CN115093970A - 一种通过裂解藻类生物质以制造生物燃料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通过裂解藻类生物质以制造生物燃料的方法，描述了一种用于从藻类生物质中分离油脂以生产生物燃料的新型低成本分离工艺。本发明的方法包括两个步骤，包括破碎藻类细胞和从破碎的细胞中分离油脂。分离出的脂质通过传统技术提取处理，然后转化为生物燃料。
Description
技术领域
本发明总体上涉及利用生物质生产生物燃料的领域，更具体地说，涉及从藻类生物质中分离油脂的新型低成本分离工艺。
背景技术
有许多生物物质可能被用于生产生物油。然而，利用微藻脂质生产生物油已被证明是非常有前景的一门技术。
发明内容
本发明所述的从藻类中分离油脂是从藻类中开发生物燃料的一个主要问题。本发明描述了两个阶段的过程，以破碎藻类细胞并且从破碎的细胞中分离油脂。在第一步中，使用一种声波装置破碎藻类细胞，形成由破碎的藻类细胞、脂质和生长介质组成的完全分散的乳液。在第二步中，用酸对乳液中的油脂进行新的化学处理，并创建至少两个相（油脂/水分散的破碎细胞）。然后可以使用传统技术提取油。
在一个实施例中，本发明描述了一种裂解一个或多个微藻细胞的方法，其中裂解可进一步提取一个或多个藻类脂质。该方法包括以下步骤：在生长介质中培养碳氢化合物或产脂微藻，其中培养过程在一个或多个生长条件下进行，包括阳光、营养物、水等。在超声装置（例如，使用声波装置）中将微藻暴露于低能声波中，以产生包含破碎藻细胞、藻脂质和生长介质的均质藻浆，其中均质藻浆包括脂质/油顶层、包含裂解微藻细胞和清水层的绿色层，通过化学处理从藻浆中提取一种或多种藻脂，其中化学处理可包括但不限于添加热量、酸和化学品以打破油或水乳液；将均质藻浆暴露于超声波装置中的低能声波中以打破油或水乳液，其中，将均质海藻浆暴露于低能声波是可选的处理步骤，以及提取一种或多种海藻脂质。
该方法进一步包括将提取的一种或多种藻脂类转化为可再生燃料或生物燃料的步骤。在本发明的另一方面中，低能声波的最大频率为2 MHz，悬浮在生长介质中的微藻细胞流入溶液的流速是不同的。在另一方面，用于从藻浆中提取一种或多种藻脂的酸选自浓度为0.01M、0.05M、0.1M、0.25M、0.5M、0.75M和1.0M的硝酸、硫酸、盐酸、磷酸、乙酸、无机酸或有机酸中的至少一种。
在一个方面，本发明描述了通过直接氢化海藻油来生产生物燃料，将海藻油转化为可再生燃料或生物燃料的步骤。在一个相关方面，将藻油转化为生物燃料的步骤包括通过藻油酯交换将脂质转化为生物燃料以生产生物燃料。
本发明的一个方面旨在形成通过本发明实施例中所述的方法形成的脂质产物。在相关方面，脂质产物基本上不含硫，包含脂肪酸乙酯和烷烃。
在另一个实施例中，本发明描述了一种用于从一个或多个微藻生产可再生燃料或生物燃料的系统，包括：一个或多个微藻生长储层，一个或多个连接到储层的微藻均质器，均质器包括一个设备，该设备创建均质泥浆，该均质泥浆包括破碎的微藻细胞、生长介质、，以及通过使用低能声波破碎微藻细胞来产生均质藻浆的藻脂，一个或多个连接到均质器的藻脂提取容器，其中通过化学处理提取藻脂；其中，化学处理可包括但不限于添加热量、酸和化学品以打破油或者水乳液和一个或多个连接到提取的藻脂容器的转换器，其中藻脂被转换为可再生燃料或生物燃料。
附图说明
图1为藻类生物燃料生产过程示意图；
图2为低能声波处理装置示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，该图是详细说明从藻类生物质生产生物燃料的示意图100。在第一步中，在有利的生长条件（水、阳光、二氧化碳和营养盐）下，在生长池102中培养生产生物燃料的藻类，通过入口104、106和108供应给生长池102。在指定的天数后收获藻类生物量并转移到容器110。分离并干燥藻类生物量112。然后在提取容器114中通过传统的固液萃取技术提取产品（油和脂质）。进一步对提取的产品进行化学处理，以转化为生物燃料116。提取油和脂质后剩余的生物质用作动物饲料118。
图2显示了声波装置210在从藻类生物质生产生物燃料中的使用。在阳光照射下，在生长池202中培养产生生物燃料的藻类。额外的营养物质、水和CO2通过入口204、206和208供应给生长池202。在生长池202中留出指定的生长时间后，藻类生物量通过声波装置210进行处理。处理后的样品形成214，包括三层：顶部的脂质/油、非常薄的绿色层，然后是水层。使用传统分离技术（酸提取等）分离脂质/油顶层，并对提取的油进行进一步加工以生产生物燃料216。提取油和脂质后剩余的生物质用作动物饲料218。
Claims (8)
1.一种通过裂解藻类生物质以制造生物燃料的方法，其中裂解产生一个或多个藻类脂质的提取过程，包括以下步骤：在生长介质中培养烃或产脂微藻，其中培养在包括阳光、营养物、水和CO2的一个或多个生长条件下进行；在超声装置中将微藻暴露于低能声波中，以产生包含破碎藻细胞、藻脂质和生长介质的均质藻浆，其中均质藻浆包括脂质、裂解微藻细胞的绿色层和清水层；通过化学处理从均质藻浆中提取一种或多种藻脂，其中化学处理可包括但不限于添加热量、酸和化学品以打破油或者水乳液。
2.根据权利要求1所述的一种通过裂解藻类生物质以制造生物燃料的方法，进一步包括将提取的一种或多种藻类脂质转化为可再生燃料或生物燃料的步骤。
3.根据权利要求2所述的一种通过裂解藻类生物质以制造生物燃料的方法，其中将提取的一种或多种藻脂类转化为可再生燃料或生物燃料的步骤包括通过直接氢化藻脂类将藻脂类转化为生物燃料以生产生物燃料；其中将提取的一种或多种藻脂类转化为生物燃料的步骤包括通过藻脂类的酯交换将藻脂类转化为生物燃料以生产生物燃料。
4.根据权利要求1所述的一种通过裂解藻类生物质以制造生物燃料的方法，其中该低能声波具有2 MHz的最大频率；悬浮在生长介质中的微藻流入超声装置的流速是不同的。
5.根据权利要求1所述的一种通过裂解藻类生物质以制造生物燃料的方法，其中用于从海藻浆中提取一种或多种海藻脂质的酸选自无机酸或有机酸中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种通过裂解藻类生物质以制造生物燃料的方法，其中用于提取一种或多种藻类脂质的酸的浓度为0.01M、0.05M、0.1M、0.25M、0.5M、0.75M和1.0M。
7.根据权利要求1所述的一种通过裂解藻类生物质以制造生物燃料的方法，其中所述产脂微藻包括选自硅藻（硅藻）、绿藻（绿藻）、蓝绿藻（蓝藻）、金褐藻（金藻）、单体植物及其组合的藻类。
8.根据权利要求1所述的一种通过裂解藻类生物质以制造生物燃料的方法，其中所述产脂微藻选自以下一种或多种：两性藻、两性藻、角毛藻、小球藻、小环藻、小伞藻、脆弱藻、汉茨藻、舟形藻、菱形藻、褐指藻、海链藻、葡萄球菌、小球藻、绿球菌、杜氏藻、单中缝藻、卵囊藻、栅藻、四倍体、振荡藻、聚球藻或其组合。
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