生物柴油是指植物油與甲醇進行酯交換制造的脂肪酸甲酯,是一種潔凈的生物燃料,也稱之為"再生燃油"。目前,巴西正在大力推廣生物柴油生產(chǎn),以減少石油進口。美國能源部正在集資發(fā)展生物質(zhì)能,要求到2010年,美國生物質(zhì)能的使用量增加2倍,生物柴油也被列為生物質(zhì)能之一。
目前,上對生物柴油的開發(fā)形勢看好,而制造生物柴油的途徑主要有三條:一是利用食用油生產(chǎn)生物柴油;二是利用甘蔗渣發(fā)酵生產(chǎn)柴油;三是利用"工程微藻"生產(chǎn)柴油。
日本每年的食用油消費量為200萬噸,產(chǎn)生的廢食用油達40萬噸,為生產(chǎn)生物柴油提供了原料。借助酶法即脂酶進行酯交換反應,混在反應物中的游離脂肪酸和水對酶的催化效應無影響。反應液靜置后,脂肪酸甲酯即可與甘油分離,從而可獲取較為純凈的柴油。利用此種方法生產(chǎn)生物柴油有幾點值得注意并有待研究解決:1.不使用有機溶劑就達不到高酯交換率;2.反應系統(tǒng)中的甲醇達到一定量時,脂酶就失活;3.反應時間比較長;4.一般來說,酶的價格較高。
為了提高柴油生產(chǎn)效率,采用酶固定化技術(shù),并在反應過程中分段添加甲醇,更有利于提高柴油的生產(chǎn)效率。這種固定化酶(脂酶)是來自一種假絲酵母(Candidaantaretica),由它與載體一起制成反應柱用于柴油生產(chǎn),控制溫度30℃,轉(zhuǎn)化率達95%。這種脂酶連續(xù)使用100天仍不失活。反應液經(jīng)過幾次反應柱后,將反應物靜置,并把甘油分離出去,即可直接將其用作生物柴油。
除植物油酶法生產(chǎn)生物柴油外,也有報道利用甘蔗渣為原料發(fā)酵生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)柴油的研究成果,據(jù)稱1噸甘蔗渣的能量與1桶石油相當(每桶等于31.5加侖,每加侖等于3.7853升)。如加拿大一家技術(shù)公司正在將這一成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,已建立每天6桶生物柴油的裝置,以蔗渣為原料生產(chǎn)柴油,并計劃擴建成每天25噸工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)裝置。但是,采用什么微生物發(fā)酵生產(chǎn)柴油?產(chǎn)出率如何?沒有見到具體報道。
利用"工程微藻"生產(chǎn)柴油是柴油生產(chǎn)一項值得注意的新動向。所謂"工程微藻"即通過基因工程技術(shù)建構(gòu)的微藻,為柴油生產(chǎn)開辟了一條新的技術(shù)途徑。美國國家可更新能源實驗室(NREL)通過現(xiàn)代生物技術(shù)建成"工程微藻",即硅藻類的一種"工程小環(huán)藻"(Cyclotellacryptica),在實驗室條件下可使脂質(zhì)含量增加到60%以上(一般自然狀態(tài)下微藻的脂質(zhì)含量為5%-20%),戶外生產(chǎn)也可增加到40%以上。這是由于乙酰輔酶A羧化酶(ACC)基因在微藻細胞中的高效表達,在控制脂質(zhì)累積水平方面起到了重要作用。目前正在研究合適的分子載體,使ACC基因在細菌、酵母和植物中充分表達,還進一步將修飾的ACC
總之,柴油是目前城鄉(xiāng)使用較為普遍的燃料,通過生物途徑生產(chǎn)柴油是擴大生物資源利用的一條途徑,是生物能源的開發(fā)方向之一。能源生物技術(shù)必將得到發(fā)展,"無污染生物柴油"也必將得到更廣泛的應用。
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