DICP OpenIR
学科主题工业催化
微藻生物质转化技术研究
董兴隆
2014-07-28
导师徐云鹏
专业工业催化
授予单位中国科学院研究生院
学位博士
英文摘要微藻是一种极具应用潜力的生物质,微藻生物质转化利用技术研究具有重要的理论意义和应用价值。低碳烯烃(乙烯、丙烯、丁烯)是重要的基础化工产品,目前低碳烯烃的制取方法主要都是以不可再生的化石能源作为原料,为了实现可持续发展,发展非化石路线的低碳烯烃生产路线具有重要战略意义。本论文将催化裂解技术引入微藻转化利用过程,详细研究了微藻催化裂解制取低碳烯烃技术,探讨了微藻中各种生物大分子组分的催化转化反应规律和特点,并对微藻转化-养殖相结合的新技术路线进行了探索。以普通含油金藻作为反应原料,低碳烯烃质量收率可以达到11.0%。经过水解处理后,烯烃收率可以达到12.9%,水解处理能够提高微藻制取低碳烯烃的收率。不同溶剂抽提得到的微藻油脂的反应效果明显不同,中性的微藻油脂Lipid-H的低碳烯烃收率最高可以达到36.7%。而甲醇抽提的微藻油脂Lipid-M和乙酸乙酯抽提的微藻油脂Lipid-E的烯烃收率分别为18.1%和26.9%。微藻中不同成分的催化裂解性能差别较大,微藻中的脂肪酸是微藻制取低碳烯烃的主要贡献者,其低碳烯烃收率可以达到44.3%。微藻中的糖类和氨基酸不适合直接催化转化制取低碳烯烃。不同微藻制取低碳烯烃的效率与微藻中的总脂含量不直接相关,而是取决于微藻中的中性脂含量。通过缺氮培养可以将金藻中的中性脂含量提高至33.9%,其低碳烯烃收率可以达到16.4%。将小球藻异养培养使其中性脂含量提高至20%时,在650ºC,水流速30 ml/h的两步法反应方式下,低碳烯烃的质量收率可以达到19.7%(碳数收率31.9%),同时能生成富含芳烃的液体产物,其碳数收率可以达到19.4%。因此提高微藻中的中性脂含量能够明显提高微藻催化裂解制取低碳烯烃的效率,是微藻应用转化的一个重要方向。通过水解可以将微藻中77%的氮元素转移至水相中,同时得到的水相中含有大量的葡萄糖和甘油等营养物质,可以支持微藻的生长。水解液培养微藻可以达到与f/2培养体系相同的效果。中性条件下高压水解得到的水解液也能够实现循环养殖。研究发现,在得到相同生物量的情况下,使用微藻水解液养殖微藻过程的氮消耗量有所降低。水解液中的氨基酸可能直接被金藻吸收利用,进而合成蛋白质,没有进行氨基转换作用。上述研究表明,微藻经过水解过程分离出生物油后,水解液可以再用来养殖新的微藻生物质,由此形成一个微藻转化利用和微藻养殖相结合的循环过程,我们称之为循环养殖模式,循环养殖是微藻大规模利用的一个有效的途径。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://cas-ir.dicp.ac.cn/handle/321008/119877
专题中国科学院大连化学物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
董兴隆. 微藻生物质转化技术研究[D]. 中国科学院研究生院,2014.
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