全球环保研究网PC版PC版 全球环保研究网手机版手机版
免费服务热线:400-6556-258

全球环保研究网

第三代生物质能:藻类生物燃料(3)

时间:2014-08-12 11:51来源:GEP 作者:信息发布 点击:
在众多的非粮食生物质中,藻类具有分布广泛、油脂含量高、环境适应能力强、生长周期短、产量高等特点,用藻类制备生物燃料的研究开发方兴未艾。美国能源部已进行了20 多年
 
        在经济效益方面,相关学者[1]根据以前开放型池塘微藻生产的研究,预测微藻生物燃油生产成本为39~127美元/桶,按照2006年美元计价则相当于50~265美元/桶。他们分别运行商业规模的2公顷面积的生物反应器和开放型池塘微藻生产系统,评估生物燃油生产成本分别为84美元/桶和93美元/桶(2006年)。另外,根据美国能源部可再生能源国家实验室(NREL)的数据,每公顷海藻的生物柴油生产系统的营运成本为12000美元,其中包括了固定资产折旧、人工、电力、化工原料、维护保养及投资回报等所有经营成本。据此可测算出,从工程海藻中提取生物柴油在美国的成本为134.4美元/桶。这在30~40美元/桶的低油价时代是没有竞争力的。如果美国政府现在对所有生物燃油补贴42美元/桶,微藻生物燃油在国际原油价格高企的今天,已经比矿物燃油具有价格竞争力。10~20年后,当世界能提供的石油快要耗尽时,微藻生物燃油作为高价石油的替代燃料(如页岩油和沥青砂油)具有更大的价格竞争力。如果考虑到全球变暖加剧,微藻生物燃油的价格竞争力更强。
 
        2.国内外藻类生物燃料的研发进展
        (1)国外藻类生物燃料的研发进展
        国外对微藻的研究起步较早。早在20世纪50年代,美国麻省理工学院就在校园内建筑物的屋顶开始进行养殖藻类生产生物燃料的试验,并在研究报告中第一次提到了藻类生物燃料。1978年,美国能源部可再生能源国家实验室开始养殖微藻生产生物燃料项目(Aquatic Spices Program,简称ASP 项目)的研究,研究内容从微藻筛选、微藻生化机理分析、工程微藻制备到中试。该项目持续到1996年,在实验室研究的基础上,研究人员在美国加利福尼亚州、夏威夷州、新墨西哥州等地进行了中试放大。中试装置运行了一年,可获得高达0.05kg/(m2*d) 的工程微藻,微藻含油量达到40%~60%。1978~1996年累计投入科研经费2505万美元。该研究室是迄今对微藻研究最全面和权威的机构。由于油价上涨,2007年底美国能源部又将这个中断了11年之久的项目重新启动。
        美、日等国的其他一些研究机构也开展了相关的工作,如1978 年美国科罗拉多州戈尔登太阳能研究所在一个直径20m的池塘中培植微藻,一年收获海藻4吨,从中提炼出300L以上的燃油。1988年日本一家公司发现绿藻能吸收大量二氧化碳生成油脂,提出了利用绿藻将二氧化碳转化为石油的设想。1993年,以色列耶鲁撒冷希伯里大学Ben-Zion Ginzberg教授成功地用高蛋白质含量的盐藻获得了低硫、低氮的优质石油。
        进入21世纪后,研究工作出现了新的进展,逐步从实验室走向中型规模验证和生产放大阶段。2002年,美国圣地亚国家实验室在LiveFuels公司资助下,利用分子生物学反应工程技术进行增加微藻细胞含油量和产量方面的研究,经过5年的工作,制取出了性能类似大豆油的海藻油,油脂含量丰富,可生产生物燃料。其研究表明,仅需美国土地面积的0.3%就可生产出满足全美国需要的运输燃料。该项目的目标是到2010年研究获得经济可行的生物柴油。2005年12月,第一辆采用海藻燃料和大豆油(调合比例为1∶9)的示范轿车在印度进行了1500km的实车实验。
 
        除了科研机构外,众多的生物燃料公司、投资公司也涌入了该研究领域。美国Sapphire 公司2008年9月宣布投资1 亿美元开展养殖海藻生产生物燃料的研究,Sapphire公司有两个引人注目的投资商:比尔•盖茨私人名下的一家投资公司(Cascade investments)和为洛克菲勒家族服务的投资合作商(Venrock Partner)。Sapphire公司宣称通过一种用太阳光、二氧化碳和光合海藻的工艺研制出了辛烷值达91的“绿色”汽油,而且生产的“绿色”燃料与现有的从炼油厂到加油站的销售网络设施完全兼容,显示了微藻汽油与第一代生物乙醇相比的优势所在。美国生物技术公司Solazyme于2008年7月9日生产出第一批海藻基可再生生物柴油,并已通过美国材料试验协会(ASTM)D-975 规格的认证。美国国际能源公司(International Energy)于2007年11月初宣布启动“海藻变油”研发计划,将从基于海藻的光合成来生产可再生柴油和喷气燃料。美国GreenFuel技术公司开发的海藻技术于2005年在Arizona的APS电厂完成了中试。选用高生长率的海藻,置于装有水的大型试管内,并曝置于直接的阳光照射下。这项技术计划2008 年开始商业化生产。美国Algenol公司2008年7月宣布在美国Maryland投运了世界上最大的海藻库场,目标是在美国沿海地区建设海藻制乙醇工厂。该公司估算可从1英亩(约为4046.9m2)土地生产6000gal(1gal=3.785L)乙醇。按照估计,如果美国所需乙醇全部从海藻制取,则仅需使用谷物制取乙醇需用土地的3%。
 
        美国可再生能源集团(REG)于2008年8月21日宣布,该公司已拥有规模化的商业化技术,可炼制和生产大量高质量的海藻生物柴油,柴油质量超过ASTM D6751 和EN 14214M 标准。REG 公司计划采用专有预处理技术对粗海藻油进行净化和精制。然后采用与目前商业规模生物柴油生产过程相似的系统,使之转化为生物柴油。美国Valencent产品公司和全球绿色解决方案公司合作开发的Vertigro工艺正处于工业应用准备阶段,包括海藻生长、海藻收集和萃取海藻油用于生物柴油3个步骤。工艺的核心是连续闭环生物反应器。在25~30天之后就可收集海藻,海藻的含油量约为50%。Vertigro工艺的生物柴油产量要比用常规农作物生产的生物柴油增加20倍,用水量只有5%。
        石油公司也加入了养殖海藻生产生物柴油的研究开发。壳牌公司(Shell)与美国从事海藻生物燃料业务的HR 生物石油公司(HR Biopetroleum)于2007年12月组建合资企业Cellena公司,在夏威夷用面积2.5hm2 的实验基地作为海藻养殖场,建设利用海藻生产植物油再转化为生物燃料的中试装置,进行为期2 年的生物柴油生产实验。雪佛龙公司(Chevron)也与美国可再生能源国家实验室、Solazyme公司签署了协议,共同开展研究工作。2009年7月14日,石油巨头埃克森美孚公司(Exxon Mobil)宣布将与Synthetic Genomics Incorporated(合成基因公司)合作进行一项6亿美元的项目,开发下一代藻类生物燃料。
推荐文章
广告条C2
搜索 搜索 咨询 咨询 注册 注册
搜索 搜索 咨询 咨询 注册 注册 定制 定制 顶部 顶部