CN103555808B - 一种藻类制造生物燃料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种藻类制造生物燃料的方法。将藻类在碱水溶液中浸泡20-40分钟并用水清洗；将清洗过的藻类在高温高压条件下与酸溶液混合处理20-30分钟，抽滤或离心分离；然后将抽滤或离心分离出的固体成分和去除酸后的液体成分混合，加入催化剂和混合菌群进行发酵。该方法充分利用藻类产量高、生长快、含有大量糖分和脂类的优势，能够高效低成本地生产生物燃料。

Description

一种藻类制造生物燃料的方法
技术领域
本发明涉及生物燃料生产技术领域，特别是涉及一种藻类制造生物燃料的方法。
背景技术
石化资源是不可再生资源，为了实现石化资源逐渐被可再生资源替代，满足人类社会对能源、化工原材料等的需求，目前对生物质综合利用的研究越发紧迫。生物质燃料是一种清洁，可持续循环使用的能源类型。与非再生能源相比，由于生物质能不断地循环生产，所以生物质燃料具有再生性，生物质燃料被广泛认为是解决世界能源短缺的有效途径之一。
生物质，生物燃料的原料，现有常用的生物质包括稻草、各类农作物秸秆等，这类生物质需要适当的预处理过程和糖化过程来产生生物乙醇。一般需要进行消除木质素的预处理，这增加了生产成本，并且由于纤维素的结构，生物燃料生产效率非常低。
海藻分为大藻类和微藻类。大藻类包括红藻、褐藻和绿藻，而微藻类包括小球藻和螺旋藻等。海藻产量很高，与其他类型的陆地生物质相比，海藻生长非常快( 在亚热带地区可以收获4-6 次/年)，并且易于使用广阔的海洋耕地来养殖，而不需要使用高价的材料，如灌溉水、陆地、肥料等。使用海藻可以采用简单的生物燃料生产方法，因为其不含有木质素。但是现在尚未有在实际生产中应用藻类生产制造生物燃料的相关报道，如何利用藻类高效低成本地生产生物燃料，是现在需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种藻类制造生物燃料的方法。该方法充分利用藻类产量高、生长快、含有大量糖分和脂类的优势，能够高效低成本地生产生物燃料。
本发明的一种藻类制造生物燃料的方法技术方案为，步骤为：
（1）将藻类在碱水溶液中浸泡20-40分钟并用水清洗；
（2）将清洗过的藻类在高温高压条件下与酸溶液混合处理20-30分钟，抽滤或离心分离；
（3）将抽滤或离心分离出的固体成分和去除酸后的液体成分混合，加入催化剂和混合菌群进行发酵。
所述的藻类为微藻、黄藻、硅藻、甲藻、绿藻、褐藻中的一种或几种。
优选的，所述的藻类为微藻、硅藻、褐藻中的一种或几种。
步骤（1）中，碱水溶液为质量浓度为25-50%的NaOH溶液或KOH溶液。
步骤（2）中，所述酸溶液为体积浓度为25-30%的H2SO4、HCl、HBr、HNO3、CH3COOH、HCOOH、HClO4、H3PO4溶液中的一种或几种。
步骤（2）中，高温高压条件为温度200-350℃，压力15-20MPa。
步骤（3）中，催化剂为负载于硅铝分子筛上的Ni和/或Co。
步骤（3）中，混合菌群包括酿酒酵母、地衣芽孢杆菌、胃八叠菌、丙酮丁酸梭菌、拜氏梭菌、金黄丁酸梭菌和假破伤风梭菌。
步骤（3）中，发酵温度保持在36-40℃，发酵24-40小时。
本发明的有益效果为：本发明的一种纤维素液体燃料的制备方法，将藻类在碱水溶液中浸泡20-40分钟并用水清洗；将清洗过的藻类在高温高压条件下与酸溶液混合处理20-30分钟，抽滤或离心分离；然后将抽滤或离心分离出的固体成分和去除酸后的液体成分混合，加入催化剂和混合菌群进行发酵。该方法充分利用藻类产量高、生长快、含有大量糖分和脂类的优势，比稻草、农作物秸秆等更容易提取碳源。本发明将藻类进行充分的预处理，然后经过酸液处理，分离出可进行进一步生产的糖类和脂类物质，再进行生物发酵；在发酵过程中不使用单一酶制剂，节约了大量的能源和昂贵的酶制剂成本，提高原料的利用率，因而大大降低了生产成本。该方法操作简单，生产、维护成本低，并且能够充分利用藻类资源，在解决能源紧缺问题的同时不会对环境造成污染。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
实施例１
本发明的一种藻类制造生物燃料的方法，步骤为：
（1）将藻类在碱水溶液中浸泡40分钟并用水清洗，碱水溶液为质量浓度为30%的NaOH溶液或KOH溶液；
（2）将清洗过的藻类在280℃，压力20MPa条件下与酸溶液混合处理20分钟，抽滤或离心分离，所述酸溶液为体积浓度为25%的HCl或H3PO4溶液；
（3）将抽滤或离心分离出的固体成分和去除酸后的液体成分混合，加入催化剂和混合菌群在38℃下，发酵40小时，催化剂为负载于硅铝分子筛上的Ni，混合菌群包括酿酒酵母、地衣芽孢杆菌、胃八叠菌、丙酮丁酸梭菌、拜氏梭菌、金黄丁酸梭菌和假破伤风梭菌。
所述的藻类为微藻、硅藻、褐藻。
生物燃料产量25.2%。
实施例2
本发明的一种藻类制造生物燃料的方法，步骤为：
（1）将藻类在碱水溶液中浸泡40分钟并用水清洗，碱水溶液为质量浓度为25%的NaOH溶液；
（2）将清洗过的藻类在350℃，压力15MPa条件下与酸溶液混合处理20分钟，抽滤或离心分离，所述酸溶液为体积浓度为30%的H2SO4溶液中的一种或几种；
（3）将抽滤或离心分离出的固体成分和去除酸后的液体成分混合，加入催化剂和混合菌群在36℃下，发酵36小时，催化剂为负载于硅铝分子筛上的Co。混合菌群包括酿酒酵母、地衣芽孢杆菌、胃八叠菌、丙酮丁酸梭菌、拜氏梭菌、金黄丁酸梭菌和假破伤风梭菌。
所述的藻类为微藻、黄藻。
生物燃料产量21.4%。
实施例3
本发明的一种藻类制造生物燃料的方法，步骤为：
（1）将藻类在碱水溶液中浸泡30分钟并用水清洗，碱水溶液为质量浓度为40%的KOH溶液；
（2）将清洗过的藻类在200℃，压力18MPa条件下与酸溶液混合处理25分钟，抽滤或离心分离，所述酸溶液为体积浓度为30%的HNO3溶液；
（3）将抽滤或离心分离出的固体成分和去除酸后的液体成分混合，加入催化剂和混合菌群在36℃下，发酵24小时，催化剂为负载于硅铝分子筛上的Ni和Co。混合菌群包括酿酒酵母、地衣芽孢杆菌、胃八叠菌、丙酮丁酸梭菌、拜氏梭菌、金黄丁酸梭菌和假破伤风梭菌。
所述的藻类为硅藻、甲藻、绿藻。
生物燃料产量20.8%。
实施例4
本发明的一种藻类制造生物燃料的方法，步骤为：
（1）将藻类在碱水溶液中浸泡30分钟并用水清洗，碱水溶液为质量浓度为50%的NaOH溶液；
（2）将清洗过的藻类在300℃，压力20MPa条件下与酸溶液混合处理20分钟，抽滤或离心分离，所述酸溶液为体积浓度为28%的CH3COOH、HCOOH溶液；
（3）将抽滤或离心分离出的固体成分和去除酸后的液体成分混合，加入催化剂和混合菌群在38℃下，发酵30小时，催化剂为负载于硅铝分子筛上的Ni和Co。，混合菌群包括酿酒酵母、地衣芽孢杆菌、胃八叠菌、丙酮丁酸梭菌、拜氏梭菌、金黄丁酸梭菌和假破伤风梭菌。
所述的藻类为微藻。
生物燃料产量19.5%。

Claims (1)

1.一种藻类制造生物燃料的方法，其特征在于，步骤为：
（1）将藻类在碱水溶液中浸泡40分钟并用水清洗，碱水溶液为质量浓度为30%的NaOH溶液或KOH溶液；
（2）将清洗过的藻类在280℃，压力20MPa条件下与酸溶液混合处理20分钟，抽滤或离心分离，所述酸溶液为体积浓度为25%的HCl或H3PO4溶液；
（3）将抽滤或离心分离出的固体成分和去除酸后的液体成分混合，加入催化剂和混合菌群在38℃下，发酵40小时，催化剂为负载于硅铝分子筛上的Ni，混合菌群包括酿酒酵母、地衣芽孢杆菌、胃八叠菌、丙酮丁酸梭菌、拜氏梭菌、金黄丁酸梭菌和假破伤风梭菌；
所述的藻类为微藻、硅藻、褐藻。
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