硅藻生長調控富集油脂及其生物柴油特性研究.pdf

1、大力發(fā)展生物柴油對于推動低碳能源、節(jié)能減排和經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。微藻與陸生植物相比，具有生物量大、生長周期短、油脂含量高、不占用耕地等特點，已成為生物燃油原料的首選原料之一。
　　 為了提高硅藻生長富集油脂并且轉化制取生物柴油的能力，本文以纖細角毛藻(Chaetoceros gracilis)和新月菱形藻(Nitzschia closterium)為代表，研究了硅藻生長條件(pH值、氮濃度、硅濃度、培養(yǎng)時間)對其富集

2、油脂的影響規(guī)律和促進機理，發(fā)現(xiàn)在缺硅缺氮條件下適當延長培養(yǎng)時間能夠顯著提高油脂含量，纖細角毛藻的油脂含量和產(chǎn)油能力明顯高于新月菱形藻。當培養(yǎng)基中硅濃度(Na2SiO3·9H2O)由200降低到0 mg/L、氮濃度(NaNO3)由12.0降低到0.5 mmol/L、培養(yǎng)時間由8天延長到32天時，纖細角毛藻的干燥生物質中油脂含量由13.25％提高到31.74％(達到2.4倍)，細胞產(chǎn)油能力達到39.62 mg/L；通過堿催化酯交換反應將兩種

3、硅藻的生物原油轉化為生物柴油，氣相色譜分析得到其主要脂肪酸成分為C14:0、C16:0、C16:1、C16:2、C16:3、C18:3、C20:5。發(fā)現(xiàn)兩種硅藻細胞生長富集油脂的過程具有一定規(guī)律性：在開始階段的氮充足期各脂肪酸含量緩慢增長，在氮缺乏抑制期各脂肪酸含量有所降低，然后細胞適應了氮饑餓條件明顯增強了合成油脂的能量代謝途徑，使得各脂肪酸含量顯著升高。兩種硅藻在適當?shù)牡獫舛葪l件下得到含量最高的油脂中，短鏈肪酸含量較多并且長鏈脂肪酸

4、含量較少。兩種硅藻生物柴油的脂肪酸成分比黃連木和光皮樹生物柴油要復雜，碳鏈較長，且含有較多量的C20:5。
　　 通過熱天平研究了兩種硅藻生物柴油的熱解特性，并與黃連木和光皮樹等生物柴油進行比較，發(fā)現(xiàn)纖細角毛藻生物柴油的熱解殘余量要低于新月菱形藻，但高于光皮樹和黃連木生物柴油。兩種硅藻生物柴油的熱解開始溫度和結束溫度基本在光皮樹和黃連木生物柴油之間，兩種硅藻的熱解活化能較低，與光皮樹生物柴油相近，但遠低于黃連木生物柴油。在兩種硅