藻生物质分级利用制取不同品位的生物油的方法，具体包括下述步骤：

（1）取微藻液体，采用过滤（抽滤、压滤）或离心方法脱除微藻液体中的水分，得到含水量为90～10%的湿藻生物质；

（2）称取1～100g步骤（1）中制得的湿藻生物质放入微波消解罐内，再向微波消解罐内加入10～100ml氯仿、10～100ml甲醇、0.25～25ml质量浓度为98%的浓硫酸，然后将微波消解罐放入微波炉中进行微波处理；微波处理结束后，将微波消解罐内的藻液移到离心管中，用5～50ml的氯仿洗微波消解罐2次，将微波消解罐的藻液再次汇集到盛有藻液的离心管中，然后将盛有藻液的离心管在4000rpm下离心5min，分离得到下层藻渣，用移液枪取出上层油相；

所述微波处理的方法为：将微波炉的温度设定为50～80℃，频率设定为2450MHz或者915MHz，处理10～30min；

（3）向得到的油相中加10～100ml水，在4000rpm下离心5min分层，用移液枪取出下层油相，再向取出的油相中加15～150ml水清洗，然后在4000rpm下离心5min分层，并且用移液枪取出下层油相，然后将最终得到的油相在85℃的烘箱中烘干，即得到生物柴油；