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回顾收获和脂质提取微藻生产生物柴油的方法

*通信:

Arpita罗伊、生物技术、德里科技大学,新德里,印度,电话:(+ 98)71 - 32424127;电子邮件:arbt2014@gmail.com

文摘

寻找一个替代化石燃料不断增长;微藻已经成为一种很有前途的可再生原料的生物柴油。许多物种含有高浓度的脂质,需要简单的栽培方法比传统作物生产生物燃料。微藻有能力生产的生物燃料如乙醇、生物柴油,bio-hydrogen等。生产微藻生物燃料被认为是一个潜在的过程以满足未来的需求能源作为微藻可以培养。但是生物燃料等生物柴油从微藻生产由几个步骤,包括各种方法的收获和脂质提取。本文概述了生产乐动体育在线生物柴油从微藻藻生物量的增长影响因素,各种收获方法用于微藻和脂质提取方法用于生产生物柴油。

关键字

微藻;生物柴油;生理学;转运体;植物

介绍

能源是我们生活最重要的组成部分,它主要来自于可再生能源和不可再生资源。不可再生的主要部分能源来自化石燃料如汽油、柴油和天然气。这些化石燃料是由数百万年的过程。但由于不受控制的利用这些化石燃料枯竭的威胁与日俱增。燃烧的化石燃料导致一些问题,如高二氧化碳排放对环境以及温室效应。由于这些问题有一个需求替代可再生的能源。生物燃料是可再生能源能源包括太阳能、水能、风能、生物能等。1,2]。生物能源是一种能源有巨大的潜力,因为它来自于生物质可以在大量可再生。用于微生物能源生产称为生物燃料的原料有好几代的生物燃料。第一代生物燃料包括生物乙醇是基于来自糖作物如玉米、甘蔗等等。但是甘蔗和玉米粮食作物所以他们使用作为一个吗燃料广泛批评。这使我们产生第二代生物乙醇等生物燃料ligno-cellulosic饲料股票和生物柴油从非食用地沟油麻疯树等作物。仍然有很多并发症的第二代生物燃料,如长期降解纤维素材料,以防ligno-cellulosic燃料和麻疯树的巨大需求的土地3]。这些关键的情况下迫使我们搬到第三代生物燃料即从微藻生物燃料图1。

发现了微藻中最合适的所有可能的潜在原料(4]。藻类光合作用,原核或真核和微观或macro-organisms。原核藻类包括蓝藻(蓝绿藻),而真核藻类包括绿藻和硅藻(5,6]。藻类在四个不同的组分类即硅藻纲(硅藻)、绿藻类(绿藻),蓝藻纲(蓝绿藻)和金藻纲(金藻类)。有1,000年00物种海洋硅藻纲和主要发现的新鲜和微咸水。Chyrsolaminarin和标记这些藻类的存储材料。在淡水绿藻被发现,大约有8,000物种绿藻。淀粉和标签的主要存储材料是绿藻。蓝绿藻非常多样的栖息地。大约有2000物种在这一组。他们类似于绿藻也存储材料,如淀粉和标签。金色的藻类主要是淡水藻类有碳水化合物和标签作为存储材料。这是最小的组的微藻有大约1000种。有些藻类用于健康食品、饲料和医药。由于这个特性的藻类生物燃料生产可以联合其他商业产品的生产。这个过程可以使经济更加可行。例如,小球藻sp.被培养为替代和非常规蛋白(7),还含有蛋白质、类胡萝卜素、脂质immuno-stimulator,多糖,维生素,抗氧化剂和矿物质(8),抗菌效果等。9]。生产后,剩下的残渣生物柴油可以利用其他生物燃料的生产,肥料、动物饲料等。10]。海藻也可以用于其他高价值产品的生产与生物燃料的生产,同时又使生产过程成本效益(5,6]。生物燃料的生产和下游工序产生巨大的成本(11]。的成本生物柴油生产取决于因素,如原料、设备容量和位置的工厂,工厂设计和设备。生物柴油从油菜籽生产或豆油增加生产成本由于昂贵的原料。

利用非食用原料如麻疯树油可以降低原料成本。经济分析的生物柴油生产从麻疯树显示,麻疯树乙酯的生产成本是每公升0.40€[12)而每公升0.57€的棕榈油是每公升0.57€13]。利用非食用的石油生产生物柴油降低生产成本有重大缺陷如麻疯树植物需要2 - 3年的种植和生产种子,防止行业蓬勃发展。由于这些问题微藻比其他陆地作物有不同的优势使他们对未来的一个有趣的观点图2来5。

实验方法

收集的方法

收获的生物质基本上是分离生物质从培养基。20% - -30%的支出被记录由于收获的过程4,14),但在某些情况下,这是增加了50% (15)和90% (16]。收获的挑战包括微藻的规模小细胞(17),在藻类密度相似细胞和中18),形成稳定的悬浮液由于存在表面负电荷藻类细胞(19,20.)要求频繁的收获的生物质由于高增长率(21]。丰厚的这些挑战,几个不同的方法测试了藻类的收获生物质(17,22,23]。

沉积:沉积过程的液体或固体颗粒分离的液体介质(具有不同密度)的帮助下重力(21]。人们已经发现,一个共同的圆形状的海藻,小球藻取得了结算速度为0.1米/天在淡水。但据报道有一个巨大的差异沉降速率(18等),因为它取决于因素类型的微藻(24),光强度(25),营养不足和年龄的细胞(26]。因此,收获的藻类生物质不是广泛通过沉积。收获也的复苏低即60%的-65%生物质(4,23]。

絮凝:絮凝是聚合的微藻类细胞通过絮凝剂的使用。它增加了沉降速率(4]。絮凝被认为是最可靠的但膨胀(27)方法。絮凝被分为两种类型即auto-flocculation和诱导絮凝。由于各种环境因素如压力、氮的变化,pH值溶解氧(28),细胞微藻的絮凝的。但它是一个缓慢和不可靠的过程。絮凝可能诱导化学,生物或身体。应该更便宜,絮凝剂无毒、高效低浓度(17),来自非化石燃料、可持续和可再生来源。有机或无机化学fslocculants可能。无机絮凝剂包括石灰、氯化铁、硫酸铁、氯化铝(明矾)。在的情况下小球藻和栅藻,明矾被发现更有效的絮凝剂17]。1 g / l适当浓度的无机絮凝剂被发现(29日]。这些无机絮凝剂可以是有毒藻类可以损害生物质(17,29日]。但是这些无机絮凝剂的成本相比,有机。因此,一些新的无机絮凝剂必须测试没有任何不利影响(21]。有机絮凝剂如阳离子poly-electrolytes (CPE)提供了35倍浓度的结果2毫克/ l-25 mg / l。壳聚糖可再生有机絮凝剂来源于甲壳类动物的壳和用于处理食品工业废水30.]。在本质上它是一种无毒,但它的剂量很高的范围20 mg / l - 150 mg / l (17,30.]。淀粉和变性淀粉是另一个范畴的絮凝剂用于收获微藻(31日]。可以更有效地利用这些改性淀粉比无机和有机合成絮凝剂,但他们是昂贵的32]。微生物如细菌可以利用絮凝剂(33)的报道小球藻(17),Pleurochrysis carterae但是他们需要大量的碳源生长使这个过程更少的成本效益。因此,没有单一的或普遍的絮凝剂,可用于所有类型的的收获微藻絮凝虽然是一个潜在的收获作为输入的方法能源是非常少的21]。

上市:浮选是成功的商业文化引入的气泡。浮选可以分类(33]随着溶气浮选法,电解浮选和分散空气浮选。分布器是用于制备泡沫3个大气压的气体压力(34]。气泡的大小的范围是10至100微米(19]。但高能源是小泡沫生产所需大相比,离心,使这个过程更经济(31日]。

过滤:在一个非常大的规模,过滤了令人满意的结果(17]。所使用的过滤器在过滤过程中有一个范围,可以作为宏观分类根据孔隙大小过滤(> 10μm)、微过滤(0.1 -10μm)、超滤(0.02 - -0.2μm),反渗透(不如离心在商业规模经济17]。超滤用于脆弱细胞和微藻不能处理它的操作和维护成本非常高4,17)。压滤机过滤的也是一个好方法。滤波器按有几个优点,如简单的设计,灵活性和能力来处理广泛的泥浆和设备是相对便宜。但可以将劳动力成本高35,36]。旋转真空过滤器过滤使用的是简单的滤波器设计的大型微藻类对较小但并不有效物种(35,36]。它由两个广泛的评论也已得出结论17,37),过滤好大细胞藻类,但不是很有效细胞直径小于10微米。

离心分离:在离心、重力被替换为动力分离速度更大。几乎所有类型的微藻类能够可靠地分离和毫不费力地通过离心(31日]。盘堆垛离心机是最常见的工业离心机,广泛应用于商业植物对高价值的藻类产品和藻类生物燃料试点工厂(17]。他们是适合分离粒子的大小(3 - 30微米)和藻的浓度(0.02% - -0.05%)细胞在生长介质。他们可以单独的固体/液体,液体/液体或液体/固体在连续的基础上。盘堆垛离心机一般高能源消费(37]。

脂质提取方法

两种类型的脂质即极性和非极性脂质存在于藻类。磷脂醣脂类是主要的极性脂质而非极性脂质包括mono、di和tri-acylglycerides和类胡萝卜素15]。做了一个详细的比较研究[38)Tetraselmissp。(应变M8)通过使用不同类型的脂质提取方法。他们在两种方法表现他们的工作。

在第一种方法中,索氏提取已经完成使用单一溶剂正己烷(52毫升)和乙醇和正己烷的混合物(39毫升+ 13毫升),进一步脂肪酸分析完成了气。

在第二个方法中,不同的方法如布莱和戴尔方法(氯仿:甲醇)39),Cequier-Sanchez方法(二氯甲烷:甲醇)40),Schlechtriem方法(Propan-2-ol:己烷)(41),直接皂化(乙醇:KOH) [42)和超级公司至关重要₂(43)进行了测试。在脂质产量方面,提取效率Tetraselmissp.被发现是二氯甲烷:甲醇> Propan-2-ol:己烷>氯仿:甲醇> ScCO₂>乙醇:鸟叫声。但这个结果不同在不同的藻类(44,45)由于差异的大小,特别是细胞壁构成。

微藻脂质提取的方法依赖于微藻类细胞破坏和溶剂的混合溶剂的类型(38]。

结果与讨论

从微藻中提取脂质后,有必要进一步说明脂质,脂质转化为相应的石油可能做。各种参数的脂质特征。单位体积密度(质量)是衡量通过ASTM D4052密度计。比重的比值与参考物质密度是衡量通过ASTM D4052密度计。API密度也通过ASTM D4052衡量密度计。粘度是指流体的阻力在给定温度。运动粘度的动态粘度的比值(μ)流体的密度和运动粘度计测量通过ASTM D 446 - 12。酸值是KOH的毫克数需要中和1克油或脂肪和测量通过家Cd 3 d - 63。游离脂肪酸含量(% FFA)值反映了年龄和石油和质量通过酸值计算。碘值的措施的未饱和脂质和持续的为特定的脂质。它是通过Cd 1 - 25家航空测量。皂化值是所需的碱(mg)皂化1 g的石油和它反映了脂肪酸链的长度和测量通过家Cd 3-25。酯值是通过皂化值计算。比例的甘油从酯值决定。

不同的脂质提取工艺方法的不同能源消费、安全、效率等参数时需要考虑选择最佳的提取方法为特定系统(46- - - - - -50]。

结论

微藻类生物燃料的生产能力,因为它们能够捕捉和转换有限公司₂在藻生物质在利率远高于其他作物光合作用利用负责常规生物燃料生产。生物柴油从微藻生产可以根据目前的石油运输燃料解决问题。微藻生产生物燃料包括各种步骤。每一步包括几个方法。目前的审查讨论了微藻的作用生物柴油生产和利用各种方法对藻类生物量的收获。进一步还讨论了脂质提取方法用于藻类生物量。

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